CN102175662B - 一种便携式太赫兹遥感探测器及远程探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式太赫兹遥感探测器及远程探测方法，其探测器包括信号产生装置、探测器、处理器和成像显示装置，信号产生装置包括太赫兹波辐射源、宽频带可调谐激光器和等离子体产生器，探测器包括接收元件、探测元件和信号调制电路；探测方法包括步骤：一、扫描子区域与像素点划分及各扫描子区域的扫描输出频率编码；二、组件安装及远程探测信号产生；三、二维扫描；四、信号分析处理：快速成像并生成带频谱特征的太赫兹波图像、被测物体物质类型识别和CCD图像生成及被测物体形状识别。本发明设计合理、操作简便、探测方式灵活且适用面广、探测效果好，将THz和诱导荧光频谱分析与空间成像有机结合，能实现快速成像和远程探测目的。
Description
技术领域
本发明属于太赫兹波和激光诱导荧光探测技术领域，尤其是涉及一种便携式太赫兹遥感探测器及远程探测方法。
背景技术
太赫兹(THz，1THz＝1012Hz)波指辐射频率在0.1THz-10THz的电磁波。太赫兹波具有如下特点：第一、太赫兹波的波段位于微波和红外光之间，属于远红外线和亚毫米波范畴；它能够深入到许多有机材料内部而不伤害材料，对很多介电物质和非极性液体有很好的穿透性，并且可对不透明物体进行透视探测；其光子能量很低，对生物体很安全，这使太赫兹成像非常适合用来生物样品检测及安全检测；第二、THz波段中包含了大多数分子的转动或振动能阶，即THz波包含了许多有机分子丰富的光谱特征信息，具有良好的光谱分辫特性，其可以通过THz谱线特征有效地识别有机分子。因而THz技术在遥感、生物医学、军事、国防和安全监测等领域都有独特的优势。
太赫兹波辐射源和太赫兹波探测技术影响着其它一切太赫兹波科学和技术研究的发展。然而，现有技术没有公开如何利用THz频谱分析与空间成像技术来判断物体形状和检测特定化学物质的应用，同时，由于太赫兹波在湿度较大的空间中衰减较快，直到今天还未有相关报道一种实用性的太赫兹波的远程遥感探测仪器和技术。
激光诱导荧光光谱技术需要在特定的波长的脉冲单色光束照射下，引起分子或原子特定能级之间的激发，引起荧光辐射。在荧光信号中携带了大量的流场信息和粒子信息，因此可以用来测量流场的温度、速度、数密度等，其是一种选择性极强、灵敏度极高的微量化学分析方法。但是，如何将激光诱导等离子体辐射的荧光与太赫兹波有机结合实现太赫兹波远程感测，国内外还未有相关报道，目前还未有报道一种实用的太赫兹波、荧光遥感探测仪器及远程探测方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结构简单、加工制作及安装方便、使用操作简便且远程探测效果好的便携式太赫兹遥感探测器。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种便携式太赫兹遥感探测器，其特征在于：包括用于产生远程探测信号并将所产生远程探测信号照射至被测物体的信号产生装置、对所述远程探测信号经被测物体调制后的调制信号进行同步接收与预处理的探测器、对探测器预处理后的信号进一步进行分析处理的处理器和与处理器相接的成像显示装置，所述处理器与探测器电连接，所述成像显示装置与处理器电连接；
所述远程探测信号为内含太赫兹波的紫外荧光信号，所述信号产生装置包括太赫兹波辐射源、宽频带可调谐激光器以及对太赫兹波辐射源产生的太赫兹波和宽频带可调谐激光器产生的宽频带可调谐激光进行收集与准直处理并形成准直式光信号且通过所述准直式光信号对空气电离并形成非对称等离子体的等离子体产生器，所述太赫兹波辐射源和宽频带可调谐激光器均布设在所述等离子体产生器的入射光路上，所述被测物体位于等离子体产生器的投射光路上；
所述探测器包括对所述调制信号进行接收与滤波处理的接收元件、所述接收元件所接收的光信号进行光电转换的探测元件和与所述探测元件相接的信号调制电路，所述接收元件布设在所述远程探测信号经被测物体调制后的反射光路上，所述探测元件布设在所述接收元件的投射光路上，所述探测元件包括红外热释电传感器和电荷耦合器CCD，所述红外热释电传感器和电荷耦合器CCD均与所述信号调制电路电连接；所述信号调制电路与处理器电连接；所述接收元件与电荷耦合器CCD之间的投射光路上装有电光晶体；
