[发明专利]高速直采式太赫兹时域波谱扫描方法

说明书

本发明提供一种高速直采式太赫兹时域波谱扫描方法，采取可连续往返高速扫描的延迟线电机代替原有的步进扫描电机的平移台，并设计了直接采集式的数据采集方案来代替了传统的锁相放大器采集方案本发明中，针对太赫兹时域光谱系统，通过在太赫兹时域光谱系统中安装高速扫描光学延迟线替代传统的步进电控平移台作为延迟线，其中配置的直线电机可实现连续高速的移动，配合以例如Labview语言编写的适合快速扫描方的控制程序，实现了时域光谱系统的扫描速度的提高，使时域光谱系统更加实用。

技术领域

本发明涉及太赫兹时域光谱系统扫描技术，尤其涉及太赫兹时域光谱系统的快速扫描方法。

背景技术

太赫兹时域光谱系统可采集违禁化学药品诸如各类单质炸药、毒品，在太赫兹波段的特征指纹谱，将被检样品的太赫兹频段吸收谱与标准数据库内的违禁化学药品的指纹吸收谱数据比对，可有效识别被检物的种类。

通常，太赫兹(THz)时域波形的采集需要采集以步进扫描电机实现的平移台的位置，并将采集的平移台的位置转化为时间作为横坐标，锁相放大器读取太赫兹天线的差分光电流作为纵坐标，并基于所获得的横坐标和纵坐标值描绘处太赫兹时域波形。在采集过程中，平移台所经过的位置是通过计算机预先设定好的，并且将预先设定的位置指令传给平移台控制器，平移台控制器移动到指定位置并停在该位置，等待在该位置读取信号电流；之后，再移动到下一个位置，再读取下一个位置的信号电流。显然，这种一步一停、一停一读的数据采集方式导致了扫描速度的低效、无法适应实际应用的需要。

发明内容

本发明的目的是：提高太赫兹时域光谱系统的扫描速率，使太赫兹时域光谱系统更加适应实际应用的需要。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种高速直采式太赫兹时域波谱扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、数据采集板卡响应于来自控制装置的读取命令，在读取时间段中的m个时间点同时从高速光学延迟线读取延迟线的位置驱动信号和从太赫兹探测天线读取与太赫兹电场强度成正比的太赫兹电流信号，其中：光学高速延迟线内的延迟线电机输出A、B、Z三相信号给到数据采集板卡作为位置驱动信号来标明延迟线电机现在所处的位置并作为太赫兹时域光谱成像的横轴数据依据；太赫兹电流信号作为太赫兹时域光谱成像的纵轴数据依据；

步骤2、m个时间点中每个时间点采集到的位置驱动信号和对应的太赫兹电流信号作为一个数据元，由控制装置将数据采集板卡采集的m个数据元依次缓存入预先创建的数据队列中；

步骤3、控制装置从数据队列中提取缓存的m个数据元，将提取的数据元中的太赫兹电流信号作为太赫兹时域波形的纵坐标，将提取的转换为太赫兹脉冲的持续时间t作为太赫兹时域波形的横坐标，进行实时显示太赫兹时域波形，并在处理之后从数据队列中删除提取的该数据元，其中：t＝2Δx/c，式中，Δx表示延迟线电机移动的距离，c表示光速。

优选地，所述数据元为二维数组，该二维数组的第一列为所述位置驱动信号，第二列为所述太赫兹电流信号的时域波形的幅值。

优选地，所述高速光学延迟线采用非对称三角波运动方式，则所述数据采集板卡同时从所述高速光学延迟线的延迟线电机中读取所述位置驱动信号和从所述太赫兹探测天线中读取所述太赫兹电流信号的步骤具体为：

在非对称三角波的负最大值到正最大值的上升时间段的m个时间点的每个时间点处，数据采集板卡同时从高速光学延迟线中读取位置驱动信号和从太赫兹探测天线读取太赫兹电流信号，其中，在非对称三角波的正最大值到负最大值的下降时间段中，数据采集板卡停止读取位置驱动信号和太赫兹电流信号。

优选地，所述读取时间段包括所述非对称三角波的N个周期，每一个周期中包含k个时间点，k＝m/n，k、n、N均为自然数。

优选地，步骤3中，进行实时显示太赫兹时域波形前，还包括以下步骤：