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专利名称：一种具有自动换模机构单象素太赫兹相机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有自动换模机构的单象素太赫兹相机，属于太赫兹成像技 术领域。
背景技术：
现有的太赫兹成像技术有⑴使用光电导偶极子的T射线常规成像技术；⑵使 用CCD摄像机的电光T射线成像技术；(3)使用单周期脉冲T射线通过时间反演进行物体 重构的成像技术；(4)利用基尔霍夫移动的T射线反射成像技术；(5)动态孔径和暗场T射 线成像技术；(6) T射线计算机层析成像技术；(7) T射线衍射层析成像技术；(8) T射线显微 镜成像技术，利用近场技术等手段，分辨率可以达到微米；(9) 50m-200m的T射线成像技术。已申请的相关专利有(1) 一种连续波太赫兹实时成像装置，公开(公告)号CN201141981(2) 一种连续波太赫兹实时成像装置及其方法，公开(公告)号CN101251492(3) 一种太赫兹波探测器、探测系统及探测方法，公开(公告)号CN101377462现 有的THz成像方法，归纳起来有三个不足(1)目前所产生的脉冲THz波的平均功率只有纳瓦到微瓦数量级，对于单点探测 可以达到105或更高的信噪比，但是实时二维成像的信噪比却很低。成像要获得更高的信 噪比，需要有功率更高的辐射源。(2)目前THz 二维成像方法主要是采用扫描(光源扫描或目标物体移动扫描)或 阵列探测器成像。(3)整套THz时域光谱系统及成像系统的设备价格过于昂贵，不利于推广。现在连 续THz成像系统大约需要5-15万美元，脉冲THz成像系统需要20-100万美元。
发明内容要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本实用新型提出一种具有自动换模机构的单象素 太赫兹相机，本实用新型的思想在于基于近年来兴起的Compressive Sensing(简称CS)理 论，采用单点太赫兹探测器实现二维太赫兹成像的新技术。CS理论基于信号的稀疏特性，通 过随机采样模板将高维信号压缩投影到低维空间，再将一系列低维信号恢复出原信号。单 点THz探测器成像系统是由THz光学投影系统和THz探测成像系统共同组成的一个复合型 光机系统。技术方案一种具有自动换模机构的单象素太赫兹相机，其特征在于包括太赫兹发射器1、扩 束镜2、样品台3、随机模板4、会聚镜5、太赫兹接收器6、A/D转换器7、计算机主机9、显示 屏8和自动换模机构10 ；在太赫兹发射器1与太赫兹接收器6之间构成一直线光路，光路中自太赫兹发射器1开始依次设有扩束镜2、样品台3、随机模板4和会聚镜5 ；太赫兹接收 器6的输出端联接A/D转换器7，A/D转换器7的输出端口连接计算机主机9。随机模板4连接自动换模机构10，自动换模机构10联接计算机主机9的信号输出端□。所述的自动换模机构10包括控制机构11、电机12、传动机构13、主动轴16、随机 模板拨插装置15和从动轴18 ；控制机构11的输入端与计算机联接，控制机构11的输出端 联接电机12，电机12通过传动机构13控制主动轴16，主动轴16上固定随机模板拨插装置 15，并通过随机模板拨插装置15与随机模板4相连接；随机模板4首尾相连形成环状，缠绕 在主动轴16、从动轴18上。在主动轴16上设有挤压随机模板4的主动轴压板轮14，在从动轴18上设有挤压 随机模板4的从动轴压板轮17。有益效果本实用新型提出的一种具有自动换模机构的单象素太赫兹相机，能够解决现有技 术THz成像技术中存在的共同问题一是可以避免THz阵列探测器信噪比很低的不足，充分 发挥单点THz探测器高信噪比的优势；二是利用我国目前的单点THz探测器成熟应用技术， 通过更换随机模板即可完成THz成像，并且获取的THz图像信息已经压缩了无用信息，减轻 了计算机的图像信息处理任务，有效地提高了成像的速度。随机模板采用柔性PCB印制板， 不存在国外器件的禁运和高额价格问题；三是单点THz探测器器件国内可以自主生产，而 且随着产品的数量提升，器件成本会大幅度降低。

图1 具有自动换模机构的单象素太赫兹相机工作原理图图2 图1之标号10的自动换模机构的工作原理图
具体实施方式
