塑料老化分析方法及装置与流程

本发明涉及老化分析的技术领域，尤其涉及一种塑料老化分析方法及装置。

背景技术：

pp(聚丙烯)在汽车领域主要应用有注塑零部件及车用装饰结构件两大类。pe(聚乙烯)在汽车上主要应用是各种储罐，导气管等等。ps(聚苯乙烯)在汽车上的主要应用在仪表外壳、灯罩、照明制品上。这些塑料都具有良好的化学性能、力学性能、电学性能以及尺寸稳定性等。但是其最大的缺点就是不耐老化，而且老化的机理也非常复杂。目前一般是通过试验来分析老化原因引起的力学性能的变化，如通过人工加速老化看其力学性能变化的情况等。对于汽车上高频绝缘聚合材料以及其他内饰塑料而言，通常要求其具有极小的介质损耗角正切值。因为绝缘介质损耗会引起介质内部发热损耗，而这种损耗引起的功率损耗与工程塑料电压的频率和幅值成正比关系，因此介质损耗角正切值是评价汽车塑料老化主要指标。

目前，对汽车塑料老化分析仅局限于低频测量，通过低频测量方式对老化的汽车塑料进行检测，得到的数据计算高分子材料的介电以及介质损耗角参数。然而，低频测量方式的测量条件复杂，且低频测量方式中计算衡量塑料老化的介电以及介质损耗角参数的计算过程复杂繁琐。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种塑料老化分析方法及装置，以解决塑料老化分析计算过程复杂繁琐的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种塑料老化分析方法，包括：

采集待检测样品的太赫兹时域光谱数据；其中，所述待检测样品为塑料材质；

根据所述光谱数据在太赫兹时域中构建透射图像；所述透射图像中每一像素点对应所述光谱数据中的一个太赫兹时域信号且所述像素点的值代表对应的太赫兹时域信号在同一延迟时间的幅值；

