一种实时太赫兹成像装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109142267A(43)申请公布日2019.01.04(21)申请号201811044630.3(22)申请日2018.09.07(71)申请人北京华航无线电测量研究所地址100013北京市东城区和平里南街3号(72)发明人郑中信许振丰(74)专利代理机构北京天达知识产权代理事务所(普通合伙)11386代理人侯永帅李明里(51)Int.Cl.G01N21/3581(2014.01)G01N21/01(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称一种实时太赫兹成像装置及方法(57)摘要本发明涉及一种实时太赫兹成像装置及方法，装置包括，用于产生、发射太赫兹波的太赫兹辐射装置；调整太赫兹波占空比斩波器；固定待测样品，并调整待测样品位置的电控三维位移载物平台，使太赫兹波透射待测样品；调整太赫兹波光路的光路调整装置；用于探测视场压缩后的太赫兹波，进行光电转换输出电信号的焦平面探测器；用于对焦平面探测器输出的电信号进行处理并成像的采集处理模组。本发明采用了太赫兹焦平面阵列成像和阵列式调理电路的设计，响应速度在5μs左右，成像系统响应速度在小于30ms，整个成像装置可进行快速太赫兹成像，帧频在26Hz以上；具备一定的物品外部轮廓三维重塑能力，可有效提高被测物品的识别正确率。CN109142267ACN109142267A权利要求书1/2页1.一种实时太赫兹成像装置，其特征在于，包括，太赫兹辐射装置(1)，用于产生、发射太赫兹波至斩波器(2)；斩波器(2)，用于调整太赫兹波的占空比；电控三维位移载物平台(3)，用于固定待测样品，并调整待测样品位置，使太赫兹波透射待测样品；光路调整装置(4)，用于将斩波器(2)输出的太赫兹波调整为平行波；照射电控三维位移载物平台(3)上固定的待测样品，将透射待测样品后的平行波进行视场压缩输出到焦平面探测器(5)；焦平面探测器(5)，用于探测视场压缩后的太赫兹波，进行光电转换输出电信号；采集处理模组(6)，用于对焦平面探测器(5)输出的电信号进行处理并成像。2.根据权利要求1所述的实时太赫兹成像装置，其特征在于，光路调整装置(4)包括入射光路调整装置(41)和出射光路调整装置(42)，分别位于电控三维位移载物平台(3)两侧；入射光路调整装置(41)用于将斩波器(2)输出的太赫兹波调整为平行波，照射电控三维位移载物平台(3)上固定的待测样品，出射光路调整装置(42)用于将透射待测样品后的平行波进行视场压缩。3.根据权利要求1所述的实时太赫兹成像装置，其特征在于，所述太赫兹辐射装置(1)包括一级辐射源、倍频器和太赫兹波导天线；所述一级辐射源采用耿氏二极管器件，用于产生太赫兹信号；所述倍频器，将一级辐射源产生的太赫兹信号倍频得到成像所需的太赫兹信号；所述太赫兹波导天线，调整倍频器输出的太赫兹波辐射方式后，向外辐射。4.根据权利要求1所述的实时太赫兹成像装置，其特征在于，所述斩波器(2)采用机械旋转调制，包括斩波片、电机以及转速控制装置；所述转速控制装置根据占空比控制信号控制电机的转速；所述电机带动所述斩波片转动，所述斩波片以不同转速对照射斩波片的太赫兹波进行相应占空比调制。5.根据权利要求1所述的实时太赫兹成像装置，其特征在于，所述电控三维位移载物平台(3)包括用于承载待测样品的载物平台、夹具和微动装置；所述载物平台在电控信号的控制下，沿x、y两个维度方向移动，或沿待测样品中轴线进行转动；所述夹具包括位于所述载物平台框架四周的夹板，以及将载物平台与微动装置连接在一起，用于相向夹紧待测样品的连接件；所述微动装置在控制信号的控制下，对待测样品的位置进行微调。6.根据权利要求1所述的实时太赫兹成像装置，其特征在于，所述焦平面探测器(5)为常温自混频焦平面探测器，包括焦平面成像阵面和放大调理阵列；所述焦平面成像阵面的像元数目为32×32；所述放大调理阵列的放大调理单元采用与像元分布一致的阵列结构；所述焦平面成像阵面与放大调理阵列通过瓦片式倒装焊技术进行集成封装；单个放大调理单元与焦平面成像阵面的对应像元之间通过铟柱进行倒桩垂直互连。2CN109142267A权利要求书2/2页7.根据权利要求6所述的实时太赫兹成像装置，其特征在于，所述采集处理模组(6)包括，信号调理模块(61)，采用与放大调理阵列分布一致的阵列结构，用于对焦平面探测器感知到的弱信号进行进一步调理，使其达到能够被准确采集的信号强度水平；信号采集模块(62)，用于对经信号调理模块(61)调理过的电信号进行数据采集；信号处理模块(63)，用于对信号采集模块(62)采集到的信号进行处理、成像，上传成像结果，通过上位机显示被待测样品的太赫兹图像或者太赫兹影像。8.根据权