[发明专利]一种提高太赫兹扫描成像速度的方法和系统

说明书

技术领域

 本发明涉及太赫兹波应用领域，尤其涉及一种提高太赫兹扫描成像速度的方法和系统。

背景技术

太赫兹（THz）波通常指频率在0.1 ~ 10 THz（波长在3 mm ~ 30 μm）之间的电磁波，在电磁波谱中位于微波和红外辐射之间。THz波能穿透很多介电材料和非极性材料，如衣料、塑料和纸张等，可以对可见光不透明的物体进行透视成像，且其光子能量很低，不会对生物体产生电离，故太赫兹成像技术是一种安全的成像技术。另外，与毫米波成像技术相比，太赫兹波波长更短，因此能够提供更高的空间分辨率。基于以上特点，太赫兹波成像技术在邮件、行李和人体安检领域有着重要的应用价值。

目前，太赫兹阵列探测器制作困难而且价格昂贵，因此大多数的太赫兹成像系统仍然采用点探测器和扫描成像模式。受限于机械扫描装置的扫描速度，太赫兹成像系统完成目标扫描成像通常需要耗费很长的时间，难以满足安检领域对成像实时性的需求。尽管通过增加点探测器个数可以成倍提高太赫兹扫描成像速度，但却会导致成本的大幅度提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中提高太赫兹扫描成像速度成本太高的缺陷，提供一种提高太赫兹扫描成像速度的方法和系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种提高太赫兹扫描成像速度的系统，太赫兹波源、太赫兹波探测器、第一分束镜、准直透镜、第二分束镜、平面金属反射镜、第一斩波器、第二斩波器、斩波器控制器、第一90°离轴抛物面金属反射镜、第二90°离轴抛物面金属反射镜、二维电控位移台、电控位移台控制器、计算机和数据采集卡；

所述第一分束镜将太赫兹波源发出的太赫兹波光束转至准直透镜；所述准直透镜用于扩大太赫兹波光束的束腰半径；所述第二分束镜用于将经过准直透镜的太赫兹光路按能量均分为两路；第二分束镜分束后的一路太赫兹光束进入第二斩波器；平面金属反射镜用于协助将分束后的另一路太赫兹光束折射至第一斩波器；所述第一斩波器和第二斩波器用于对两路太赫兹波光束以不同频率进行斩波；斩波器控制器用于控制第一斩波器和第二斩波器以不同频率运转；所述第一90°离轴抛物面金属反射镜和第二90°离轴抛物面金属反射镜用于将斩波后的太赫兹光束反射、聚焦至待测物体表面；二维电控位移台用于使待测物体在二维平面内运动，使太赫兹聚焦光斑在物体表面形成二维扫描；电控位移台控制器用于控制二维电控位移台；所述第一分束镜用于将返回的太赫兹波反射被太赫兹探测器接收；所述太赫兹波探测器用于将接收到的太赫兹波转换为电压信号；所述计算机用于对通过数据卡通采集的转换的电压信号进行图像处理。

上述方案中，所述90°离轴抛物面金属反射镜可使用由金属反射镜和聚乙烯透镜组成的反射、聚焦式光学系统替换。

本发明还提供了一种提高太赫兹扫描成像速度的方法,包括以下步骤：

让太赫兹波源发射的连续太赫兹波经过准直透镜后形成准平行光束，然后用分束器平分为两路；

在两路太赫兹波光束中分别插入第一斩波器和第二斩波器，斩波频率分别为f₁和f₂；

两路太赫兹波光束分别被90°离轴抛物面金属反射镜反射，在待测物体表面两个不同位置分别形成聚焦光斑；

被待测物体表面反射的两路太赫兹波原路返回，经过第二分束镜被太赫兹探测器所接收；

太赫兹探测器将接收到的太赫兹波转换为电压信号，并输出含有两种调制频率为f₁和f₂的模拟电压信号，该信号通过数据卡被计算机采集；

在计算机中采用数字滤波技术，根据频率不同分别提取得到两路太赫兹波的反射信号强度；

控制二维电控位移台使太赫兹聚焦光斑在待测物体表面二维扫描，获取待测物体每一点的反射信号强度，通过数据融合获得待测物体的二维太赫兹波反射图像。

 

本发明产生的有益效果是：

    1. 使用本发明提供的系统，仅使用一个连续太赫兹波源和一个点太赫兹探测器，即可在相同的扫描速度下，将太赫兹扫描成像速度提高一倍。

 

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的太赫兹波扫描成像系统的实施例的结构示意图；

具体实施方式