按预设规则采样所述透射图像中若干区域，并计算采样的若干区域对应的太赫兹时域信号均值得到平均样品信号；

对所述平均样品信号和参考信号进行频域转换，得到所述平均样品信号对应的样品频域谱和所述参考信号对应的参考频域谱；

根据所述样品频域谱和所述参考频域谱得到所述待检测样品的介质损耗角正切值，根据所述介质损耗角正切值评估所述待检测样品的老化程度。

在一个实施示例中，所述根据所述样品频域谱和所述参考频域谱得到所述待检测样品的介质损耗角正切值，根据所述介质损耗角正切值评估所述待检测样品的老化程度，包括：

根据所述样品频域谱和所述参考频域谱，计算所述平均样品信号与所述参考信号之间的振幅比值和相位差；

获取待检测样品的厚度信息，根据所述厚度信息、所述振幅比值和所述相位差计算得到所述待检测样品的折射率和吸收系数；

根据所述折射率和所述吸收系数得到所述待检测样品的介电常数的实部和虚部；

根据所述介电常数的实部和虚部计算得到所述待检测样品的介质损耗角正切值。

在一个实施示例中，在采集待检测样品的太赫兹时域光谱数据之前，还包括：

在预设老化条件下通过氙灯老化试验箱对待检测样品进行老化处理；所述老化条件包括黑板温度、氙灯老化试验箱的箱体空气温度、相对湿度和老化时间。

在一个实施示例中，所述参考信号为相同太赫兹时域光谱数据采集条件下未放入所述待检测样品时采集到的光谱数据。

在一个实施示例中，所述对所述平均样品信号和参考信号进行频域转换，得到所述平均样品信号对应的样品频域谱和所述参考信号对应的参考频域谱，包括：

对所述平均样品信号和参考信号的时域波形进行快速傅里叶变换，得到所述平均样品信号对应的样品频域谱和所述参考信号对应的参考频域谱。

在一个实施示例中，所述按预设规则采样所述透射图像中若干区域，并计算采样的若干区域对应的太赫兹时域信号均值得到平均样品信号，包括：

采样所述透射图像中位置不同的十个区域，并计算采样的十个区域对应的太赫兹时域信号均值得到平均样品信号。

本发明实施例的第二方面提供了一种塑料老化分析装置，包括：

光谱数据采集模块，用于采集待检测样品的太赫兹时域光谱数据；其中，所述待检测样品为塑料材质；

透射图像构建模块，用于根据所述光谱数据在太赫兹时域中构建透射图像；所述透射图像中每一像素点对应所述光谱数据中的一个太赫兹时域信号且所述像素点的值代表对应的太赫兹时域信号在同一延迟时间的幅值；

平均样品信号计算模块，用于按预设规则采样所述透射图像中若干区域，并计算采样的若干区域对应的太赫兹时域信号均值得到平均样品信号；

信号频域转换模块，用于对所述平均样品信号和参考信号进行频域转换，得到所述平均样品信号对应的样品频域谱和所述参考信号对应的参考频域谱；

老化程度评估模块，用于根据所述样品频域谱和所述参考频域谱得到所述待检测样品的介质损耗角正切值，根据所述介质损耗角正切值评估所述待检测样品的老化程度。

在一个实施示例中，所述老化程度评估模块包括：

振幅比值和相位差计算单元，用于根据所述样品频域谱和所述参考频域谱，计算所述平均样品信号与所述参考信号之间的振幅比值和相位差；

折射率和吸收系数计算单元，用于获取待检测样品的厚度信息，根据所述厚度信息、所述振幅比值和所述相位差计算得到所述待检测样品的折射率和吸收系数；

介电常数计算单元，用于根据所述折射率和所述吸收系数得到所述待检测样品的介电常数的实部和虚部；

介质损耗角正切值计算单元，用于根据所述介电常数的实部和虚部计算得到所述待检测样品的介质损耗角正切值。

在一个实施示例中，所述装置还包括：

样品老化处理模块，用于在预设老化条件下通过氙灯老化试验箱对待检测样品进行老化处理。

本发明实施例的第三方面提供了一种塑料老化分析装置，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面中塑料老化分析方法。

本发明实施例提供的一种塑料老化分析方法及装置，通过采集待检测样品的太赫兹时域光谱数据；其中，所述待检测样品为塑料材质；根据所述光谱数据在太赫兹时域中构建透射图像；所述透射图像中每一像素点对应所述光谱数据中的一个太赫兹时域信号且所述像素点的值代表对应的太赫兹时域信号在同一延迟时间的幅值；按预设规则采样所述透射图像中若干区域，并计算采样的若干区域对应的太赫兹时域信号均值得到平均样品信号；对所述平均样品信号和参考信号进行频域转换，得到所述平均样品信号对应的样品频域谱和所述参考信号对应的参考频域谱；根据所述样品频域谱和所述参考频域谱得到所述待检测样品的介质损耗角正切值，根据所述介质损耗角正切值评估所述待检测样品的老化程度。根据采集待检测样品得到的太赫兹时域光谱数据能够构建透射图像，并通过采样透射图像的若干区域就能得到待检测样品的平均样品信号。结合平均样品信号与参考信息的频域谱得到待检测样品的介质损耗角正切值，实现简单快速的介质损耗角正切值计算，无需复杂的测量条件。通过计算得到的待检测样品的介质损耗角正切值得以快速完成待检测样品的老化程度评估。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的塑料老化分析方法的流程示意图；

