[发明专利]一种太赫兹调频连续波无损检测成像系统及方法

说明书

本公开实施例中提供了一种太赫兹调频连续波无损检测成像系统及方法，属于太赫兹成像技术领域，所述系统包括：发射链路及喇叭天线，用于辐射出太赫兹高斯波束；分束镜；第一抛物面反射镜，用于将透射通过所述分束镜的太赫兹高斯波束准直为平行光束；第二抛物面反射镜，用于将所述平行光束聚焦于样品；以及接收链路及喇叭天线，用于接收经所述第二抛物面反射镜准直、所述第一抛物面反射镜聚焦以及所述分束镜反射的反射光束。通过本公开的处理方案，提高了对被测样品内部的成像检测能力。

技术领域

本发明属于太赫兹成像的技术领域，尤其涉及一种太赫兹调频连续波无损检测成像系统。

背景技术

无损检测是利用物质的声、光、电和磁等特性，在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，检测被检对象是否存在不均匀性或缺陷，并给出缺陷大小、位置、性质和数量等信息的一种技术。根据不同的探测方式和工作原理，现已发展了约70余种无损检测手段，如超声检测、射线检测、涡流检测、红外检测、渗透检测和激光全息检测等。

超声检测利用超声波在被测材料中传播的声学特性（声速、声衰减等）来直接或间接地反映其材料特性，但是在测试时，探头与测试部位通常需要涂抹耦合剂，因而需要与被测材料发生接触。射线检测利用射线穿透物体时的衰减（吸收、散射）来反映被测物的内部结构信息，但射线的光子能量高，会产生生物电离效应，对人体有害，同时其检测设备一般较为庞大。红外检测基于普朗克辐射定律，不同的缺陷或材料会引起不同的辐射性能差异，因而可以通过热成像完成检测，但易受到检测背景的影响，尤其是被动方式，且随着缺陷深度的增加，检测灵敏度急剧下降，同时其对于内部缺陷的检测定位不够准确。

太赫兹波在频谱上位于微波与红外之间，使得其既不完全遵从低端微波电子学的特点，也不完全遵从高端光子学的特点，处于电子学与光子学的交叉领域，这使得太赫兹波段具有穿透性、安全性、大带宽、高分辨、非接触等多种重要特性，在成像领域逐渐成为热点。相对于红外或光学成像，太赫兹波的穿透性更强，可以对被测物的内部进行有效检测；相对于X射线成像，太赫兹波的安全性不会对被测物与操作人员带来危害，且对软材料可以提供更好的对比度；相对于微波、毫米波成像，太赫兹波由于其更短的波长和更大的带宽，可以获得更好的分辨率；相对于超声波成像，其是完全非接触式检测，并且可实现更高的分辨率。因此，太赫兹成像凭借其独特优势，成为无损检测的一种新型且重要的补充手段。

传统的太赫兹波二维成像技术只能反映样品的表面或整体信息，无法满足内部信息观测的需求，而太赫兹三维成像技术能获取物体内部的结构信息，实现对在可见光波段非透明的电介质材料的无损检测。太赫兹线性调频连续波成像作为太赫兹三维成像技术的一种，因其具有功率大、小型化、成本低、扫描速度快等特点，在无损检测领域得到广泛的应用。同时由于太赫兹器件，如太赫兹高功率辐射源的限制，发射功率较低，不利于较厚样品的内部检测。

因此针对太赫兹三维成像需求以及太赫兹成像系统发射功率较低的问题，本发明提出一种太赫兹调频连续波无损检测成像系统。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种太赫兹调频连续波无损检测成像系统及方法，至少部分解决现有技术中存在的问题。

第一方面，提供了一种太赫兹调频连续波无损检测成像系统，包括：

发射链路及喇叭天线，用于辐射出太赫兹高斯波束；

分束镜；

第一抛物面反射镜，用于将透射通过所述分束镜的太赫兹高斯波束准直为平行光束；

第二抛物面反射镜，用于将所述平行光束聚焦于样品；以及

接收链路及喇叭天线，用于接收经所述第二抛物面反射镜准直、所述第一抛物面反射镜聚焦以及所述分束镜反射的反射光束。

根据本公开实施例的一种具体实现方式，所述发射链路及喇叭天线的口面中心、所述分束镜的中心和所述第一抛物面反射镜的口面中心位于一条直线；