【摘要】：太赫茲技術(shù)在無(wú)損探傷、生物醫(yī)療、安全檢測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域有著良好的發(fā)展前景,備受國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的關(guān)注。在太赫茲時(shí)域光譜成像中,每個(gè)像素點(diǎn)包含了整個(gè)太赫茲脈沖的時(shí)間波形,太赫茲成像技術(shù)不但能對(duì)被檢測(cè)物體的形狀進(jìn)行辨認(rèn),而且可以通過(guò)各個(gè)像素的光譜信息來(lái)辨識(shí)成分。本文以膠囊類藥品為主要研究對(duì)象,主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)獲取了氧氟沙星樣品的THz時(shí)域光譜數(shù)據(jù),計(jì)算獲取了折射率系數(shù)、吸收系數(shù)以及時(shí)域和頻域光譜圖,通過(guò)密度泛函仿真實(shí)驗(yàn),對(duì)氧氟沙星樣品的理論吸收峰來(lái)源進(jìn)行了分析,并指認(rèn)了THz波段的振動(dòng)來(lái)源。(2)研究了THz光譜的膠囊分類與檢測(cè),獲取諾氟沙星、氧氟沙星等15種樣品的THz光譜,對(duì)比分析了不同樣品對(duì)太赫茲波的吸收差異,之后,采用支持向量機(jī)建模,實(shí)現(xiàn)了多種樣品的分類識(shí)別�；诰W(wǎng)格搜索算法、粒子群算法和遺傳算法對(duì)分類參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,并比較分析了各個(gè)算法的性能。(3)開發(fā)了一套基于THz光譜的在線檢測(cè)識(shí)別系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)在線實(shí)驗(yàn)檢測(cè)與識(shí)別。搭建了THz光譜系統(tǒng)網(wǎng)站,實(shí)現(xiàn)了基于云網(wǎng)絡(luò)的THz光譜在線檢測(cè)功能。(4)研究了THz光譜成像技術(shù)的原理及不同成像方法,檢測(cè)分析了不同填充情況下藥品膠囊的THz光譜成像結(jié)果,實(shí)現(xiàn)了空膠囊檢測(cè)。對(duì)比分析了不同藥品膠囊的THz成像結(jié)果差異,為鑒別藥品真?zhèn)渭胺N類奠定了基礎(chǔ)。基于粒子群算法和遺傳算法優(yōu)化的支持向量機(jī)對(duì)樣品的成像數(shù)據(jù)進(jìn)行建模,實(shí)現(xiàn)了成像樣品的分類檢測(cè)與識(shí)別,為物質(zhì)檢測(cè)提供了一種新的思路。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O657.3;R927.1
【圖文】：

其中激光中心波長(zhǎng) 810nm，最小工作波長(zhǎng)為 600nm，最大為 1100nm，輸出功率為 920mW，脈寬 100fs，重復(fù)頻率為 82MHz。根據(jù)圖 2.1，THz-TDS 系統(tǒng)的工作過(guò)程簡(jiǎn)述如下：飛秒激光器產(chǎn)生的激光脈沖經(jīng)調(diào)制后通過(guò)分束鏡后，被分為兩束，光束一是泵浦光，光束二是探測(cè)光。泵浦光經(jīng)過(guò)時(shí)間延遲系統(tǒng)時(shí)，會(huì)激發(fā) GaAs，產(chǎn)生的 THz 脈沖通過(guò)一組拋物面鏡射向被測(cè)樣品。另一束光路探測(cè)光，與透射過(guò)樣品的泵浦光一起透過(guò)碲化鋅，探測(cè)光經(jīng)過(guò)非線性光電效應(yīng)調(diào)制探測(cè)器時(shí)，探測(cè)品體的偏振態(tài)被改變，通過(guò)偏振檢測(cè)以及探測(cè)光的相對(duì)延遲時(shí)間獲得含有樣品信息的 THz 的電場(chǎng)波形，最后由鎖相放大器輸入電腦中。整個(gè)實(shí)驗(yàn)在室溫下(22.1℃)進(jìn)行，整個(gè) THz 光路在氮?dú)猸h(huán)境下進(jìn)行[32]，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)光路圖如附錄 B所示。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)設(shè)備控制軟件由官方提供，通過(guò) RS-23串口從 MVDSP 模塊中采集來(lái)自鎖相放大器的電壓信號(hào)，并顯示在示波器控件上。當(dāng)掃描實(shí)驗(yàn)結(jié)束，該程序還會(huì)自動(dòng)將時(shí)域信息進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)得到對(duì)應(yīng)的頻域譜，操作界面如圖 2.2 所示。

中國(guó)計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文2.3 二維平移臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)太赫茲脈沖輻射源位置是固定不變的，由于成像實(shí)驗(yàn)是對(duì)被測(cè)樣品的區(qū)域進(jìn)行掃描，所以在成像實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要移動(dòng)被測(cè)樣品實(shí)現(xiàn) THz 脈沖全輻射。除此外，需要將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上，由于數(shù)據(jù)量大，文件多，人為操作極易出錯(cuò)。為解決此類問(wèn)題發(fā)生，通過(guò)增加二維平移臺(tái)系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)自動(dòng)采集及存儲(chǔ)，方便快捷，安全高效。如圖 2.3 所示，二維平移臺(tái)裝置主要由兩部分組成。硬件部分為滾軸絲杠交叉組合套件，滾軸絲杠電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)完成，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖 2.4 所示，軟件部分主要控制數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)，控制程序如圖 2.5 所示，軟硬件系統(tǒng)協(xié)同工作，完成成像數(shù)據(jù)的采集及存儲(chǔ)。

中國(guó)計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文2.3 二維平移臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)太赫茲脈沖輻射源位置是固定不變的，由于成像實(shí)驗(yàn)是對(duì)被測(cè)樣品的區(qū)域進(jìn)行掃描，所以在成像實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要移動(dòng)被測(cè)樣品實(shí)現(xiàn) THz 脈沖全輻射。除此外，需要將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上，由于數(shù)據(jù)量大，文件多，人為操作極易出錯(cuò)。為解決此類問(wèn)題發(fā)生，通過(guò)增加二維平移臺(tái)系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)自動(dòng)采集及存儲(chǔ)，方便快捷，安全高效。如圖 2.3 所示，二維平移臺(tái)裝置主要由兩部分組成。硬件部分為滾軸絲杠交叉組合套件，滾軸絲杠電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)完成，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖 2.4 所示，軟件部分主要控制數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)，控制程序如圖 2.5 所示，軟硬件系統(tǒng)協(xié)同工作，完成成像數(shù)據(jù)的采集及存儲(chǔ)。

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