图2是本发明实施例二提供的塑料老化分析方法的流程示意图；

图3是本发明实施例二提供的待检测样品为pp塑料时的透射图像；

图4是本发明实施例二提供的待检测样品分别为pp(聚丙烯)、ps(聚苯乙烯)和abs塑料时的平均样品信号的太赫兹时域谱图；

图5是本发明实施例三提供的塑料老化分析装置的结构示意图；

图6是本发明实施例四提供的塑料老化分析装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

实施例一

如图1所示，是本发明实施例一提供的塑料老化分析方法的流程示意图。本实施例可适用于对汽车塑料的老化程度分析的应用场景，该方法可以由塑料老化分析装置执行，该装置可为处理器、智能终端、平板或pc等；在本申请实施例中以塑料老化分析装置作为执行主体进行说明，该方法具体包括如下步骤：

s110、采集待检测样品的太赫兹时域光谱数据；其中，所述待检测样品为塑料材质；

为检测汽车中应用的塑料的老化程度，现有技术通常采用低频测量的方式对老化的汽车塑料进行检测，得到的数据计算高分子材料的介电以及介质损耗角参数。然而，低频测量方式的测量条件复杂，且低频测量方式中计算衡量塑料老化的介电以及介质损耗角参数的计算过程复杂繁琐。为解决这一问题，本实施例通过对待检测样品进行太赫兹时域光谱数据采集，根据光谱数据构建透射图像后提取出平均样品信号并结合参考信号，简单快速的计算得到待检测样品的介质损耗角正切值，从而根据待检测样品的介质损耗角正切值评估待检测样品的老化程度。

具体地，可通过太赫兹时域光谱仪(thz-tds)对待检测样品进行扫描测量，采集待检测样品的太赫兹时域光谱数据。可选的，待检测样品可为从汽车中采样的塑料材质样品或经老化处理后的塑料材质样品。且为缩短太赫兹时域光谱仪的成像扫描时间，可将待检测样品的面积裁剪为20mm*10mm或更小区域的长方形。

对待检测样品的太赫兹时域光谱数据采集场景可为预设太赫兹时域光谱仪对应的用于放置样品的二维扫描平台中心；控制太赫兹时域光谱仪(thz-tds)对待检测样品进行扫描测量时成像扫描域的范围可设置为大于待检测样品覆盖面积的区域(例如25mm*15mm)。通过设置太赫兹时域光谱仪不同长度的扫描步长和扫描频率对待检测样品进行扫描，得到分辨率不同的扫描成像结果和扫描时间，从得到的多个扫描成像结果中选取一个清晰有效的扫描成像结果作为采集到的太赫兹时域光谱数据。可选的，可设置为步长为0.l-0.4mm、频率为10-15hz进行扫描测试。

在一个实施示例中，为获得与待检测样品的太赫兹时域光谱数据作对比的参考信号，可在相同的太赫兹时域光谱数据采集条件下采集未放入所述待检测样品时的光谱数据得到参考信号。可选的，通过太赫兹时域光谱仪对待检测样品的采集条件可为：可在氮气吹扫情况下，样品仓相对湿度≤5％时通过太赫兹时域光谱仪对待检测样品的采集太赫兹时域光谱数据，且在扫描过程中可使用样品架盛放待检测样品。因此，可在相同的太赫兹时域光谱数据采集条件下，以空载的样品架作为扫描成像参考，通过太赫兹时域光谱仪对空载的样品架进行光谱数据采集得到参考信号。

s120、根据所述光谱数据在太赫兹时域中构建透射图像；所述透射图像中每一像素点对应所述光谱数据中的一个太赫兹时域信号且所述像素点的值代表对应的太赫兹时域信号在同一延迟时间的幅值；

采集待检测样品的太赫兹时域光谱数据后，根据采集到的光谱数据在太赫兹时域中构建呈现待检测样品的透射图像。构建的透射图像中每一像素点对应采集到的光谱数据中的一个太赫兹时域信号，且每一像素点的值代表对应的太赫兹时域信号在同一延迟时间的幅值。

s130、按预设规则采样所述透射图像中若干区域，并计算采样的若干区域对应的太赫兹时域信号均值得到平均样品信号；

由于构建的透射图像中每一像素点对应采集到的光谱数据中的一个太赫兹时域信号，可按预设规则采样构建的透射图像中若干区域，从而计算采样的若干区域对应的多个太赫兹时域信号的均值得到平均样品信号。

