[发明专利]一种高介电材料的太赫兹连续波波束校准方法与成像装置

权利要求书

1.一种高介电材料的太赫兹连续波波束校准方法与成像装置，其特征是，该成像装置包括：

太赫兹连续波收发模块，包括发射端和接收端，分别用于发射与接收太赫兹连续波信号，并形成视为射线模型的高斯波束，同时分别用于处理发射与接收到的太赫兹连续波信号，得到太赫兹连续波的高斯波束校准与成像需要的参数S₁₁与参数S₂₁，其中S₁₁是发射端接收到的太赫兹连续波信号强度与发射的太赫兹连续波信号强度的比值，S₂₁是接收端接收到太赫兹连续波信号强度与发射的太赫兹连续波信号强度的比值。

太赫兹光路扫描模块，用于将目标物体进行三维移动，从而形成太赫兹高斯波束对目标物体的三维扫描。

主控主机模块，用于控制目标物体进行三维移动以及将扫描到的参数S₁₁与参数S₂₁进行矫正处理并使用成像算法对物体进行内部结构的图像重建。

该方法包括以下步骤：

S1.初始化设定太赫兹连续波收发模块，使其光路能在成像目标物体处形成能近似为射线的高斯波束。

S2.在成像区域内使用一个能使太赫兹波全反射的平板垂直于太赫兹连续波的光路放置，并测量此时的参数S₁₁，并记为S_11全。

S3.将成像目标物体进行三维扫描，记录下对应每个位置的参数S₁₁和参数S₂₁。

S4.将S₁₁中的最大值记为S_11max，并默认其为太赫兹连续波的波束垂直入射到目标物体表面产生反射的反射系数，利用垂直反射系数与介电常数之间的关系式，可以计算出目标物体的介电常数的大小，并利用S2中的S_11全对实际的介电常数进行校准，实际的介电常数的具体计算方法如下：

S5.将记录下的S₂₁分为两类，S₂₁等于S_21max的记为a，其余的S₂₁记为b，对于每个角度都能得到b的一个范围宽度，将这个范围宽度两边各减去半个波束宽度，就能得到目标物体实际的范围宽度，再将每个角度的实际范围宽度重叠在一起并取其交集，得到待测目标物体某个截面的一个外接多边形；其边数与角度相关，理论上记录的角度越多，该外接多边形的边数就越多，还原的待测物这一截面的图像就越准确。

S6.得到目标物体的外部轮廓和介电常数之后，利用反射系数公式和折射角公式，对物体实际的衰减值进行计算修正，修正方法如下：

其中，Γ_⊥为反射损耗，L为实际光程，L′为未发生折射的光程，Γ_⊥的计算式为：

其中，θ_i为入射角。

S7.最后，利用修正过后的S₂₁′结合成像算法对物体进行内部结构的三维图像重建。

2.一种高介电材料的太赫兹连续波波束校准方法与成像装置，其特征在于所述步骤S2中由于不同的太赫兹层析成像系统设置的光路不同，而太赫兹连续波在空气中产生的损耗不可忽略，1-S_11全即为太赫兹波在反射时的路径损耗，所以利用S_11全可以在步骤S4中对相对介电常数计算式进行校准处理。

3.一种高介电材料的太赫兹连续波波束校准方法与成像装置，其特征在于所述步骤S5中利用太赫兹连续波通过物体时产生损耗而未穿过目标物体时不产生损耗，推算出每个角度目标物体的宽度信息从而对成像目标物体的外围轮廓进行成像。

4.一种高介电材料的太赫兹连续波波束校准方法与成像装置，其特征在于所述步骤S6利用得到的成像物体外部轮廓以及太赫兹波的波长较短故能在物体表面视为平面入射的特性，并结合电磁波与边界的反射与折射的校准方法对最终的S₂₁′进行修正。