所述太赫兹波辐射源和宽频带可调谐激光器均与处理器相接且二者的输出频率均由处理器进行控制。
上述一种便携式太赫兹遥感探测器，其特征在于：还包括对照射至被测物体上的所述远程探测信号进行调制的斩波器，所述斩波器布设在所述远程探测信号的投射光路上。
上述一种便携式太赫兹遥感探测器，其特征在于：所述宽频带可调谐激光器包括紫外激光器、用于产生单频激光的单频激光器、用于产生双频激光的双频激光器、将所述单频激光和所述双频激光调制为宽频带激光的宽频带激光调制器以及对所述宽频带激光中夹杂的所述单频激光和双频激光进行过滤并获得宽频带可调谐激光的双滤波片，所述双频激光器和单频激光器均布设在紫外激光器的投射方向上，且双频激光器和单频激光器均布设在宽频带激光调制器的入射方向上，双滤波片布设在宽频带激光调制器的投射方向上。
上述一种便携式太赫兹遥感探测器，其特征在于：所述等离子体产生器包括对太赫兹波辐射源产生的太赫兹波进行收集的抛物柱面镜一、对宽频带可调谐激光器产生的宽频带可调谐激光进行收集的抛物柱面镜二以及对抛物柱面镜一收集的太赫兹波和抛物柱面镜二收集的宽频带可调谐激光进行准直且准直后的激光束使空气电离形成非对称等离子体的熔融石英凸透镜，抛物柱面镜一布设在太赫兹波辐射源的投射方向上，抛物柱面镜二布设在宽频带可调谐激光器的投射方向上，抛物柱面镜一和抛物柱面镜二均布设在熔融石英凸透镜的入射方向上。
上述一种便携式太赫兹遥感探测器，其特征在于：所述接收元件包括对所述调制信号进行接收且对所接收信号进行滤波后聚焦输出的凹面镜、自凹面镜聚焦输出的光信号中分离出加载有被测物体探测信息的太赫兹波与紫外荧光信号的平面镜和对平面镜分离出的太赫兹波与紫外荧光信号进行滤波后聚焦输出的菲涅耳透镜，所述探测元件布设在菲涅耳透镜的焦点上，且菲涅耳透镜对平面镜分离出的太赫兹波与紫外荧光信号进行滤波后聚焦于所述探测元件上。
同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、实现方便且图像清晰，能快速准确识别被检验物品的远程探测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、扫描子区域与像素点划分及各扫描子区域的扫描输出频率编码，其过程如下：
101、扫描子区域划分：处理器调用扫描子区域划分模块将被测物体需进行扫描的二维扫描空间S平均划分为多个扫描子区域，并对多个扫描子区域的空间位置数据Wi进行同步记录；所述扫描子区域的数量为A个，其中i＝1、2、3...A；
102、像素点划分：处理器调用像素点划分模块将各扫描子区域均平均划分为多个像素点，并对各扫描子区域内多个像素点的空间位置数据Dij进行同步记录；各扫描子区域内所划分像素点的数量均为B个，其中j＝1、2、3...B；
103、扫描输出频率编码：处理器调用扫描输出频率编码模块，且按空间位置先后顺序为各扫描子区域分别设定一个扫描输出频率fi，A个扫描子区域的扫描输出频率fi均不相同且fi＝0.02THz～25THz；所述处理器对各扫描子区域的扫描输出频率fi同步进行记录；同时，建立每个扫描子区域内的空间位置数据Di与扫描输出频率fi之间的一一对应关系并存储记录；
步骤二、被测物体、信号产生装置与探测器安装及远程探测信号产生：对被测物体、信号产生装置与探测器进行安装，安装时采用将待测物质和探测器分别平稳放置于一个二维移动平台上且信号产生装置的位置固定不动的安装方式，或者采用在所述信号产生装置上安装一个带动信号产生装置直线移动的移动机构且被测物体和探测器的位置固定不动的安装方式；同时，启动信号产生装置产生等离子体，并发出内含太赫兹波的紫外荧光信号照射至被测物体上；
步骤三、二维扫描：通过所述二维移动平台带动被测物体和探测器或者通过所述移动机构带动信号产生装置以速度V0由前至后进行匀速移动，且在被测物体和探测器由前至后移动过程中或者在信号产生装置由前至后移动过程中，通过便携式太赫兹遥感探测器由前至后对被测物体连续进行二维扫描；对被测物体连续进行二维扫描过程中，按照位置先后顺序由前至后对步骤一中所划分的A个扫描子区域分别进行扫描，且对A个扫描子区域的扫描方法均相同；对于A个扫描子区域中任一个扫描子区域Ai来说，需按位置先后顺序且以扫描输出频率fi对扫描子区域Ai内的B个像素点分别进行扫描，其扫描过程如下：
