Nb5 N6 microbolometer太赫兹检测器

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作者 涂学凑 毛庆凯 +5 位作者 徐磊 孙振龙 康琳 金飚兵 陈健 吴培亨 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期269-272,共4页

随着太赫兹科学技术的快速发展,太赫兹检测器件的性能也在不断提高,为微弱信号的检测和太赫兹成像奠定了坚实的基础.本文针对Nb5N6薄膜材料,研制了Nb5N6microbolometer阵列芯片及其基于这种芯片的太赫兹准光型接收机.单个Nb5N6 microbol... 随着太赫兹科学技术的快速发展,太赫兹检测器件的性能也在不断提高,为微弱信号的检测和太赫兹成像奠定了坚实的基础.本文针对Nb5N6薄膜材料,研制了Nb5N6microbolometer阵列芯片及其基于这种芯片的太赫兹准光型接收机.单个Nb5N6 microbolometer的直流电压响应最高达760V/W,对应的直流噪声等效功率(NEP)为1.3×10-11 W/√Hz.在实际系统中,由串联结构的Nb5N6 microbolometer构成的准光接收机,光学电压响应率高达428V/W,对应的光学噪声等效功率(NEP)为2.3×10-11 W/√Hz.Nb5N6 microbolometer太赫兹检测器室温工作、工艺简单、检测灵敏度高,响应时间快,便于集成超大规模阵列,为太赫兹信号检测提供了一种有效的途径. 展开更多

关键词 Nb5N6薄膜 太赫兹检测器 太赫兹成像

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碳纤维复合材料不同深度缺陷的太赫兹检测研究 被引量：6

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作者 徐亚军 向红星 +4 位作者 钟勉 杨文锋 刘炳伟 魏东山 李辰 《电子测量技术》 北大核心 2022年第8期58-63,共6页

太赫兹(THz)无损检测技术具有非破坏性、非电离和非接触的优点,在航空航天领域纤维增强复合材料无损检测中得到了较快的发展和应用。在碳纤维复合材料层合板的4个不同深度(0.225、0.450、0.675、0.900 mm)插入聚四氟乙烯作为人工缺陷,... 太赫兹(THz)无损检测技术具有非破坏性、非电离和非接触的优点,在航空航天领域纤维增强复合材料无损检测中得到了较快的发展和应用。在碳纤维复合材料层合板的4个不同深度(0.225、0.450、0.675、0.900 mm)插入聚四氟乙烯作为人工缺陷,采用太赫兹时域光谱和成像系统对其进行成像和光谱分析,探讨太赫兹波辐射下缺陷的成像效果和光谱特性。研究结果发现,在0.25~2.0 THz频率范围内,太赫兹反射成像可以成功检测出碳纤维复合材料中不同深度缺陷:随着缺陷深度的增加,太赫兹频域成像信号和光谱信号随缺陷深度线性增大,吸收系数成像信号和光谱信号随缺陷深度线性减小;随着频率的增加,缺陷的功率谱密度先增大后减小,吸收系数缓慢增大。该结果可以为碳纤维复合材料缺陷深度的可视化和定量化分析提供参考依据。 展开更多

关键词 太赫兹无损检测技术 碳纤维复合材料 太赫兹反射成像 不同深度缺陷

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多胶接缺陷太赫兹检测信号的PSO-BP神经网络识别 被引量：10

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作者 贾美慧 李丽娟 +4 位作者 任姣姣 顾健 张丹丹 张霁旸 熊伟华 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期185-194,共10页

采用太赫兹时域光谱无损检测技术对多胶接结构耐高温复合材料缺陷进行检测。为了识别同一位置上、下层同时存在脱粘缺陷,分析无缺陷区域、上层脱粘区域、下层脱粘区域的太赫兹信号波形,以特征峰峰度、偏度、最小值、峰谷值、波形因子以... 采用太赫兹时域光谱无损检测技术对多胶接结构耐高温复合材料缺陷进行检测。为了识别同一位置上、下层同时存在脱粘缺陷,分析无缺陷区域、上层脱粘区域、下层脱粘区域的太赫兹信号波形,以特征峰峰度、偏度、最小值、峰谷值、波形因子以及信号幅值绝对平均值为特征,作为BP神经网络的输入。并通过粒子群算法优化BP神经网络的初始权重和阈值,解决了BP神经网络易陷入局部最优的问题。粒子群算法优化后的BP神经网络可实现上层100μm和下层100μm脱粘缺陷的识别,准确率达到90.71%和86.92%。 展开更多

