基于FDTD方法的材料太赫兹检测方法研究
发布时间：2022-01-05 00:36
太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）是通过宽频带太赫兹脉冲携带介质信息,对材料内部信息进行提取的一种光谱检测方法。本文基于时域有限差分（FDTD）法研究太赫兹波的传输特性,建立太赫兹缺陷检测的理论模型,分析不同缺陷的特定波形,并与实际检测结果进行对比,该方法弥补了缺陷类型的定性分析标准库。本文首先构建了材料光学参数的数学模型,计算了包括材料的折射率、吸收系数和消光系数等光学参数。并基于材料的误差理论,分析参数提取过程中的系统误差源。其次,将时域有限差分法应用到太赫兹无损检测技术中,通过研究时域有限差分法的基础理论,构建了材料的仿真模型,以单介质材料、脱粘和夹杂缺陷材料为例,对样品进行基于FDTD方法的仿真实验,提取单介质和缺陷检测的仿真波形。最后,通过时域光谱检测技术对单介质材料和平底洞缺陷材料进行实际检测,采集并分析了实际的飞行时间结果。对比仿真厚度计算值和THz-TDS技术的厚度计算值,得出单介质材料和缺陷的厚度误差均在10-2量级内,但仿真厚度的误差更小,对厚度的重现更精确。实验结果证明了基于时域有限差分法在无损检测领域的可行性。同时,以THz-TDS检测幅...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁波谱
第二章 太赫兹无损检测技术理论与数据处理介绍了太赫兹辐射基本原理，内容包括太赫兹波基本特性其次，搭建了太赫兹时域光谱检测系统并对材料的光学参料参数提取过程中产生的误差源进行分析。时域光谱技术THz-TDS 系统主要由超短脉冲激光器、太赫兹发射生成装置及时间延迟控制系统四部分构成[24]。由飞秒激光器产生的一路作为抽运光，激发 THz 发射元件产生 THz 电磁波，另冲汇合后共线通过 THz 探测元件。由于 THz 波的周期通常探测光脉冲通过的是一个被 THz 电场调制的接收元件[26]。抽运光间的光程差，使探测光在不同的时刻对 THz 脉冲的后获得 THz 脉冲电场强度的时间波形。
太赫兹时域反射光谱的检测。图 2.3 所示为太赫兹时域光谱应的反射式的工作方式如图 2.3(a)所示，将发射器、接收安装至二维导轨上，通过其编码运动完成对样品每一像素点透射式工作方式，该方式样品位于太赫兹发射器与发射器通过二维导轨带动样品移动实现样品太赫兹透射谱的检测。
【参考文献】：
期刊论文
[1]太赫兹技术及其在农业领域的应用研究进展[J]. 李斌,龙园,刘欢,赵春江. 农业工程学报. 2018(02)
[2]小波图像融合在太赫兹无损检测中的应用[J]. 张瑾,王洁,沈雁,张金波,崔洪亮,施长城. 光谱学与光谱分析. 2017(12)
[3]陶瓷基复合材料界面增韧机理及复合新技术[J]. 康永,豆高雅. 上海建材. 2016(03)
[4]石英玻璃太赫兹光学参数测量的误差分析[J]. 杨晓杰,李向军,刘建军. 红外与激光工程. 2015(06)
[5]基于光谱采样率的反卷积算法分析[J]. 刘卫静,李斌成,韩艳玲,曲哲超. 激光与光电子学进展. 2012(04)
[6]几种塑料的太赫兹光谱检测[J]. 王鹤,赵国忠. 光子学报. 2010(07)
[7]聚四氟乙烯材料的太赫兹特性[J]. 李琦,迟欣,单纪鑫,张怀勇,王骐. 中国激光. 2008(05)
[8]等离子体隐身机理研究[J]. 莫锦军,刘少斌,袁乃昌. 现代雷达. 2002(03)
[9]瞬态电磁波在色散介质中传播与散射的FD－TD方法[J]. 傅海威,段哲民. 西安石油学院学报(自然科学版). 1996(04)
博士论文
[1]光纤集成化太赫兹时域光谱成像关键技术研究[D]. 刘佳.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2014
[2]THz检测技术及表面增强拉曼散射光子晶体光纤传感研究[D]. 邸志刚.天津大学 2011
[3]几种材料的太赫兹（THz）时域光谱研究[D]. 陈华.吉林大学 2008
[4]基于太赫兹时域光谱技术的生物分子和农药分子的检测技术研究[D]. 颜志刚.浙江大学 2008
[5]生物组织与微纳材料太赫兹时域光谱特性研究[D]. 何明霞.天津大学 2007
硕士论文
[1]太赫兹脉冲产生与整形有限差分时域模拟[D]. 邹盛武.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2013
[2]太赫兹时域光谱系统的运动控制和数据采集[D]. 袁静.华中科技大学 2012