在一个实施示例中，按预设规则采样所述透射图像中若干区域，并计算采样的若干区域对应的太赫兹时域信号均值得到平均样品信号的具体过程可为：采样透射图像中所在位置不同的十个区域，并计算采样的十个区域对应的太赫兹时域信号均值得到平均样品信号。

s140、对所述平均样品信号和参考信号进行频域转换，得到所述平均样品信号对应的样品频域谱和所述参考信号对应的参考频域谱；

按预设规则采样所述透射图像中若干区域，并计算采样的若干区域对应的太赫兹时域信号均值得到平均样品信号后，获取在相同的太赫兹时域光谱数据采集条件下采集未放入所述待检测样品时的光谱数据得到的参考信号，对平均样品信号和参考信号进行频域转换得到平均样品信号对应的样品频域谱和参考信号对应的参考频域谱。

在一个实施示例中，可通过对所述平均样品信号和参考信号的时域波形进行快速傅里叶变换，得到平均样品信号对应的样品频域谱和参考信号对应的参考频域谱。具体地，以空载样品架在相同的太赫兹时域光谱数据采集条件下的时域波形er(t)作为参考信号，以待检测样品的时域波形es(t)作为平均样品信号，分别对时域波形er(t)和时域波形es(t)进行快速傅里叶变换，得到平均样品信号的频域分布es(ω)和参考信号的频域分布er(ω)：

er(ω)＝ar(ω)exp[-iφr(ω)]＝∫er(t)exp(-iωt)dt；

es(ω)＝as(ω)exp[-iφs(ω)]＝∫es(t)exp(-iωt)dt；

其中，ar(ω)为参考信号电场的振幅；as(ω)为平均样品信号电场的振幅；φr(ω)为参考信号电场的相位；φs(ω)为平均样品信号电场的相位；i是虚数单位。

s150、根据所述样品频域谱和所述参考频域谱得到所述待检测样品的介质损耗角正切值，根据所述介质损耗角正切值评估所述待检测样品的老化程度。

对所述平均样品信号和参考信号进行频域转换，得到所述平均样品信号对应的样品频域谱和所述参考信号对应的参考频域谱后，根据样品频域谱和参考频域谱获得平均样品信号和参考信号对应的电场振幅和相位。将平均样品信号和参考信号对应的电场振幅和相位输入基于菲涅尔公式的数据处理模型计算待检测样品的介质损耗角正切值，从而简单快速的计算得到待检测样品的介质损耗角正切值。根据待检测样品的介质损耗角正切值评估待检测样品的老化程度，得到待检测样品的老化状态。由于高分子材料(塑料)的介质损耗角正切值与老化程度成正比，待检测样品的介质损耗角正切值越小可确定待检测样品的老化程度越小。

在一个实施示例中，根据所述样品频域谱和所述参考频域谱得到所述待检测样品的介质损耗角正切值的具体过程可为：

步骤11、根据所述样品频域谱和所述参考频域谱，计算所述平均样品信号与所述参考信号之间的振幅比值和相位差；

由于从样品频域谱即平均样品信号的频域分布es(ω)和参考频域谱即参考信号的频域分布er(ω)可获得平均样品信号和参考信号对应的电场振幅和相位，计算平均样品信号与参考信号之间的振幅比值和相位差，得到平均样品信号与参考信号的振幅比值ρ(ω)以及平均样品信号与参考信号的相位差φ(ω)。

步骤12、获取待检测样品的厚度信息，根据所述厚度信息、所述振幅比值和所述相位差计算得到所述待检测样品的折射率和吸收系数；

获取待检测样品的厚度信息d后，根据厚度信息d、振幅比值ρ(ω)和相位差φ(ω)计算得到待检测样品的折射率n(ω)和吸收系数α(ω)。折射率n(ω)和吸收系数α(ω)的具体计算公式可为：

其中，c为电磁波在真空中的传播速度。

步骤13、根据所述折射率和所述吸收系数得到所述待检测样品的介电常数的实部和虚部；

具体地，计算得到待检测样品的折射率n(ω)和吸收系数α(ω)后，可根据吸收系数α(ω)计算得到消光系数k(ω)。该消光系数k(ω)为电磁波在电介质中传播的损耗，计算公式可为：

