[實用新型]一種基于光纖傳導的主動式太赫茲光譜檢測內窺探頭

有效

• 申請號: 201520038286.2
• 申請日: 2015-01-20
• 公開（公告）號: CN204495714U
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 李江;朱禮國;劉喬;孟坤;鐘森城;翟召輝;杜良輝;彭其先;李澤仁;趙劍衡
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: G01N21/3581
• 分類號: G01N21/3581
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 徐宏;吳彥峰

技術領域

本實用新型屬于太赫茲光譜檢測技術領域，具體涉及太赫茲波產生技術、太赫茲波探測技術、反射式太赫茲光譜檢測技術，本實用新型使用于絕大部分反射式太赫茲光譜檢測應用。

背景技術

太赫茲光譜檢測技術因太赫茲具有獨特的指紋譜性、高穿透性等優良特性，在物理、化學、生物醫學、安檢等領域都具有廣泛的應用。太赫茲光譜技術主要分為太赫茲時域光譜檢測技術和太赫茲頻域光譜檢測技術兩種。目前，無論是太赫茲時域光譜檢測系統還是太赫茲頻域光譜檢測系統，均由分立的光學器件搭建，存在系統體積龐大、集成度低且需在干燥空氣或氮氣環境下工作等缺點，限制了太赫茲光譜檢測技術在實際中的廣泛應用。

實用新型內容

為了推進太赫茲光譜檢測技術在實際中的應用，本實用新型提出了一種基于光纖傳導的新型主動式太赫茲光譜檢測內窺探頭，基于反射式太赫茲光譜檢測技術，實現太赫茲光譜檢測，并給出了信號提取方法。

為實現上述目的，采用如下技術方案：

一種基于光纖傳導的主動式太赫茲光譜檢測內窺探頭，包括太赫茲發射器、太赫茲探測器、前端探頭、信號采集處理系統；所述前端探頭為橢球體外形，橢球體的一個焦點處設置太赫茲發射器，橢球體另一個焦點處設置太赫茲探測器；太赫茲發射器和太赫茲探測器與橢球體外表面之間設置有填充物；所述太赫茲發射器、太赫茲探測器分別通過光纖與信號采集處理系統連接，且太赫茲發射器、太赫茲探測器、前端探頭與光纖封裝為一體。

在上述技術方案中，所述填充物對于太赫茲波的吸收系數小于2/cm，太赫茲波在探頭內的傳輸損耗小。

優先的，所述填充物或為硅、或為聚乙烯，替代現有探頭中使用的濾波片。

采用本實用新型的探頭的探測方法：

首先激光信號經過光纖傳輸到太赫茲波發射器上，在偏置電壓的作用下輻射出太赫茲信號；

輻射出的太赫茲波信號，經過前端橢球形探測頭邊緣反射后的太赫茲信號均匯聚到太赫茲波探測器上；

反射的太赫茲波信號與探測激光信號在太赫茲波探測器上形成電流信號通過數據線輸入到鎖相放大器中進行信號的采集，再通過計算機對采集輸出進行儲存處理。

在上述探測方法中，所述橢球形探測頭邊緣的接觸介質不同，所探測到的太赫茲波信號根據接觸介質反射率的改變而改變。

在上述探測方法中，所述接觸介質或為被測氣體，或為被測液體，或為被測實物。

本實用新型中的太赫茲波發射器：基于光電導飛秒脈沖激發光電導天線輻射寬帶太赫茲脈沖或者基于光混頻原理形成拍頻信號的兩束連續激光激發光電導開關輻射窄頻譜帶太赫茲波。

本實用新型中的太赫茲波探測器：基于光電導飛秒脈沖探測寬帶太赫茲脈沖技術或者基于光混頻原理連續激光探測窄頻帶太赫茲波。

本實用新型中的橢球型前端探頭：太赫茲發射器與太赫茲探測器分為位于橢球體的兩個焦點上，太赫茲發射器輻射出的太赫茲波經過前端探頭與空氣之間的界面反射后，根據橢球體的幾何性質，反射的太赫茲波均會匯聚到太赫茲探測器處，保證了系統的信噪比，并實現了太赫茲光譜檢測收發一體化。

本實用新型中的信號采集及處理系統：采用電學調制方式調制太赫茲發射器的偏壓，將調制電學信號與太赫茲探測器輸出電學信號，共同輸入鎖相放大器，實現太赫茲信號的采集，再通過計算機進行數據處理。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是：將太赫茲發射器與太赫茲探測器集成在一個探頭內，且通過光纖連接，這樣在保證信號傳輸可靠性的基礎上，還可以將探頭進行長度上的調節，可以使得探頭在實用過程中不受環境的限制；本實用新型的探頭采用的是橢球體的外形，太赫茲發射器輻射出的太赫茲波經過反射后全部匯聚到太赫茲探測器中，保證了系統的信噪比；太赫茲波在探頭填充物中傳輸，避免了空氣中的水吸收，提高了測試精確度。

附圖說明

本實用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本實用新型內窺探頭整體結構示意圖；

圖2是太赫茲波反射原理圖；

其中：1是太赫茲波發射器，2是太赫茲波探測器，3是光纖，4是調制電壓輸入線，5是電流信號輸出線，6是入射太赫茲波信號，7是反射太赫茲波信號，8是反射界面，9是前端橢球型探測頭。

具體實施方式