关键词 多胶接结构 太赫兹时域光谱无损检测技术 BP神经网络 粒子群算法 缺陷识别

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聚乙烯构件减薄缺陷的太赫兹扫频可视化定量检测 被引量：1

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作者 高乾祥 李勇 +3 位作者 王若男 方阳 杨西含 陈振茂 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第10期114-117,共4页

聚乙烯(PE)构件在制备或使用过程中可能出现减薄缺陷,太赫兹检测是一种对于非金属结构检测具有显著优势的无损检测技术之一。本文研究0.22~0.33 THz频段太赫兹检测的PE构件亚表面减薄缺陷可视化定量检测关键技术,提出检测信号新特征量,... 聚乙烯(PE)构件在制备或使用过程中可能出现减薄缺陷,太赫兹检测是一种对于非金属结构检测具有显著优势的无损检测技术之一。本文研究0.22~0.33 THz频段太赫兹检测的PE构件亚表面减薄缺陷可视化定量检测关键技术,提出检测信号新特征量,结合Laplace算子、矩阵二值化及太赫兹纵向分辨率,对减薄缺陷平面及深度尺寸实施了定量评估。实验结果证明了太赫兹检测及所提方法对PE构件亚表面减薄缺陷成像及定量检测的有效性。 展开更多

关键词 电磁无损检测 太赫兹检测 聚乙烯构件 减薄缺陷 可视化定量评估

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太赫兹波谱用于违法添加工业明胶的检测 被引量：5

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作者 黄略略 李辰 +2 位作者 李彬 刘妙玲 邱浩榆 《食品与生物技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第11期33-39,共7页

采用太赫兹波谱技术对工业明胶进行检测,旨在对工业明胶进行定性和定量分析。发现工业明胶在太赫兹波谱下具有明显的特征吸收峰,吸收峰位置为1.55 THz,且在工业明胶比例低至1.57%时,依然有明显的吸收。选择吸收基线值低的修正胶囊样品,... 采用太赫兹波谱技术对工业明胶进行检测,旨在对工业明胶进行定性和定量分析。发现工业明胶在太赫兹波谱下具有明显的特征吸收峰,吸收峰位置为1.55 THz,且在工业明胶比例低至1.57%时,依然有明显的吸收。选择吸收基线值低的修正胶囊样品,混以0%、50%及70%的PE粉作为基质,添加不同比例的工业明胶自制阳性样品。结果显示,PE粉含量越高的样品吸收峰越明显;工业明胶质量分数在5%以上,具有非常明显的吸收。特征吸收峰的峰高与工业明胶质量分数之间存在显著的线性关系,因此太赫兹波谱可以用于工业明胶的定性和定量分析。 展开更多

关键词 太赫兹波谱检测 工业明胶 特征吸收峰 定性定量

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太赫兹光谱检测不同橡胶材料研究 被引量：5

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作者 徐凤 《现代电子技术》 北大核心 2016年第8期135-137,共3页

太赫兹检测技术是当前应用较为广泛的一种技术,其在安全检测、化学、生命科学等方面得到了应用。为了更好地研究太赫兹技术的应用,该文针对太赫兹在橡胶材料检测中的应用进行分析,得到不同橡胶材料的光谱特性等,通过太赫兹光谱检测技术... 太赫兹检测技术是当前应用较为广泛的一种技术,其在安全检测、化学、生命科学等方面得到了应用。为了更好地研究太赫兹技术的应用,该文针对太赫兹在橡胶材料检测中的应用进行分析,得到不同橡胶材料的光谱特性等,通过太赫兹光谱检测技术,对不同橡胶材料的吸收系数、折射率等指标进行分析对比,有效地对不同橡胶材料进行区分。通过研究得出,太赫兹的橡胶材料中的应用价值;同时也通过该研究得出橡胶对太赫兹作用机制的影响,提供科学的研究依据。 展开更多

