(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210832582.4 (22)申请日 2022.07.14 (71)申请人 电子科技大 学 地址 611731 四川省成 都市高新区 （西区） 西源大道 2006号 (72)发明人 赖大坤　番雄彬　茶兴增　安红宇　 李恩　 (51)Int.Cl. G01N 21/3581(2014.01) G01N 21/59(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种高介电材料的太赫兹连续波波束校准 方法与成像装置 (57)摘要 本发明公开了一种高介电材料的太赫兹连 续波波束校准方法与成像装置， 成像装置主要包 括： 太赫兹连续波收发模块， 太赫兹光路扫描模 块， 主控主机模块， 校准方法主要包括以下步骤： 首先， 初始化设定太赫兹收发模块， 使形成近似 为射线的高斯波束， 并得到能表征反射率的参数 S11和透过率的参数S21； 然后， 测出太赫兹波垂直 全反射时的参数S11记为S11全； 太赫兹波束三维扫 描成像物体， 并记录下每个位置的S11和S21； 用S11 中的最大值结合介电与反射系数之间的关系， 推 算出材料的介电； 用S21的跳变逼近物体的实际 轮廓； 利用以上信息推算出物体每个位置的反射 率以及折射角和光程差， 进而修正S21'； 结合扫 描修正的S21'和层析成像算法对成像物体进行 内部结构的图像 重建。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115479913 A 2022.12.16 CN 115479913 A 1.一种高介电材料的太赫兹连续波波束校准方法与成像装置， 其特征是， 该成像装置 包括： 太赫兹连续波收发模块， 包括发射端和接收端， 分别用于发射与接收太赫兹连续波信 号， 并形成视为射线模型 的高斯波束， 同时分别用于处理发射与接 收到的太赫兹连续波信 号， 得到太赫兹连续波的高斯波束 校准与成像需要的参数S11与参数S21， 其中S11是发射端接 收到的太赫兹连续波信号强度与发射的太赫兹连续波信号强度的比值， S21是接收端接收到 太赫兹连续波信号强度与发射的太赫兹连续波信号强度的比值。 太赫兹光路扫描模块， 用于将目标物体进行三维移动， 从而形成太赫兹高斯波束对目 标物体的三维扫描。 主控主机模块， 用于控制目标物 体进行三维移动以及将扫描到的参数S11与参数S21进行 矫正处理并使用成像算法对物体进行内部结构的图像重建。 该方法包括以下步骤： S1.初始化设定太赫兹连续波收发模块， 使其光路能在成像目标物体处形成能近似为 射线的高斯波 束。 S2.在成像区域内使用一个能使太赫兹波全反射的平板垂直于太赫兹连续波的光路放 置， 并测量此时的参数S11， 并记为S11全。 S3.将成像目标物体进行三维扫描， 记录下对应 每个位置的参数S11和参数S21。 S4.将S11中的最大值记为S11max， 并默认其为太赫兹连续波的波束垂直入射到目标物体 表面产生反射的反射系 数， 利用垂直反射系 数与介电常数之间的关系式， 可以计算出目标 物体的介电常数的大小， 并利用S 2中的S11全对实际的介电常数进行校准， 实际的介电常数的 具体计算方法如下： S5.将记录下的S21分为两类， S21等于S21max的记为a， 其余的S21记为b， 对于每个角度都能 得到b的一个范围宽度， 将这个范围宽度两边各减去半个波束宽度， 就能得到目标物体实际 的范围宽度， 再将每个角度的实际范围宽度重叠在一起并取其交集， 得到待测目标物体某 个截面的一个外接多边形； 其边数与角度相关， 理论上记录的角度越多， 该外接多边形的边 数就越多， 还原的待测物这 一截面的图像就越准确。 S6.得到目标物体的外部轮廓和介电常数之后， 利用反射系数公式和折射角公式， 对物 体实际的衰减值进行计算 修正， 修正方法如下： 其中， Γ⊥为反射损耗， L 为实际光 程， L′为未发生 折射的光程， Γ⊥的计算式为： 其中， θi为入射角。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115479913 A 2S7.最后， 利用修 正过后的S21′结合成像算法对物体进行内部结构的三维图像重建。 2.一种高介电材料的太赫兹连续波波束校准方法与成像装置， 其特征在于所述步骤S2 中由于不同的太赫兹层析成像系统设置的光路不同， 而太赫兹连续波在空气中产生的损耗 不可忽略， 1 ‑S11全即为太赫兹波在反射时的路径损耗， 所以利用S11全可以在步骤S4中对相对 介电常数计算式进行 校准处理。 3.一种高介电材料的太赫兹连续波波束校准方法与成像装置， 其特征在于所述步骤S5 中利用太赫兹连续波通过物体时产生损耗而 未穿过目标物体时不产生损耗， 推算出每个角 度目标物体的宽度信息从而对成像目标物体的外围轮廓进行成像。 4.一种高介电材料的太赫兹连续波波束校准方法与成像装置， 其特征在于所述步骤S6 利用得到的成像物体外部轮廓以及太赫兹波的波长较短故能在物体表面视为平面入射的 特性， 并结合电磁波与边界的反射与折 射的校准方法对最终的S21′进行修正。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115479913 A 3