[发明专利]一种基于太赫兹波的物质无标志检测识别方法

说明书

本发明提供一种基于太赫兹波的物质无标志检测识别方法，属于物质检测技术领域，获取参考信号以及多组样品透射信号，对参考信号以及多组样品透射信号进行离散采样，对参考信号进行处理，得到参考信号的太赫兹频谱；对透射信号进行处理，得到透射信号的太赫兹频谱；将参考信号的太赫兹频谱与透射信号的太赫兹频谱进行对比，得到样品太赫兹吸收谱，与太赫兹指纹谱数据库比对，实现待测样品识别。本发明降低了高斯噪声对信号的干扰，实现了样品太赫兹特征谱的检测识别，相对传统算法，特征吸收峰提取方便、检测概率高、信噪比高，提取样品太赫兹特征谱，通过太赫兹指纹谱数据库对比，实现样品检测识别，样品检测概率均优于90％，高于传统算法检测概率。

技术领域

本发明涉及物质检测技术领域，具体涉及一种基于太赫兹波的物质无标志检测识别方法。

背景技术

太赫兹波是频率范围为0.1THz～10THz、波长范围为30μm～3mm的介于无线电波和光波之间的电磁辐射，具有携带信息丰富，亚皮秒量级脉宽、高时空相干性、低光子能量、穿透性强、使用安全性高、定向性好、带宽高等特性，在国防、国土安全、天文、医疗、生物、计算机、通信等科学领域有着巨大的应用价值。

自然界中大部分物质在太赫兹频段具有明显响应，如许多生物大分子的振动和转动能级，半导体及超导材料等的声子振动能级都在太赫兹频段；太赫兹辐射对于大部分非极性材料有非常强的穿透能力；许多大材料分子振动光谱在太赫兹波段存在很多特征吸收峰，这使得太赫兹频段在物质检测分析领域具有广泛应用的基础。太赫兹频段具有一定的穿透能力，与X射线等波段不同的是，太赫兹频段的光子能量非常低，1THz电磁辐射的单光子能量只有4.1meV，不及X射线电磁辐射单光子能量的百万分之一，因此，不会对物质造成损害，从而达到物质无损测试的目的。基于以上优点，太赫兹波成为发现物质、认知物质的一种电磁媒介。

为了实现利用太赫兹指纹谱进行物质无标志识别，相关的硬件设备主要有太赫兹辐射源、太赫兹样品室、太赫兹探测器、太赫兹采集设备及服务器组成。太赫兹辐射源能够产生特定频率及功率的太赫兹连续波。太赫兹样品室一般包括精密控制设备实现太赫兹信号能够精准透过样品。太赫兹探测器能够实现样品反射/透射太赫兹信号的高灵敏度探测。数据采集设备通常具备较高的采样频率，实现太赫兹信号的离散化采集。服务器一般是一台计算机，可以接收来自于太赫兹采集设备发送的太赫兹信号，并对其进行数据处理、执行检测识别算法、调用太赫兹谱数据库实现样品检测识别。

传统的利用上述设备进行物质识别时的流程如图1所示，进行系统初始化并校准成功后，太赫兹源持续发射太赫兹信号，太赫兹探测器分别接受参考信号和待测样品的透射信号，时域太赫兹信号经AD处理传输给服务器，求解样品吸收的太赫兹透射特征谱，完成样品的检测识别。上述方法存在特征吸收峰提取困难、检测概率低、信噪比低、测试结果可靠性差等缺陷，无法满足太赫兹物质高精度检测识别的应用需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现样品太赫兹特征谱的检测识别，特征吸收峰提取方便、检测概率高、信噪比高的基于太赫兹波的物质无标志检测识别方法，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：

本发明提供的基于太赫兹波的物质无标志检测识别方法，获取参考信号以及多组(组，)样品透射信号，按照设定的参数对参考信号以及多组(组，)样品透射信号进行离散采样，根据采样后的参考信号和透射信号提取待测样品太赫兹吸收谱，与太赫兹指纹谱数据库比对，实现待测样品识别；所述根据采样后的参考信号和透射信号提取待测样品太赫兹吸收谱包括：

对参考信号进行处理，得到参考信号的太赫兹频谱；

对透射信号进行处理，得到透射信号的太赫兹频谱；

将参考信号的太赫兹频谱与透射信号的太赫兹频谱进行对比，得到样品太赫兹吸收谱。

优选的，所述对参考信号进行处理，得到参考信号的太赫兹频谱包括：