[发明专利]基于频分复用的物质太赫兹波谱分析装置及分析测试方法

权利要求书

1.一种基于频分复用的物质太赫兹波谱分析装置，其特征在于，包括：

信号源模块，产生频分复用微波信号以及对应的频分复用本振信号；

太赫兹收发模块，被频分复用微波信号激励发射太赫兹信号，并接收待测物质反射的太赫兹波信号发送给计算模块；

第一传输控制模块，对太赫兹收发模块发射的太赫兹信号进行波束整形，实现高斯发散波束向结构化太赫兹波束的转换，并传输给待测物质；

第二传输控制模块，对透过待测物质的太赫兹波信号进行分波定向传输至太赫兹波探测模块；

太赫兹波探测模块，被频分复用本振信号激励对接收的太赫兹波信号进行探测后，发送给计算模块；

计算模块，对待测物质反射的太赫兹波信号和待测物质透射的太赫兹信号进行计算处理，得到待测物质的太赫兹波谱；

所述太赫兹收发模块包括若干路太赫兹收发一体单元，每一路太赫兹收发一体单元包括标准矩形金属波导频段，经多波段拼接频分复用微波信号实现若干路太赫兹波信号的发射，并接收待测物质反射的太赫兹波信号发送给计算模块；

所述第一传输控制模块包括整形单元与合束单元；

所述整形单元，将太赫兹收发一体单元发射的若干路太赫兹波信号进行波束整形，实现高斯发散波束向结构化太赫兹波束的转换；

所述合束单元，用于完成太赫兹波束的相位调控、幅度调控、反射以及透射；

所述合束单元与所述待测物质间设有第一超宽带透镜，所述第一超宽带透镜用于将入射太赫兹波聚焦于所述待测物质，同时完成所述待测物质反射的太赫兹波信号的传输；

所述第二传输控制模块包括分束单元和定向传输单元；

所述分束单元，使经待测物质透射的太赫兹波信号按若干路不同频率分波束传输；

所述定向传输单元，用于将若干路不同频率分波束传输的太赫兹波信号定向传输到太赫兹探测模块；

所述整形单元由一对衍射相位板组成；

所述合束单元由极化器、分束镜、反射面组成；

极化器用于太赫兹波束的相位调控与幅度调控；

分束镜用于实现不同太赫兹频段的太赫兹波信号的反射与透射；

反射面用于实现太赫兹波信号传播的传输路径调整控制；

所述分束单元由一对色散器件组成；

所述定向传输单元由分束镜、反射面、定向透镜组成；

所述定向透镜用于将若干路待测物质透射的太赫兹波信号分别定向传输给对应的太赫兹探测器。

2.根据权利要求1所述的基于频分复用的物质太赫兹波谱分析装置，其特征在于：

所述分束单元与所述待测物质间设有第二超宽带透镜，所述第二超宽带透镜用于对经待测物质透射的太赫兹波信号进行整形平行传播。

3.根据权利要求1所述的基于频分复用的物质太赫兹波谱分析装置，其特征在于：

所述太赫兹波探测模块包括若干路太赫兹探测器，每个太赫兹探测器具有标准矩形金属波导频段，在频分复用本振信号的激励下，实现若干路经待测物质透射的太赫兹波信号的探测，并发送给计算模块。

4.一种利用如权利要求1-3任一项所述的基于频分复用的物质太赫兹波谱分析装置进行物质太赫兹波谱分析测试的方法，其特征在于，包括：

步骤S110：系统初始化：设置信号源模块的输出信号路数、起始频率、截止频率、信号功率、信号扫描次数、步进间隔；设置经待测物质反射的太赫兹波信号的采样频率、采集时长；设置经待测物质反射的太赫兹波信号的采样频率、采集时长；

步骤S120：参考信号采集：采集没有待测物质状态下的反射太赫兹波信号与透射太赫兹波信号，作为参考信号传输至计算模块；

步骤S130：样品信号采集：采集有待测物质状态下的反射太赫兹波信号与透射太赫兹波信号，作为参考信号传输至计算模块；

步骤S140：待测物质分析：根据得到的参考信号以及样品信号，计算模块通过内置的太赫兹特征谱提取算法，实现待测物质反射太赫兹谱与透射太赫兹谱的提取；

步骤S150：根据待测物质的反射太赫兹谱与透射太赫兹谱，通过调用太赫兹谱数据库，实现待测物质的定性定量分析及类别测试。