关键词 太赫兹光谱检测 橡胶材料 检测技术 安全检测

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基于异常主导损失的残差跨域网络热障涂层太赫兹测厚方法 被引量：1

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作者 曹丙花 孙凤山 +1 位作者 范孟豹 叶波 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2024年第11期287-299,共13页

热障涂层微观结构、粗糙度不均匀和厚度小幅变化对太赫兹波影响高度混叠,降低了测厚精度。为此,提出了异常主导损失函数驱动的残差跨域网络测厚方法,减少检测离群值。首先,构建了太赫兹信号解析模型,探究出飞行时间与折射率分别可由时... 热障涂层微观结构、粗糙度不均匀和厚度小幅变化对太赫兹波影响高度混叠,降低了测厚精度。为此,提出了异常主导损失函数驱动的残差跨域网络测厚方法,减少检测离群值。首先,构建了太赫兹信号解析模型,探究出飞行时间与折射率分别可由时域与频域数据求解,设计了快速傅里叶变化层映射出频域特征,基于门控循环网络层感知时域信号变化,依据测厚机理,提出以除法层连接,形成了残差跨域网络结构。然后,由于粗糙度与微观结构变化对太赫兹信号峰值影响混叠,创新构建了异常主导损失函数,增大离群值权重,使网络聚焦于修正测厚离群值。最后,制备了热障涂层样品,开展了太赫兹实验,结果表明,所提出方法最大测厚相对误差小于2.5%。 展开更多

关键词 太赫兹无损检测 热障涂层 厚度测量 异常主导损失 残差网络

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新型窗函数适配的热障涂层太赫兹盲反卷积方法

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作者 龚云丽 曹丙花 +2 位作者 孙凤山 范孟豹 叶波 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期270-279,共10页

热障涂层太赫兹信号严重混叠导致反射峰辨识困难,降低了厚度测量精度。为此,提出了新型窗函数适配的盲反卷积方法,通过增强窗函数与脉冲特征的相似性,提高反卷积信号的重建精度。首先,基于解析模型探究了热障涂层太赫兹反射峰特征,应用... 热障涂层太赫兹信号严重混叠导致反射峰辨识困难,降低了厚度测量精度。为此,提出了新型窗函数适配的盲反卷积方法,通过增强窗函数与脉冲特征的相似性,提高反卷积信号的重建精度。首先,基于解析模型探究了热障涂层太赫兹反射峰特征,应用互相关理论与群智能算法构建新型窗函数,提升了其与波形相似性,据此设计有限脉冲响应(FIR)滤波器消除信号混叠。然后,提取前3次回波获取飞行时间与折射率计算得到陶瓷层厚度,利用Kirchhoff近似表征陶瓷层表面粗糙度影响,修正折射率,降低了测厚误差。最后,通过实验验证了方法的有效性。结果表明,相较于频域小波反卷积和最大相关峰度反卷积,本文方法折射率测量精度分别提升76.32%、83.51%,厚度测量精度分别提升76.20%、89.67%。 展开更多

关键词 太赫兹无损检测 新型窗函数 盲反卷积 热障涂层 厚度测量

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玻璃纤维蜂窝复合材料的太赫兹无损检测技术（英文） 被引量：17

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作者 张丹丹 任姣姣 +2 位作者 李丽娟 乔晓利 顾健 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期157-165,共9页

