THz波的产生及探测技术

THz技术是20世纪90年代发展起来的一门新兴学科,本文较为详细地介绍了目前产生THz波的主要方法、原理以及探测THz波的主要手段和机理.     

激光大气闪烁的小波频谱分析

激光对数光强起伏的快速傅里叶变换功率谱的无标度区间的标度指数在许多情况下很不稳定,并且超出了理论界限,因而本文引入了离散小波变换（ＤＷＴ）频谱分析。通过对１／ｆ信号的快速傅里叶变换频谱和离散小波换频谱的对比分析,验证了离散小波变换频谱分析的优越性。激光大气闪烁的离散小波变换频谱的无标度区间的标度指数在一天内（除日出后和日落前两段时间外）的变化比较稳定,并且超出理论界限。这此结果表明,对于一般在大气     

小波变换在HT-7 Tokamak磁流体动力学振荡动态频谱分析中的应用

将Gauss复小波变换方法成功地应用于HT-7Tokamak磁流体动力学振荡动态频谱分析中.研究结果表明,这种方法具有较好的时间分辨率和空间分辨率,比较适用做动态频谱分析.对典型放电数据的分析结果表明, m=1模的振荡频率与等离子体压强梯度有着密切的关系.     

Gabor小波分析太赫兹波时间-频率特性的研究

引入小波变换将太赫兹脉冲波形变换到二维的时间-频率平面,对太赫兹脉冲时间-频率特性作联合分析.Gabor小波的形状因子是控制小波时间-频率特性的重要参数,通过改变Gabor小波形状因子提高了小波分析太赫兹脉冲的时间分辨率和频率分辨率. 关键词： 太赫兹辐射 小波变换 频谱分析     

基于连续小波变换的简正波检测与提取技术

宽带声源在远距离传播中的频散过程反映着海洋环境特性的重要信息,准确提取这一过程中各简正波的有关信息是有效实现海洋声场反演的重要前提。小波变换虽然已被用于获取宽带声源的时频分布,但不具备适用于不同信号的柔性。在此背景下,本文介绍了一种自适应基小波方法,可适应不同形式的爆炸声信号,从而有效实现了频散现象的获取。在此基础上,本文同时建立了各号简正波的重构方法,经仿真测试,重构出的简正波与实际波形几乎相同。     

小波变换在区域波前重构算法中的应用

在自适应光学中使用区域法进行波前重构的一个主要困难是计算量非常大。通过对重构矩阵进行小波变换 ,并对生成的矩阵选取门限 ,获得稀疏矩阵 ,从而可在对重构精度仅有轻微影响的情况下 ,显著降低计算量 ,提高计算速度。文中根据 Bowman[1 ]的理论分析 ,证实了小波变换应用于 Kolmogorov大气扰动重构的适用性 ,提出了适合工程设计应用的门限选择方法和评价参数 ,针对 Kovlmogorov大气扰动进行了计算机仿真 ,给出了有实际应用价值的结果     

基于小波变换的解相技术研究

提出一种基于小波变换的频域解相技术。对调制栅线图像进行小波变换,生成被测物体背景图像,两幅图像相减得到相对变形栅线图像,分析基频谱,由于背景成分基本消除,利于有用频带的提取,可以实现大梯度变化曲面和复杂形面的自动轮廓测量。     

改进的基于脊波变换的图像去噪新算法

脊波(Ridgelet)变换能够克服小波变换在处理高维信号时的不足,是一种有效处理二维奇异性信号的新方法;在分析传统脊波阈值去噪法的原理和存在的优缺点的基础上,构造了一种新的阈值函数,并结合SURE阈值,提出了一种改进的基于脊波变换的图像去噪方法;并将其应用于受不同强度高斯噪声污染的图像中,实验结果表明该方法对噪声具有良好的噪声拟制作用,能较好地保留图像的细节信息,去噪性能优于常用方法。     

基于阈值式小波变换的波前重构算法

 针对传统的波前重构器计算效率低、稳态误差大的问题,提出了阈值式波基多分辨力波前重构算法,采用4维波基作为标准正交基,将波前相位畸变投射到4维波基上,使伪逆矩阵变为稀疏矩阵,有效地减少了计算量,并采用阈值法去除波前重构矩阵算子中对精度影响较小的高分辨力波基系数,进一步增加了矩阵的稀疏程度,提高了运算效率,并与传统的最小二乘法、Zernike模式法和迭代法进行了计算量和均方根误差的比较,仿真结果表明该算法无论在计算速度和收敛精度上均优于其它算法。     

小波时-频变换的高强钢丝弹性波传播模态分析

超声导波是近年来桥梁拉索无损检测研究的重要方法之一。针对弹性波在高强钢丝介质中传播的多模态频散问题,采用单点时域波形的小波时频变换进行混叠信号的模态识别分离。通过数值求解Pochhammer频率超越方程,计算得到0~1.5 MHz范围内纵向导波模态理论频散曲线;采用有限元模拟半波正弦脉冲激励导波在钢丝中传播过程,由小波时-频变换得到导波模态分布,并进行了不同腐蚀程度钢丝实验对比分析。结果表明,经小波时-频变换得到的第1、2、3阶纵向导波模态与理论值对应吻合,单点时域波形的小波时-频变换结果能够有效识别高强钢丝中的导波模态;钢丝在无腐蚀状态下,一阶纵向导波模态能量占比达57.74%,随腐蚀程度增加,能量更为集中到一阶纵波模态,二阶模态能量逐渐减小。     