由于待检测样品的介电常数为ε＝ε′(ω)+iε″(ω)，可通过折射率n(ω)和消光系数k(ω)推导出介电常数的实部ε′(ω)和虚部ε″(ω)。具体计算公式如下：

待检测样品的介电常数的实部：ε′(ω)＝n²(ω)-k²(ω)；

待检测样品的介电常数的虚部：ε″(ω)＝2n(ω)k(ω)。

待检测样品的介电常数的实部又为介质常数。它是用来衡量电介质材料绝缘性能好坏的一个物理量，一般对于有机材料而言，介电常数越大，说明其束缚电荷的能力越强，其绝缘性能越好。介电常数的虚部是由材料内部的各种转向极化跟不上外高频电场变化而引起的各种弛豫极化所致，代表着材料的损耗项。

步骤14、根据所述介电常数的实部和虚部计算得到所述待检测样品的介质损耗角正切值。

待检测样品的介电损耗角正切值是指表征电介质材料在施加电场后介质损耗大小的物理量，以tanδ来表示，δ是介电损耗角。高分子材料多系绝缘性好的材料，广泛的用于电子及汽车、电工行业。使用时不希望绝缘材料本身能量损耗大，因而测量出介质损耗因数就能评价材料的介质本身能量损耗。工业上多选用介质损耗因数小的高分子材料作为使用材料。由于固定材料的损耗角是确定的，通过测量待检测样品的损耗角的变化，便可对待检测样品即该高分子材料(塑料)的老化情况进行评估。具体地，根据待检测样品的介电常数的实部和虚部计算待检测样品的介电损耗角正切值tanδ的计算公式可为：

tanδ＝ε″(ω)/ε′(ω)。

本发明实施例提供的一种塑料老化分析方法，通过采集待检测样品的太赫兹时域光谱数据；其中，所述待检测样品为塑料材质；根据所述光谱数据在太赫兹时域中构建透射图像；所述透射图像中每一像素点对应所述光谱数据中的一个太赫兹时域信号且所述像素点的值代表对应的太赫兹时域信号在同一延迟时间的幅值；按预设规则采样所述透射图像中若干区域，并计算采样的若干区域对应的太赫兹时域信号均值得到平均样品信号；对所述平均样品信号和参考信号进行频域转换，得到所述平均样品信号对应的样品频域谱和所述参考信号对应的参考频域谱；根据所述样品频域谱和所述参考频域谱得到所述待检测样品的介质损耗角正切值，根据所述介质损耗角正切值评估所述待检测样品的老化程度。根据采集待检测样品得到的太赫兹时域光谱数据能够构建透射图像，并通过采样透射图像的若干区域就能得到待检测样品的平均样品信号。结合平均样品信号与参考信息的频域谱得到待检测样品的介质损耗角正切值，实现简单快速的介质损耗角正切值计算，无需复杂的测量条件。通过计算得到的待检测样品的介质损耗角正切值得以快速完成待检测样品的老化程度评估。

实施例二

如图2所示的是本发明实施例二提供的塑料老化分析方法的流程示意图。在实施例一的基础上，本实施例还提供了对老化处理后的塑料的老化分析过程，从而实现对塑料的老化分析研究。该方法具体包括：

s210、在预设老化条件下通过氙灯老化试验箱对待检测样品进行老化处理；所述老化条件包括黑板温度、氙灯老化试验箱的箱体空气温度、相对湿度和老化时间；

为实现对多种由不同组分构成的塑料的老化分析，可预先对待检测样品进行老化处理加速待检测样品的老化。可选的，待检测样品可采用：pp(聚丙烯)、ps(聚苯乙烯)和abs塑料等；abs塑料为丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体的三元共聚物。且为缩短太赫兹时域光谱仪的成像扫描时间，可将待检测样品的面积裁剪为20mm*10mm、15mm*10mm或更小区域的长方形。