[3]太赫兹波传输特性研究[D]. 黄时光.西安电子科技大学 2010
[4]三维目标电磁散射数值计算及散射特征分析[D]. 韩旭彪.西安电子科技大学 2010
[5]太赫兹多光谱成像技术的初步研究[D]. 梁卫华.首都师范大学 2008
[6]氨基酸的THz光谱及应用研究[D]. 郑盈盈.首都师范大学 2007
[7]THz时域光谱系统及自由空间电光取样THz光谱测量[D]. 张亮亮.首都师范大学 2005
[8]应用于UWB的对数周期天线分析与设计[D]. 蒋晓虞.东南大学 2005
本文编号：3569368
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电磁波谱
第二章 太赫兹无损检测技术理论与数据处理介绍了太赫兹辐射基本原理，内容包括太赫兹波基本特性其次，搭建了太赫兹时域光谱检测系统并对材料的光学参料参数提取过程中产生的误差源进行分析。时域光谱技术THz-TDS 系统主要由超短脉冲激光器、太赫兹发射生成装置及时间延迟控制系统四部分构成[24]。由飞秒激光器产生的一路作为抽运光，激发 THz 发射元件产生 THz 电磁波，另冲汇合后共线通过 THz 探测元件。由于 THz 波的周期通常探测光脉冲通过的是一个被 THz 电场调制的接收元件[26]。抽运光间的光程差，使探测光在不同的时刻对 THz 脉冲的后获得 THz 脉冲电场强度的时间波形。
太赫兹时域反射光谱的检测。图 2.3 所示为太赫兹时域光谱应的反射式的工作方式如图 2.3(a)所示，将发射器、接收安装至二维导轨上，通过其编码运动完成对样品每一像素点透射式工作方式，该方式样品位于太赫兹发射器与发射器通过二维导轨带动样品移动实现样品太赫兹透射谱的检测。
【参考文献】：
期刊论文
[1]太赫兹技术及其在农业领域的应用研究进展[J]. 李斌,龙园,刘欢,赵春江. 农业工程学报. 2018(02)
[2]小波图像融合在太赫兹无损检测中的应用[J]. 张瑾,王洁,沈雁,张金波,崔洪亮,施长城. 光谱学与光谱分析. 2017(12)
[3]陶瓷基复合材料界面增韧机理及复合新技术[J]. 康永,豆高雅. 上海建材. 2016(03)
[4]石英玻璃太赫兹光学参数测量的误差分析[J]. 杨晓杰,李向军,刘建军. 红外与激光工程. 2015(06)
[5]基于光谱采样率的反卷积算法分析[J]. 刘卫静,李斌成,韩艳玲,曲哲超. 激光与光电子学进展. 2012(04)
[6]几种塑料的太赫兹光谱检测[J]. 王鹤,赵国忠. 光子学报. 2010(07)
[7]聚四氟乙烯材料的太赫兹特性[J]. 李琦,迟欣,单纪鑫,张怀勇,王骐. 中国激光. 2008(05)
[8]等离子体隐身机理研究[J]. 莫锦军,刘少斌,袁乃昌. 现代雷达. 2002(03)
[9]瞬态电磁波在色散介质中传播与散射的FD－TD方法[J]. 傅海威,段哲民. 西安石油学院学报(自然科学版). 1996(04)
博士论文
[1]光纤集成化太赫兹时域光谱成像关键技术研究[D]. 刘佳.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2014
[2]THz检测技术及表面增强拉曼散射光子晶体光纤传感研究[D]. 邸志刚.天津大学 2011
[3]几种材料的太赫兹（THz）时域光谱研究[D]. 陈华.吉林大学 2008
[4]基于太赫兹时域光谱技术的生物分子和农药分子的检测技术研究[D]. 颜志刚.浙江大学 2008
[5]生物组织与微纳材料太赫兹时域光谱特性研究[D]. 何明霞.天津大学 2007
硕士论文
[1]太赫兹脉冲产生与整形有限差分时域模拟[D]. 邹盛武.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2013
[2]太赫兹时域光谱系统的运动控制和数据采集[D]. 袁静.华中科技大学 2012
[3]太赫兹波传输特性研究[D]. 黄时光.西安电子科技大学 2010
[4]三维目标电磁散射数值计算及散射特征分析[D]. 韩旭彪.西安电子科技大学 2010
[5]太赫兹多光谱成像技术的初步研究[D]. 梁卫华.首都师范大学 2008
[6]氨基酸的THz光谱及应用研究[D]. 郑盈盈.首都师范大学 2007
[7]THz时域光谱系统及自由空间电光取样THz光谱测量[D]. 张亮亮.首都师范大学 2005
[8]应用于UWB的对数周期天线分析与设计[D]. 蒋晓虞.东南大学 2005
本文编号：3569368
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