现结合实施例、附图对本实用新型作进一步描述本实用新型实施例由单点太赫兹发射器1、直径为362mmX 362mm的扩束镜2、样品 台3、256mmX 256mm的随机模板4、直径为362mmX 362mm的会聚镜5、单点太赫兹接收器6、 A/D转换器7、显示屏8、计算机主机9、自动换模机构10等组成。扩束镜2设置在太赫兹发 射器1的光路上，扩束镜之后设置样品台3。光线经过样本台3上的样品后穿越随机模板 4，并经会聚镜5会聚后到达太赫兹接收器6。太赫兹接收器6的输出端口接入A/D转换器 7，A/D转换器7的输出端口连接计算机主机9的信号输入端口。计算机主机9的图像信号 输出端口连接显示屏8，计算机主机9的控制信号输出端口连接自动换模机构10，自动换模 机构10连接随机模板4。自动换模机构10根据计算机主机9的控制指令而动作，从而驱动 随机模板的更换。本实施例中自动换模机构的结构为控制机构11与精密电机12相连，精密电机12与传动机构13相连，传动机构13 与直径为4cm，长度为30cm的主动轴16相连，主动轴16通过固定在自身上的随机模板拨插 装置15与长800mm、宽270mm的带状柔性PCB太赫兹成像随机模板4相连，带状柔性PCB太赫兹成像随机模板4的另一端通过从动轴随机模板拨插装置19与直径为4cm，长度为30cm 的从动轴18相连。带状柔性PCB太赫兹成像随机模板4首尾相连形成环状，缠绕在主动轴16、从动轴 18上，并通过直径为1cm，长度为30cm的压板轮14、17的挤压作用形成有一定间隔的双层 模板。主动轴16的间歇转动，通过随机模板拨插装置15带动带状柔性PCB太赫兹成像 随机模板4间歇转动，从而形成一块新的成像模板。主动轴16间歇转动450次(450为完 成一次完整成像所需要的单独的随机模板数量)，可形成450块随机模板，从而完成一次完 整的太赫兹成像。
权利要求一种具有自动换模机构的单象素太赫兹相机，其特征在于包括太赫兹发射器(1)、扩束镜(2)、样品台(3)、随机模板(4)、会聚镜(5)、太赫兹接收器(6)、A/D转换器(7)、计算机(8)和自动换模机构(9)；在太赫兹发射器(1)与太赫兹接收器(6)之间构成一直线光路，光路中自太赫兹发射器(1)开始依次设有扩束镜(2)、样品台(3)、随机模板(4)和会聚镜(5)；太赫兹接收器(6)的输出端联接A/D转换器(7)，A/D转换器(7)的输出端口连接计算机(8)。
2.根据权利要求1所述的具有自动换模机构的单象素太赫兹相机，其特征在于随机 模板(4)连接自动换模机构(9)，自动换模机构(9)联接计算机(8)的信号输出端口。
3.根据权利要求2所述的具有自动换模机构的单象素太赫兹相机，其特征在于所述 的自动换模机构(9)包括控制机构(10)、电机(11)、传动机构(12)、主动轴(15)、随机模 板拨插装置(14)和从动轴(16)；控制机构(10)的输入端与计算机联接，控制机构(10)的 输出端联接电机(11)，电机(11)通过传动机构(12)控制主动轴(15)，主动轴(15)上固定 随机模板拨插装置(14)，并通过随机模板拨插装置(14)与随机模板(6)相连接；随机模板 (4)首尾相连形成环状，缠绕在主动轴(15)、从动轴(16)上。
4.根据权利要求3所述的具有自动换模机构的单象素太赫兹相机，其特征在于在主 动轴(15)上设有挤压随机模板(4)的主动轴压板轮(13)，在从动轴(16)上设有挤压随机 模板(4)的从动轴压板轮(17)。
专利摘要本实用新型涉及一种单象素太赫兹相机，其特征在于在太赫兹发射器与太赫兹接收器之间构成一直线光路，光路中自太赫兹发射器开始依次设有扩束镜、样品台、随机模板和会聚镜；太赫兹接收器的输出端联接A/D转换器，A/D转换器7的输出端口连接计算机主机。本实用新型的单象素太赫兹相机，能够解决现有技术THz成像技术中存在的共同问题避免THz阵列探测器信噪比很低的不足，充分发挥单点THz探测器高信噪比的优势；通过更换随机模板即可完成THz成像，并且获取的THz图像信息已经压缩了无用信息，减轻了计算机的图像信息处理任务，有效地提高了成像的速度。随机模板采用柔性PCB印制板，而且随着产品的数量提升，器件成本会大幅度降低。
文档编号G01N23/04GK201561941SQ20092024577
公开日2010年8月25日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者杨尧, 梁志毅, 王民钢, 符文星, 闫杰, 马骏 申请人:西北工业大学