可在一定的老化条件下对待检测样品进行老化处理，老化条件包括黑板温度、氙灯老化试验箱的箱体空气温度、相对湿度和老化时间等。在预设老化条件下通过氙灯老化试验箱对待检测样品进行老化处理具体可为：参考saej2412标准《使用可控辐照度的氙灯设备对汽车内饰件进行加速暴露测试》中的方法；预设老化条件为：滤光器为紫外延展滤光器，辐照度0.05±0.02w·m2，波长为340nm；通过氙灯老化试验箱对待检测样品进行老化处理过程为：在黑板温度89℃±3℃、箱体空气温度62℃±2℃、相对湿度50％±5％的试验条件下，运行3.8h光照循环；在黑板温度38.3℃±3℃、箱体空气温度38℃±3℃、相对湿度95％±5％的试验条件下，运行l小时黑暗循环。按照上述老化处理过程使用氙灯加速老化试验箱对每一待检测样品进行加速老化，老化时间为1500小时。并且在预设老化条件下通过氙灯老化试验箱对待检测样品进行老化处理后，需将老化处理后的待检测样品冷却至室温，放置24小时后，采集待检测样品的太赫兹时域光谱数据。

s220、采集待检测样品的太赫兹时域光谱数据；其中，所述待检测样品为塑料材质；

若选取pp(聚丙烯)、ps(聚苯乙烯)和abs塑料这三种塑料作为待检测样品，进行塑料老化分析。对待检测样品的太赫兹时域光谱数据采集场景可为预设太赫兹时域光谱仪对应的用于放置样品的二维扫描平台中心；控制太赫兹时域光谱仪(thz-tds)对每一待检测样品进行扫描测量时成像扫描域的范围可设置为大于待检测样品覆盖面积的区域(例如25mm*15mm)。通过设置太赫兹时域光谱仪不同长度的扫描步长和扫描频率对待检测样品进行扫描，得到分辨率不同的扫描成像结果和扫描时间，从得到的多个扫描成像结果中选取一个清晰有效的扫描成像结果作为采集到的太赫兹时域光谱数据。

s230、根据所述光谱数据在太赫兹时域中构建透射图像；所述透射图像中每一像素点对应所述光谱数据中的一个太赫兹时域信号且所述像素点的值代表对应的太赫兹时域信号在同一延迟时间的幅值；

采集待检测样品的太赫兹时域光谱数据后，根据采集到的光谱数据在太赫兹时域中构建呈现待检测样品的透射图像。构建的透射图像中每一像素点对应采集到的光谱数据中的一个太赫兹时域信号，且每一像素点的值代表对应的太赫兹时域信号在同一延迟时间的幅值。如图3所示，为待检测样品为pp塑料时的透射图像，选取的延迟时间为t＝8.540ps。

s240、按预设规则采样所述透射图像中若干区域，并计算采样的若干区域对应的太赫兹时域信号均值得到平均样品信号；

按预设规则采样所述透射图像中若干区域，并计算采样的若干区域对应的太赫兹时域信号均值得到平均样品信号的具体过程可为：采样透射图像中所在位置不同的十个区域，并计算采样的十个区域对应的太赫兹时域信号均值得到平均样品信号。如图4所示为待检测样品分别为pp(聚丙烯)、ps(聚苯乙烯)和abs塑料时的平均样品信号的太赫兹时域谱图。

s250、对所述平均样品信号和参考信号进行频域转换，得到所述平均样品信号对应的样品频域谱和所述参考信号对应的参考频域谱；

通过对所述平均样品信号和参考信号的时域波形进行快速傅里叶变换，得到平均样品信号对应的样品频域谱和参考信号对应的参考频域谱。具体地，以空载样品架在相同的太赫兹时域光谱数据采集条件下的时域波形er(t)作为参考信号，以待检测样品的时域波形es(t)作为平均样品信号，分别对时域波形er(t)和时域波形es(t)进行快速傅里叶变换，得到平均样品信号的频域分布es(ω)和参考信号的频域分布er(ω)：