利用太赫兹时域光谱技术对环三亚甲基三硝胺（RDX）振动谱的研究

 针对爆炸物及其相关成分的感测科学和技术对于国土安全和国家防御有着至关重要的地位,对单质炸药环三亚甲基三硝胺（RDX）进行了太赫兹（THz）谱的实验测量和理论分析。利用太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）给出了这些炸药样品在0.2THz～2.5THz范围内的折射率和吸收系数。利用密度泛函理论进行的理论模拟与实验结果符合较好。结果发现,单质炸药RDX具有特征吸收峰,利用THz-TDS技术可以对单质炸药进行检测和识别。     

基于太赫兹技术的药物检测

鉴于太赫兹辐射特有的光谱分辨性、功能性成像特点以及良好的穿透性和安全性等,太赫兹波谱技术迅速成为物质分析与检测等的重要工具。文章基于太赫兹时域光谱技术的实验数据,结合泛函密度理论(DFT)和HIPHOP模型,对一系列降糖类药物进行分子解析和功能基团识别;结合支持向量机理论(SVM),对4种郁金类中草药进行分析识别;并结合差式扫描量热法对葡萄糖—水合物的结晶水状态进行测定;最后对太赫兹时域技术在药物检测方面的优势和不足做了进一步的分析与展望。     

Probing the sulfur content in gasoline quantitatively with terahertz time-domain spectroscopy

Terahertz time-domain spectroscopy(THz-TDS)was used for the quantitative detection of sulfur content in gasoline.Models of chemo metrics methods and partial least squares(PLS)were built to measure THz-TDS and the sulfur content.All of the samples were divided into two parts.One part was used for calibration and the other one for validation.In order to evaluate the quality of the models,the correlation coefficient(R)and root-mean-square errors(RMSE)of calibration and validation models were calculated.The value of R and RMSE were close to 1 and 0 within acceptable levels,respectively,indicating that the combination of THz-TDS and PLS is a potential method for further quantitative detection.     

利用反射太赫兹时域强度分布定量检测沙粒中的微量原油

原油污染是海洋生物和环境安全的主要威胁之一,检测近海沙粒中的微量原油对于环境保护和原油勘探有着重要意义.本文采用反射式太赫兹时域波形对近海沙粒中的原油进行定量检测,详细地分析了延迟时间与沙粒中的原油浓度的关系.结果表明,原油浓度与延迟时间呈线性递减关系,反射式太赫兹时域波形是一种具有潜力的污染定量检测方法.     

用太赫兹时域光谱技术探测天冬酰胺的低频集体吸收频谱

用太赫兹时域光谱技术研究了室温条件下的多晶天冬酰胺样品的光谱特征，得到了相应的吸收谱和折射率.这说明样品在这个波段存在光谱响应，可以用来探测分子的结构和振动情况.研究发现，天冬酰胺在实验测量有效光谱范围(0.5—2.4THz)内有两个吸收峰，一个是位于1.642—1.758THz的宽带峰，另一个是位于2.266THz的吸收峰.用密度泛函方法在B3LYP/6-31+G(d,p)基组下做了模拟计算，并对获得的频谱进行了解析，计算得到的峰位与实验结果符合较好. 关键词： 太赫兹 时域光谱技术 氨基酸 天冬酰胺     

Far-infrared conductivity of CuS nanoparticles measured by terahertz time-domain spectroscopy

This paper reports that terahertz time-domain spectroscopy is used to measure the optical properties of CuS nanoparticles in composite samples. The complex conductivity of pure CuS nanoparticles is extracted by applying the Bruggeman effective medium theory. The experimental data are consistent with the Drude--Smith model of conductivity in the range of 0.2--1.5~THz. The results demonstrate that carriers become localized with a backscattering behaviour in small-size nanostructures. In addition, the time constant for the carrier scattering is obtained and is only 64.3~{fs} due to increased electron interaction with interfaces and grain boundaries.     

太赫兹时域光谱技术在玉米种子鉴定中的实验研究

用太赫兹时域光谱技术对农大108和郑单958两种玉米种子的胚和DNA进行了探测。给出了种子胚在太赫兹波段不同时的折射率曲线。对比了两种玉米种子胚吸收光谱的异同。为深化实验,对两种玉米种子DNA的吸收光谱进行了对比,并进行了相关讨论。该研究为将太赫兹时域光谱技术应用于玉米种子的鉴定打下了实验基础。     

基于太赫兹时域谱分析的爆炸物检测方法研究

采用太赫兹时域谱分析技术测量了在氮气和空气环境下四种典型爆炸物的太赫兹光谱,并分别利用均值平滑、傅里叶低通滤波以及小波分解与重构三种方法来消除空气中由水蒸气吸收引起的光谱振荡现象。实验结果表明:四种爆炸物的太赫兹光谱具有可分辨的特征,能够作为识别的依据;通过研究水蒸气的影响,使得利用太赫兹时域谱分析技术检测爆炸物向实用化迈进了一步。     

玉米油光学参数的太赫兹波精确测定研究

利用太赫兹电磁波时域光谱（THz-TDS）技术对玉米油进行了测量.考虑容器对参数测量的影响,使用传输函数逼近方法来计算分析玉米油的折射率、吸收系数等重要的光学参数.与传统的太赫兹电磁波数值计算方法比较,传输函数逼近方法在分析玉米油的光学参数方面具有很高精度.结果表明,该测量分析方法对植物油品质检测具有重要指导意义. 关键词： 太赫兹时域谱 玉米油 光学参数 吸收系数