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太赫兹技术的应用

关键词:???发布时间:2019-09-23 11:00:01

随着技术的发展,应用可视光源检测的传统机器视觉检测技术无法解决工业自动化领域的一些特殊问题:例如,可视光无法穿透不透明的瓶子,就无法检测瓶子内部液体是否达到标准。此外,传统技术也面临着其他挑战,例如,无法直接测量封闭工件的内外直径,使用LED照明和相机传感器能够通过拍摄图像测量外直径,但无法测量内直径。

太赫兹技术的应用

而太赫兹传感器可以解决以上问题,因为太赫兹波可以穿透不透明材料,如布料、纸张、木头和塑料,这些物体的缺陷可以通过百亿赫兹波长可视化。通过太赫兹技术可以探测成像的特点,以及测量物质成分的特性,实现对多种物体的检测。

太赫兹波(THz)的电磁波光谱介于微波和红外波之间,波长范围为1mm-100mm,频率从300GHz~3THz之间。相对于X光能量,由于THz波由于光子能量极低,所以具有无创性和非电离性特点。

太赫兹系统有连续波和脉冲波两种模式,脉冲波系统通过发送一个频段的频率来获取材料信息,连续波系统只能通过单一频率获取信息。太赫兹系统通过应用一个发射器和单点探测器来获取被测物体表面的频率轮廓,通过移动这些单点探测器,进行二维线性扫描和三维阵列面扫描,从而获取被测物二维和三维的频率轮廓。

在自动化应用中的太赫兹系统中,被测物体通过传送带进入传感器的视场范围,太赫兹光波通过Vega控制盒的同轴电缆传送,一个光电机械延迟系统用于抓拍和处理接受到的高频率波形。信号被数字化后,通过以太网或其他船速协议传送到标准PLC控制器上。在测试时,时域波形可以用来表征产品的厚度,频率谱可以来识别所使用的聚合物的类型。

在测试不透明的塑料或橡胶产品瓶、管子的厚度时,运用非接触式和非创性的检测技术非常有必要。通过Vega提供的非接触式、非创性的太赫兹测量系统的测量精度可高达10um。具有能量低、对许多生物大分子表现出很强的吸收和谐振、能够以很小的衰减穿透物质、信噪比很高等特点,可以应用于国防、医疗、科研等诸多领域,具有巨大的市场价值。

在许多塑料分拣系统中,通过检测塑料材料反光的近红外电磁光谱即可进行材料分拣。近红外光技术仅仅在颜色较浅的塑料检测中有效,如果塑料薄片是黑色的,深色的或涂色的,近红外吸收和近红外分离是无效的,使用太赫兹的连续系统可以解决这些问题,通过太赫兹信号的幅度进行检测。

太赫兹的频率很高、波长很短,具有很高的时域频谱信噪比,且在浓烟、沙尘环境中传输损耗很少,可以穿透墙体对房屋内部进行扫描,是复杂战场环境下寻敌成像的理想技术。借助太赫兹特有的"穿墙术",对"墙后"物体进行三维立体成像,探测隐蔽的武器、伪装人员和显示沙尘中的坦克、火炮等装备,进而拨开战场迷雾。

近年来,随着超快激光技术的迅速发展,太赫兹脉冲的激发光源得以更加稳定和可靠,为进一步研究太赫兹波谱技术创造了条件。同时,各种机制的太赫兹辐射源、探测器等技术研究也在飞速发展,为太赫兹技术在国防、航空航天、通信等领域的应用奠定了基础,使得太赫兹技术有着广阔的应用前景。

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