高频太赫兹散射测试装置、测试方法以及分析方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 太赫兹波散射实验的研宄是研宄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宄也具有重要的价值。近些年国内外围绕太赫兹波目标的透射和反 射特性研宄工作取得了多项研宄成果，并带动了有关反射成像和透射成像的研宄工作的开 展，针对太赫兹波目标散射特性的研宄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宄工作起步较晚，2012年申请人曾对低频段太赫兹目标特 性进行过实验研宄，并对实验结果进行了报道。近期我们利用〇) 2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宄工作，并通过数学分析的方法对散射模式进行了深入探宄，对 于其市场运用具有很高的价值。
【发明内容】
[0003] 本发明目的是提供一种高频太赫兹散射测试装置。
[0004] 本发明另一目的是提供一种高频太赫兹散射测试方法。
[0005] 本发明另一目的是提供一种高频太赫兹散射分析方法。
[0006] 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。
[0007] 优选地，所述太赫兹波源为频率为3. IITHz的0)2抽运的太赫兹波辐射激光器。
[0008] 优选地，所述探测器为焦热电探测器。
[0009] 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。
[0010] 优选地，所述自动旋转光学平台由细分步进电机驱动，其精度达到〇. 005r，转速为 20r/S〇
[0011] 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。
[0012] 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Γ，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。
[0013] 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（ Pi，Qi)i = U...η，拟合函 数为y = a ebx的形式，令二者的误差平方和
【主权项】
1. 一种高频太赫兹散射测试装置，其特征在于： 包括光学实验台（1)、自动旋转光学平台（2)、龙门架（3)、运动控制器（4)、太赫兹波源 (5)、透镜（6)、探测器（10)以及数据读取装置（7); 所述自动旋转光学平台（2)设置于所述光学实验台（1)上，所述龙门架（3)横跨所述 自动旋转光学平台（2)，所述龙门架（3)上设置水平的滑轨（8)，所述滑轨（8)上连接一立 式自动旋转台（9)，所述立式自动旋转台（9)上设置被测物； 所述探测器（10)、太赫兹波源（5)设于光学实验台（1)上相同或近似位置，形成收发合 置的检测系统，所述探测器（10)与所述数据读取装置（7)电连接，所述透镜（6)设置在所 述太赫兹波源（5)出射口，所述立式自动旋转台（9)可调节方向。
2. 如权利要求1所述高频太赫兹散射测试装置，其特征在于： 所述太赫兹波源（5)为频率为3. IlTHz的0)2抽运的太赫兹波辐射激光器。
3. 如权利要求1所述高频太赫兹散射测试装置，其特征在于： 所述探测器（10)为焦热电探测器。
4. 如权利要求1所述高频太赫兹散射测试装置，其特征在于： 所述透镜（6)为聚四氟乙烯透镜；所述龙门架（3)的两侧架上设置有尺寸刻度。
5. 如权利要求1所述高频太赫兹散射测试装置，其特征在于： 所述自动旋转光学平台（2)由细分步进电机驱动，其精度达到0.005r，转速为20r/S。
6. 如权利要求1所述高频太赫兹散射测试装置，其特征在于： 所述立式自动旋转台（9)通过一调节机构（15)与所述滑轨（8)连接，并采用涡轮蜗杆 机构传动，所述调节机构（15)下部连接立式自动旋转台（9)。
7. 高频太赫兹散射测试方法，其特征在于，包括： 在所述立式自动旋转台（9)上连接金属盘，开启电源，太赫兹波源（5)发出光束，出射 到透镜（6)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（10)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（7)获取探测器（10)的输 出电压和频率； 设置立式光学旋转平台每次自动变化Γ，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。
8. 高频太赫兹散射分析方法，其特征在于，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 , / ya. - V ) 源为拟合函数为.Vi'的形式，令二者的误差平方和tr ^ ? (其 中力=β )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。
9. 如权利要求8所述高频太赫兹散射分析方法，其特征在于： 细铝盘拟合函数为y = 〇. 3412 ^Tci ltl73x; 粗铝盘拟合函数为y = 〇· 1909 e_a°927x; 细铜盘拟合函数为y = 0. 5535 ei 1854x; 粗铜盘拟合函数为y = 〇· 2174 e_°_°791x; 细钢盘拟合函数为y = 〇. 3729，_131'
10.如权利要求8或9所述高频太赫兹散射分析方法，其特征在于： 高频太赫兹散射数据曲线拟合总函数为：y = 1?Γβχ。
【专利摘要】本发明涉及太赫兹的特性测试领域，具体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，该装置包括光学实验台、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；自动旋转光学平台设置于所述光学实验台上，龙门架横跨所述自动旋转光学平台，龙门架上设置水平的滑轨，滑轨上连接一立式自动旋转台，立式自动旋转台上设置被测物；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，探测器与所述数据读取装置电连接，透镜设置在所述太赫兹波源出射口，立式自动旋转台可调节方向。该装置简便、易安装、成本低；测试方法简便易行，数据误差小；散射结果对其市场运用提供很高的价值。
【IPC分类】G01N21-47
【公开号】CN104634759
【申请号】CN201510020210
【发明人】杨洋
【申请人】承德石油高等专科学校
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月14日