采用双高斯脉冲反卷积滤波技术对太赫兹时域波形进行滤波优化,提出一种基于太赫兹时域光谱无损检测的太赫兹反射式层析成像技术,用于分析玻璃纤维蜂窝复合材料的粘接质量.结合玻璃纤维蜂窝复合材料结构的特点,分别在蜂窝上层胶膜和下层... 采用双高斯脉冲反卷积滤波技术对太赫兹时域波形进行滤波优化,提出一种基于太赫兹时域光谱无损检测的太赫兹反射式层析成像技术,用于分析玻璃纤维蜂窝复合材料的粘接质量.结合玻璃纤维蜂窝复合材料结构的特点,分别在蜂窝上层胶膜和下层胶膜中设计了不同直径的圆形和梯形脱粘缺陷,在此基础上,完成了脱粘缺陷蜂窝结构样品的制作.提出的太赫兹反射式层析成像和B-scan成像方法,适用于玻璃纤维蜂窝复合材料的脱粘缺陷分析.针对反射式层析成像图像对比度差的问题,结合脱粘缺陷处的太赫兹时域波形数据特征,采用缺陷特征时间区域成像优化技术,提高了脱粘缺陷的检测能力和识别准确率,实现了玻璃纤维蜂窝材料的上层脱粘厚度50μm、下层脱粘厚度50μm缺陷的太赫兹无损检测. 展开更多

关键词 太赫兹无损检测 玻璃纤维蜂窝复合材料 脱粘缺陷 太赫兹反射式层析成像 B-scan成像

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基于光场处理方法的太赫兹成像优化

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作者 辛涛 彭烁 +2 位作者 董立泉 张韶辉 张存林 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1313-1320,共8页

近年来,太赫兹技术在检测、安保等诸多领域变得日益重要。如何扩大视场和提高成像质量是太赫兹成像的关键。针对以上问题,本文基于单相机扫描方式搭建了一个太赫兹光场成像系统以同时实现对太赫兹波空间和角度分布信息的利用。基于四维... 近年来,太赫兹技术在检测、安保等诸多领域变得日益重要。如何扩大视场和提高成像质量是太赫兹成像的关键。针对以上问题,本文基于单相机扫描方式搭建了一个太赫兹光场成像系统以同时实现对太赫兹波空间和角度分布信息的利用。基于四维全光函数和双平面参数化方法,利用太赫兹光场传播过程中的强度一致性进行了重聚焦运算,通过对光场进行积分即可得到一系列对应不同视角、不同成像距离的结果。与初始的太赫兹成像结果相比,所搭建成像系统的视场和成像质量都得到了有效提升。在本文实验中,视场扩大了1.84倍,分辨率从1.3 mm提高到了0.7 mm。此外,部分被遮挡的目标信息也可通过使遮挡物离焦得到恢复。结果证明所搭系统能够提高太赫兹成像质量并拓展其功能,从而为太赫兹无损测量和安全检测提供了新的思路。 展开更多

关键词 太赫兹成像 光场成像 太赫兹无损检测

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基于混沌映射与差分进化自适应教与学优化算法的太赫兹图像增强模型 被引量：31

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作者 孙凤山 范孟豹 +2 位作者 曹丙花 叶波 刘林 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期92-101,共10页

为消除功率起伏效应引起的太赫兹(THz)图像局部伪影,构建了基于同态滤波的THz图像增强模型。然而,模型各参数取值差异大且耦合性强,给其参数确定带来了困难。为此,本文提出了混沌映射与差分进化自适应教与学优化算法以求解增强模型最优... 为消除功率起伏效应引起的太赫兹(THz)图像局部伪影,构建了基于同态滤波的THz图像增强模型。然而,模型各参数取值差异大且耦合性强,给其参数确定带来了困难。为此,本文提出了混沌映射与差分进化自适应教与学优化算法以求解增强模型最优参数。首先,改进了标准Logistic混沌映射,提高了种群多样性。其次,引入适应度更新率,构造了自适应惯性权重调节函数,平衡了全局与局部寻优能力,利于种群向最优解逼近。然后,基于差分变异思想构建了教改阶段,避免算法陷入局部最优。最后,制备了缺陷样品,开展了太赫兹无损检测实验,结果表明:较其他3种方法,本文方法消除伪影效果最佳,THz图像二维熵分别提升了16%、5%、10%,平均梯度分别提升了39%、8%、19%。 展开更多

关键词 太赫兹无损检测 图像增强 局部伪影 混沌映射 教与学优化算法

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基于太赫兹成像的层状复合绝缘结构内部分层缺陷SSA-CNN定量表征 被引量：1

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作者 朵文博 李宏伟 +4 位作者 李帅兵 杨栋 卢保朋 康永强 曹炳磊 《电气工程学报》 CSCD 2023年第3期63-72,共10页