er(ω)＝ar(ω)exp[-iφr(ω)]＝∫er(t)exp(-iωt)dt；

es(ω)＝as(ω)exp[-iφs(ω)]＝∫es(t)exp(-iωt)dt；

其中，ar(ω)为参考信号电场的振幅；as(ω)为平均样品信号电场的振幅；φr(ω)为参考信号电场的相位；φs(ω)为平均样品信号电场的相位；i是虚数单位。

s260、根据所述样品频域谱和所述参考频域谱得到所述待检测样品的介质损耗角正切值，根据所述介质损耗角正切值评估所述待检测样品的老化程度。

当选取pp(聚丙烯)、ps(聚苯乙烯)和abs塑料这三种塑料作为待检测样品时，根据每种塑料对应的样品频域谱和所述参考频域谱得到所述待检测样品的介质损耗角正切值。经检测可得到，pp塑料的介质损耗角正切值tanδ从老化前的0.00610，老化1500小时后增加到0.00903；ps塑料的介质损耗角正切值tanδ从老化前的0.00476，老化1500小时后增加到0.00566；pp塑料的介质损耗角正切值tanδ从老化前的0.00846，老化1500小时后增加到0.01704。可得pp(聚丙烯)、ps(聚苯乙烯)和abs塑料在一定温湿度的老化条件下老化处理后，导致了高分子介质材料内部发热损耗，而这种损耗引起的功率损耗p与塑料承载电压的频率和幅值成正比关系。因此待检测样品的介质损耗角正切值tanδ是高分子材料损耗特性的重要指标，能够反映该物质的整体性缺陷(例如全面老化)。由上述实验结构可知，高分子材料(塑料)的介质损耗角正切值与老化程度成正比，待检测样品的介质损耗角正切值越小可确定待检测样品的老化程度越小。

实施例三

如图5所示的是本发明实施例三提供的塑料老化分析装置。在实施例一和实施例二的基础上，本发明实施例还提供了一种塑料老化分析装置5，该装置包括：

光谱数据采集模块501，用于采集待检测样品的太赫兹时域光谱数据；其中，所述待检测样品为塑料材质；

透射图像构建模块502，用于根据所述光谱数据在太赫兹时域中构建透射图像；所述透射图像中每一像素点对应所述光谱数据中的一个太赫兹时域信号且所述像素点的值代表对应的太赫兹时域信号在同一延迟时间的幅值；

