[发明专利]一种基于高斯迭代算法的太赫兹材料内部缺陷检测方法

说明书

本发明公开了一种基于高斯迭代算法的太赫兹材料内部缺陷检测方法，包括：进行材料内部缺陷检测，通过对待测材料目标进行二维平面扫描获得目标的散射数据；对目标的散射数据关于频域作傅里叶逆变换到时间域；对反应在被测材料前表面和后表面的时域信号加门函数；经过门函数处理后的信号关于时域作傅里叶变换；求解三维像函数并进行三维图像显示材料样品的内部缺陷。本发明针对主动式太赫兹调频连续波扫描成像系统，重点考虑太赫兹波在材料内部发生折射与反射情况，通过高斯迭代算法计算出太赫兹波实际的传播路径与损耗，利用改进的距离偏移算法重构目标的三维图像分布，从而实现利用太赫兹波进行材料内部缺陷检测的目的。

技术领域

本发明涉及检测技术领域，特别是涉及一种基于高斯迭代算法的太赫兹材料内部缺陷检测方法。

背景技术

太赫兹三维全息成像技术具有空间分辨率高、抗干扰能力强、穿透能力强等优点，可应用于复合材料检测、隐身涂层材料检测、隔热材料内部缺陷检测等领域。传统的太赫兹成像系统结构复杂，采用透镜聚焦原理，在算法反演过程中没有考虑电磁波的路径折射情况，非常不利于提高材料内部缺陷的检测准确度。

现有技术中，利用主动式太赫兹调频连续波扫描成像系统进行材料内部缺陷检测技术，通过对待测材料目标进行二维平面扫描获得目标的散射数据，然后利用散射数据进行三维图像重构，获得目标的三维图像分布，从而直观的显示出材料内部的缺陷，其基本的工作原理如图1所示。

三维成像的任务就是依据测量目标得到的散射数据s(x',y',k)，重构目标的散射系数分布δ(x,y,z)，同时给出目标三维散射分布图。三维成像算法过程可用表述为如下方程：

上述方程中式(1)对X'Y'平面测量的散射场回波信号s(x',y',k)沿横向测量平面进行平面波展开，得到沿任意α方向传播的平面波在测量面z＝z₀上的分量值S(k_x,k_y,k)，平面波沿z方向传播z₀距离，即方程组中式(2)等号右边的距离偏移处理，得到任意α方向传播的平面波在z＝0坐标平面上的分量。通过方程组中式(3)的变量代换得到任意α方向传播平面波的完整波谱S'(k_x,k_y,k_z)，所有传播方向的平面波叠加得到目标三维散射强度分布δ(x,y,z)，最后利用目标三维散射强度分布进行材料内部缺陷分析。

现有的以主动式太赫兹调频连续波成像技术、太赫兹时域光谱仪成像技术等为基本原理的材料内部缺陷检测的主要缺点是没有考虑电磁波在目标材料内部的实际传播速度而仍然默认为3e8m/s，当电磁波在由空气中入射到材料内部进行传播时，会发生折射现象，从而降低该方法对缺陷检测的位置精度。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种基于高斯迭代算法的太赫兹材料内部缺陷检测方法，本发明综合考虑电磁波传播到材料内部的传播速度，利用高斯迭代算法精确计算出电磁波精确的传播路径，再结合改进的距离偏移算法，通过重构目标的三维图像精确分布，完成目标缺陷分布的直观显示，提高缺陷检测的位置精度。

一种基于高斯迭代算法的太赫兹材料内部缺陷检测方法，包括：

利用主动式太赫兹调频连续波扫描成像系统进行材料内部缺陷检测，通过对待测材料目标进行二维平面扫描获得目标的散射数据；

对目标的散射数据关于频域作傅里叶逆变换到时间域；

对反应在被测材料前表面和后表面的时域信号加门函数，抑制反应在被测材料前表面和后表面的时域上的强反射信号；

经过门函数处理后的信号关于时域作傅里叶变换；