[发明专利]一种电力安全工器具的THz时域光谱的无损检测方法

说明书

本发明涉及无损检测领域，具体为一种电力安全工器具的THz时域光谱的无损检测方法，其包括以下步骤；S1、基于DAST和DASC晶体组装THz时域光谱系统；S2、输出稳定的THz波；S3、THz波在特定材料中的光学参数提取及分析；S4、待检测材料的缺陷功率谱成像分析；S5、对比结合S3和S4构建无损检测技术模型；S6、通过无损检测技术模型对电力安全工器具进行无损检测。本发明利用硬件系统辐射并扫描实际样件，得到系统的输出信号，然后选择相应的重建算法进行处理，实现了被测目标的THz成像。该方法不仅为电力安全工器具的质量管理提供技术支持，而且还为其他电力安全检测技术提供了一种新的方法和途径。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，尤其涉及一种电力安全工器具的THz时域光谱的无损检测方法。

背景技术

THz无损检测技术作为一种新兴的基于射线的无损检测技术，可不需要超声必备的耦合剂，并且对于很多非极性材料和电介质材料具有很强的穿透力，能够实现塑料、陶瓷、橡胶、木材、泡沫材料等不透明物体的检测。与射线检测时使用的其他频段电磁波相比，THz的单光子能量仅有毫电子伏特量级，不会因为电离而损坏被检测物质，也不会伤害检测人员和污染环境，加上非接触的检测方式使THz检测成为真正意义上的无损检测技术。此外，典型的THz脉宽在皮秒量级，通过THz取样技术，能够明显抑制周围环境噪声的干扰。因此，就橡胶和复合绝缘材料的无损检测而言，THz无损检测技术凭借其安全、有效、非接触及抗干扰等特性更具优势，而电力安全工器具主要由橡胶和复合绝缘材料制成，因此THz无损检测技术在电力安全工器具上存在巨大的应用潜力。

但现有技术中THz主要用于安全检查和军事制导，用于材料无损检测的还比较少，且它们的带宽窄，带宽中心频率比低，从而分辨率差，平面和距离分辨率相差较大，还难以在电力安全工器具上进行精准的无损检测。

发明内容

本发明目的是针对背景技术中存在的现有THz无损检测技术难以应用于电力安全工器具上的问题，提出一种电力安全工器具的THz时域光谱的无损检测方法。

本发明的技术方案：一种电力安全工器具的THz时域光谱的无损检测方法，包括以下步骤；S1、基于DAST和DASC晶体组装THz时域光谱系统；S2、输出稳定的THz波；S3、THz波在特定材料中的光学参数提取及分析；S4、待检测材料的缺陷功率谱成像分析；S5、对比结合S3和S4构建无损检测技术模型；S6、通过无损检测技术模型对电力安全工器具进行无损检测。

优选的，S1中，THz时域光谱系统由飞秒激光器、THz波产生和探测装置以及时间延迟控制装置组成；飞秒激光器产生波长为780nm的激光，经分束器分成两束，一束激光作为泵浦光，另一束激光作为探测光，其中，泵浦光经太赫兹光电导天线产生THz辐射，两束光均会聚至电光晶体且光程相等，THz辐射使电光晶体发生双折射效应，λ/4波片使探测光变成椭圆偏振光，沃拉斯顿棱镜产生两束彼此分开、振动方向互相垂直的线偏振光，平衡式光电探测器通过检测这两束线偏振光获得THz辐射强度。

优选的，S2中，对THz时域信号进行反卷积处理，设经过样品反射后由探测器接收到的信号为y(t)，由平面反射镜反射后由探测器接收到的信号设为x(t)，引入样品的传递函数h(t)，则有：即经过样品反射的信号y(t)为由平面镜反射的信号x(t)与传递函数h(t)的卷积，通过反卷积处理技术将THz-TDS系统的THz时域信号转化成一个形似高斯脉冲的无旁瓣单峰脉冲，时域信号在在半波宽度上有明显减少，进而提高系统的纵向分辨能力。

优选的，S3中，光学参数包括透射率、折射率和吸收系数；采用复折射率n～(ω)＝n(ω)-jk(ω)来表征材料的光学性能，其中实数部分n(ω)为材料的折射率，表征材料的色散特性，它决定着光在材料中的传播速度，虚部部分k(ω)为消光系数，表征光波在材料中传播时的衰减，即透射率，它与描述材料吸收特性的吸收系数α(ω)有如下关系：α(ω)＝2ωk(ω)/c，其中c为真空中的光速；检测方式为透射模式和反射模式。