【摘 要】
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太赫兹(THz)可以如X射线、可见光等辐射一样,作为物体成像的光源,由于其独特的性质,使得THz成像技术在安全检查、航天航空领域等方面都有着巨大的应用潜力。单从THz波形式上,THz成像技术大致可以分为脉冲成像和连续波成像两类。基于很多生物和化学媒介物质在THz范围有着明显的特征,外加脉冲成像自身独特的成像优势,脉冲成像已经成为一种很多应用领域中的重要选择。但随着半导体技术的发展,小型、相对快速,
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太赫兹(THz)可以如X射线、可见光等辐射一样,作为物体成像的光源,由于其独特的性质,使得THz成像技术在安全检查、航天航空领域等方面都有着巨大的应用潜力。单从THz波形式上,THz成像技术大致可以分为脉冲成像和连续波成像两类。基于很多生物和化学媒介物质在THz范围有着明显的特征,外加脉冲成像自身独特的成像优势,脉冲成像已经成为一种很多应用领域中的重要选择。但随着半导体技术的发展,小型、相对快速,且易操作的便携式连续波成像系统成为现实,在诸多应用领域日益显示其实用性,成为脉冲成像之外的另一种重要的选择,共同促使了THz成像技术蓬勃发展。本论文主要是围绕连续THz波成像技术展开,从理论和实验的角度分析此技术的一些关键问题,更多地论证连续THz成像技术的应用性,为今后深入的研究和探索提供了一定的借鉴。论文的主要工作有:(1)调试连续THz成像系统,讨论连续波成像原理,数据采集等问题,论证这一技术的易操作、小型、相对快速等特点。且由于数据采集卡和扫描器之间速度的不匹配,图像中出现错位问题,通过综合改变平移台线速度、加速度和位置延迟参量,减少错位现象,优化系统。(2)利用0.2THz连续波成像系统,检测隐蔽的金属刀片,手机和手机袋中手机的内部结构,隐藏的铅字,玻璃钢的烧蚀程度,航天泡沫面板中的人工缺陷,航天泡沫中的裂缝、空洞及脱粘缺陷,并结合样品在THz范围的特性,理论解释实验结果,从实验上论证连续THz波成像技术在安全检测,有素描底的艺术品研究,航天航空材料烧蚀程度检测和航天泡沫缺陷检测等方面的应用价值。发现了酒精可优化裂缝检测的结果,同时,研究了缺陷面积、缺陷深度和缺陷边界对泡沫缺陷检测结果的影响。(3)讨论0.2THz和0.38THz成像系统,对比系统的实验装置,且从理论和实验上比较了成像特性。0.38THz系统有更好的图像分辨率,0.2THz系统有更好的信噪比,图像质量高。对于如聚氨酯泡沫材料,0.38THz系统有更好的图像对比度,0.2THz系统有更好的穿透性,可检测的泡沫厚度相对大。同时,利用8种图像处理算法,对0.2THz和0.38THz系统所成的原图像进行处理,提取更多信息特征,更易识别出要检测的目标。最后,以玻璃钢原图像为例证明,优化后的图像结果更利于实验结果分析,避免了因为原图像不清晰而无法进行的结果鉴别,提高了连续波成像技术的应用能力。
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