平均样品信号计算模块503，用于按预设规则采样所述透射图像中若干区域，并计算采样的若干区域对应的太赫兹时域信号均值得到平均样品信号；

信号频域转换模块504，用于对所述平均样品信号和参考信号进行频域转换，得到所述平均样品信号对应的样品频域谱和所述参考信号对应的参考频域谱；

老化程度评估模块505，用于根据所述样品频域谱和所述参考频域谱得到所述待检测样品的介质损耗角正切值，根据所述介质损耗角正切值评估所述待检测样品的老化程度。

在一个实施示例中，所述老化程度评估模块505包括：

振幅比值和相位差计算单元，用于根据所述样品频域谱和所述参考频域谱，计算所述平均样品信号与所述参考信号之间的振幅比值和相位差；

折射率和吸收系数计算单元，用于获取待检测样品的厚度信息，根据所述厚度信息、所述振幅比值和所述相位差计算得到所述待检测样品的折射率和吸收系数；

介电常数计算单元，用于根据所述折射率和所述吸收系数得到所述待检测样品的介电常数的实部和虚部；

介质损耗角正切值计算单元，用于根据所述介电常数的实部和虚部计算得到所述待检测样品的介质损耗角正切值。

在一个实施示例中，所述装置还包括：

样品老化处理模块，用于在预设老化条件下通过氙灯老化试验箱对待检测样品进行老化处理。

在一个实施示例中，信号频域转换模块504包括：

信号频域转换单元，用于对所述平均样品信号和参考信号的时域波形进行快速傅里叶变换，得到所述平均样品信号对应的样品频域谱和所述参考信号对应的参考频域谱。

在一个实施示例中，平均样品信号计算模块503包括：

平均样品信号计算单元，用于采样所述透射图像中位置不同的十个区域，并计算采样的十个区域对应的太赫兹时域信号均值得到平均样品信号。

本发明实施例提供的一种塑料老化分析装置，通过采集待检测样品的太赫兹时域光谱数据；其中，所述待检测样品为塑料材质；根据所述光谱数据在太赫兹时域中构建透射图像；所述透射图像中每一像素点对应所述光谱数据中的一个太赫兹时域信号且所述像素点的值代表对应的太赫兹时域信号在同一延迟时间的幅值；按预设规则采样所述透射图像中若干区域，并计算采样的若干区域对应的太赫兹时域信号均值得到平均样品信号；对所述平均样品信号和参考信号进行频域转换，得到所述平均样品信号对应的样品频域谱和所述参考信号对应的参考频域谱；根据所述样品频域谱和所述参考频域谱得到所述待检测样品的介质损耗角正切值，根据所述介质损耗角正切值评估所述待检测样品的老化程度。根据采集待检测样品得到的太赫兹时域光谱数据能够构建透射图像，并通过采样透射图像的若干区域就能得到待检测样品的平均样品信号。结合平均样品信号与参考信息的频域谱得到待检测样品的介质损耗角正切值，实现简单快速的介质损耗角正切值计算，无需复杂的测量条件。通过计算得到的待检测样品的介质损耗角正切值得以快速完成待检测样品的老化程度评估。

实施例四

图6是本发明实施例四提供的塑料老化分析装置的结构示意图。该塑料老化分析装置包括：处理器61、存储器62以及存储在所述存储器62中并可在所述处理器61上运行的计算机程序63，例如用于塑料老化分析方法的程序。所述处理器61执行所述计算机程序63时实现上述塑料老化分析方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤s110至s150。

示例性的，所述计算机程序63可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器62中，并由所述处理器61执行，以完成本申请。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序63在所述塑料老化分析装置中的执行过程。例如，所述计算机程序63可以被分割成光谱数据采集模块、透射图像构建模块、平均样品信号计算模块、信号频域转换模块和老化程度评估模块，各模块具体功能如下：

光谱数据采集模块，用于采集待检测样品的太赫兹时域光谱数据；其中，所述待检测样品为塑料材质；

透射图像构建模块，用于根据所述光谱数据在太赫兹时域中构建透射图像；所述透射图像中每一像素点对应所述光谱数据中的一个太赫兹时域信号且所述像素点的值代表对应的太赫兹时域信号在同一延迟时间的幅值；

平均样品信号计算模块，用于按预设规则采样所述透射图像中若干区域，并计算采样的若干区域对应的太赫兹时域信号均值得到平均样品信号；

信号频域转换模块，用于对所述平均样品信号和参考信号进行频域转换，得到所述平均样品信号对应的样品频域谱和所述参考信号对应的参考频域谱；

老化程度评估模块，用于根据所述样品频域谱和所述参考频域谱得到所述待检测样品的介质损耗角正切值，根据所述介质损耗角正切值评估所述待检测样品的老化程度。

所述塑料老化分析装置可包括，但不仅限于，处理器61、存储器62以及存储在所述存储器62中的计算机程序63。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是塑料老化分析装置的示例，并不构成对塑料老化分析装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述塑料老化分析装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所述处理器61可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器62可以是所述塑料老化分析装置的内部存储单元，例如塑料老化分析装置的硬盘或内存。所述存储器62也可以是外部存储设备，例如塑料老化分析装置上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard，smc)，安全数字(securedigital，sd)卡，闪存卡(flashcard)等。进一步地，所述存储器62还可以既包括塑料老化分析装置的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器62用于存储所述计算机程序以及塑料老化分析方法所需的其他程序和数据。所述存储器62还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。