层状复合绝缘结构内部分层缺陷的几何形状和位置在运行过程中会引发场强畸变,引发局部放电乃至绝缘击穿等故障,因此对层状复合绝缘件内部分层程度进行准确检测具有重要意义。首先利用太赫兹光谱对含分层缺陷的层状复合绝缘结构进行频域... 层状复合绝缘结构内部分层缺陷的几何形状和位置在运行过程中会引发场强畸变,引发局部放电乃至绝缘击穿等故障,因此对层状复合绝缘件内部分层程度进行准确检测具有重要意义。首先利用太赫兹光谱对含分层缺陷的层状复合绝缘结构进行频域成像,得到典型分层缺陷图像集;在此基础上,采用DCGAN模型对图像扩充并建立数据集,实现样本扩充和均衡化;最后,通过三种SSA-CNN(语义自注意)模型对缺陷样本中的分层区域缺陷的几何面积进行了计算分析。结果表明,DeepLabV3+(MobileNetV2)模型的像素精确度最高,对分层区域的识别率可达97.59%,通过像素点的计算可成功表征分层区域缺陷的几何尺寸。研究结果可为层状复合绝缘结构内部分层缺陷的非接触式定量表征提供技术参考。 展开更多

关键词 太赫兹无损检测技术 分层缺陷识别 SSA-CNN DeepLabV3+ MobileNetV2

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基于卷积神经网络的工程塑料太赫兹光谱分类识别方法 被引量：4

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作者 郑志杰 林振衡 +1 位作者 谢海鹤 聂泳忠 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1387-1393,共7页

工程塑料优异的介电性能和金属可替代性,使其成为5G建设的热门材料。对外观相近但性能不同的几种工程塑料的检测与定性分析,有助于工程塑料更好地应用于5G线路板和天线模块的制造。应用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对几种常见的工程塑料... 工程塑料优异的介电性能和金属可替代性,使其成为5G建设的热门材料。对外观相近但性能不同的几种工程塑料的检测与定性分析,有助于工程塑料更好地应用于5G线路板和天线模块的制造。应用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对几种常见的工程塑料PEEK、 PPS、 ABS进行光谱检测,分别得到三种工程塑料在太赫兹波段的光谱数据。通过快速傅里叶变换,将三种工程塑料的THz时域光谱进行转换,获取工程塑料在0.1~1.2 THz下的THz频域光谱,并经过计算提取出相应的吸收光谱。分析THz时域光谱可知,不同种类工程塑料的THz时域谱存在时间延迟线和振幅的差异,可以直观地显示出各种塑料间的差异,这表明工程塑料的THz-TDS分类识别具有一定的可行性。但由于同属工程塑料,在太赫兹波段上表现为峰位、峰值相近,且各个材料无明显的THz特征吸收峰,因此无法直接以指纹谱进行判定。鉴于此,研究将非线性工具卷积神经网络(CNN)应用于无明显特征吸收峰的工程塑料识别研究的可行性,通过对CNN的网络结构和重要权值参数的优化,提出了一种改进的CNN分类模型。该模型使用LeakyRelu激活函数,添加BN层,利用Adams梯度下降算法,保证分类器的鲁棒性,加快网络分类速度,提高太赫兹吸收光谱识别精度,同时可以有效地解决由于THz光谱数据量不足而容易陷入局部最优问题。并将该方法同传统的线性工具主成分分析-支持向量机法(PCA-SVM)进行对比。对比实验结果显示:改进的CNN分类模型平均运行耗时为0.15 ms,训练集准确率为99.6%,测试集准确率达到98.8%;相较传统的PCA-SVM分类模型,其分类效率大幅提升,同时测试集分类准确率提高了27.3%,训练集分类准确率提高了30.9%。研究结果表明:将THz-TDS与改进的CNN分类模型相结合,能够实现对上述三种工程塑料的精确鉴别与分类识别,为工程塑料的非接触快速无损检测和识别提供了新方法,也为其他无THz特征峰物质的识别与检测方法研究提供参考。 展开更多

关键词 太赫兹时域光谱检测技术 工程塑料 卷积神经网络 分类识别

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