[发明专利]高频太赫兹散射测试装置、测试方法以及分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及太赫兹的特性测试领域，尤其涉及一种高频太赫兹散射测试装置、测试方法以及分析方法。

背景技术

太赫兹波散射实验的研究是研究太赫兹目标特性的基础，同时对于太赫兹雷达散射截面及散射成像的研究也具有重要的价值。近些年国内外围绕太赫兹波目标的透射和反射特性研究工作取得了多项研究成果，并带动了有关反射成像和透射成像的研究工作的开展，针对太赫兹波目标散射特性的研究工作国外已经取得了一些成果，国内有关太赫兹雷达目标散射特性的理论与实验研究工作起步较晚，2012年申请人曾对低频段太赫兹目标特性进行过实验研究,并对实验结果进行了报道。近期我们利用CO₂抽运的太赫兹波辐射激光器作为太赫兹源与我们组装的小型自动旋转光学平台，开展了高频段太赫兹波在几种不同金属粗糙表面的散射研究工作，并通过数学分析的方法对散射模式进行了深入探究，对于其市场运用具有很高的价值。

发明内容

本发明目的是提供一种高频太赫兹散射测试装置。

本发明另一目的是提供一种高频太赫兹散射测试方法。

本发明另一目的是提供一种高频太赫兹散射分析方法。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种高频太赫兹散射测试装置，其包括光学实验台、自动旋转光学平台、龙门架、运动控制器、太赫兹波源、透镜、探测器以及数据读取装置；所述自动旋转光学平台设置于所述光学实验台上，所述龙门架横跨所述自动旋转光学平台，所述龙门架上设置水平的滑轨，所述滑轨上连接一立式自动旋转台，所述立式自动旋转台上设置被测物；所述探测器、太赫兹波源设于光学实验台上相同或近似位置，形成收发合置的检测系统，所述探测器与所述数据读取装置电连接，所述透镜设置在所述太赫兹波源出射口，所述立式自动旋转台可调节方向。

优选地，所述太赫兹波源为频率为3.11THz的CO₂抽运的太赫兹波辐射激光器。

优选地，所述探测器为焦热电探测器。

优选地，所述透镜为聚四氟乙烯透镜；所述龙门架的两侧架上设置有尺寸刻度。

优选地，所述自动旋转光学平台由细分步进电机驱动，其精度达到0.005r，转速为20r/S。

优选地，所述立式自动旋转台通过一调节机构与所述滑轨连接，并采用涡轮蜗杆机构传动，所述调节机构下部连接立式自动旋转台。

为解决上述问题，本发明提供一种高频太赫兹散射测试方法，其包括：在所述立式自动旋转台上连接金属盘，开启电源，太赫兹波源发出光束，出射到透镜变成平行光波后照射到金属盘上，在金属盘上形成光斑，探测器接收金属盘散射出的光信号，入射角θ与散射角β相等，数据读取装置获取探测器的输出电压和频率；设置立式光学旋转平台每次自动变化1°，并重复测量三次，取三次的平均值，通过检测金属盘在不同入射角度或不同散射角度时的输出电压值，对比分析太赫兹目标散射特性，并拟合出特性函数。

为解决上述问题，本发明提供一种高频太赫兹散射分析方法，其包括：采用指数拟合原理对高频太赫兹散射数据曲线进行拟合，设被拟合的数据源为(p_i,q_i)_i＝1,2...n，拟合函数为y＝a e^bx的形式，令二者的误差平方和(其中)最小，利用最小二乘法，通过做最优化处理，得a与b的值，并得到最终的拟合表达式；其中，y代表通过数据读取单元用所获得焦热电探测器的输出电压(强度),而x则代表散射角。

对上述技术方案的进一步改进为，细铝盘拟合函数为y＝0.3412e^-0.1073x；粗铝盘拟合函数为y＝0.1909e^-0.0927x；细铜盘拟合函数为y＝0.5535e^-0.1854x；粗铜盘拟合函数为y＝0.2174e^-0.0791x；细钢盘拟合函数为y＝0.3729e^-0.1313x。

对上述技术方案的进一步改进为，高频太赫兹散射数据曲线拟合总函数为：y＝ke^-βx。

本发明高频太赫兹散射测试装置以及测试方法，有益效果是：

利用输出稳定的CO₂抽运的太赫兹波辐射激光器作为太赫兹波源，并配以能够准确提供精确角度的旋转光学平台，并利用收发合置的测试系统，保证入射角度与散射角度相同，测试产生的电压和频率完成对散射的研究，本装置简便、易安装、成本低。测试方法简便易行，数据误差小。利用散射数据完成对散射过程的数学拟合，对其市场运用提供很高的价值。