301、第一个像素点扫描，其扫描过程如下：
3011、扫描输出频率调整：选择与此时所扫描的扫描子区域Ai相对应的扫描输出频率fi，并通过处理器将太赫兹波辐射源和宽频带可调谐激光器的输出频率均调整为fi；
3012、调制信号接收及光电转换与信号调制：此时照射至被测物体上的内含太赫兹波的紫外荧光信号经被测物体调制后，投射至所述接收元件上；所述接收元件对所述调制信号进行接收并将所接收的调制信号，同步投射至红外热释电传感器和电荷耦合器CCD上进行光电转换；
且进行光电转换时，所述红外热释电传感器对所述发射信号中包含的太赫兹波进行感应，并将感应信号转换为电信号一后输至信号调制电路进行调制；所述调制信号投射至电荷耦合器CCD之前，先通过所述电光晶体将调制信号中包含的太赫兹波转换为可见光波，再通过电荷耦合器CCD对经电光晶体转换后的可见光波进行感应，并将感应信号转换为电信号二后输至信号调制电路进行调制；
3013、电信号接收及数据存储：信号调制电路将所述电信号一和电信号二同步传送至处理器并进行同步存储；且对所述电信号一和电信号二进行存储的同时，对此时所扫描像素点的空间位置数据Dij进行存储，并建立所述电信号一和电信号二分别与空间位置数据Dij之间的一一对应关系，此时j＝1；
302、多次重复步骤3011至步骤3013，且按照位置先后顺序，先后完成扫描子区域Ai内所有像素点的扫描过程；
303、多次重复步骤301至步骤302，且按照位置先后顺序，先后完成被测物体上A个扫描子区域内所包含A×B个像素点的扫描过程；
步骤四、信号分析处理，其分析处理过程如下：
401、快速成像并生成带有频谱特征的太赫兹波图像：所述处理器调用快速成像模块一，先对步骤三中A×B个像素点扫描过程中所存储的A×B个电信号一进行汇总，再根据汇总的A×B个电信号一以及分别与各电信号一相对应的空间位置数据Dij，生成被测物体的带有频谱特征的太赫兹波图像，并自带有频谱特征的太赫兹波图像中提取出被测物体的太赫兹波谱曲线，同时处理器将所获得带有频谱特征的太赫兹波图像输至成像显示装置进行同步显示；
402、被测物体的物质类型识别：所述处理器调用物质类别匹配模块，将步骤401中提取出的被测物体的太赫兹波谱曲线与预先建立的物质太赫兹吸收光谱库内存储的多个太赫兹波谱参考曲线进行匹配，并相应计算出被测物体的太赫兹波谱曲线与所述物质太赫兹吸收光谱库中各太赫兹波谱参考曲线之间的匹配度，直至找出与被测物体的太赫兹波谱曲线间的匹配度大于90％的太赫兹波谱参考曲线，再根据匹配结果对被测物体的物质类型进行识别，且将识别结果输出并通过成像显示装置进行同步显示；
所述太赫兹波谱参考曲线为对一种物质进行多次实验后，测试得出的该物质的太赫兹吸收光谱曲线；所述物质太赫兹吸收光谱库内存储有多个所述太赫兹波谱参考曲线以及多个所述太赫兹波谱参考曲线分别与多种物质类型之间的一一对应关系，所述物质类别匹配模块匹配得出的太赫兹波谱参考曲线对应的物质类型则为被测物体的物质类型；
403、CCD图像生成及被测物体形状识别：所述处理器调用快速成像模块二，先对步骤三中A×B个像素点扫描过程中所存储的A×B个电信号二进行汇总，再根据汇总的A×B个电信号二生成被测物体的CCD图像，同时处理器将所生成的被测物体CCD图像输至成像显示装置进行同步显示；再根据成像显示装置显示出的被测物体CCD图像，判断出被测物体的形状。
上述一种远程探测方法，其特征是：步骤401中所述带有频谱特征的太赫兹波图像为空间分辨率为[S/(A×B)]的太赫兹波图像，且各扫描子区域的太赫兹波图像的频谱分辨率为(fi/B)，其中[S/(A×B)]不大于100微米，(fi/B)不大于10MHz。
上述一种远程探测方法，其特征是：步骤403中对被测物体的形状进行判断时，通过人工监视或者上位监控机内设置的专家系统对步骤403中生成的CCD图像进行分析，并根据分析结果判断出被测物体的形状：当通过人工监视对所述CCD图像进行分析时，人为通过肉眼对所述CCD图像进行观察，并根据观察结果相应对被测物体的形状进行判断，且根据判断结果对被测物体的物件类型进行判断；当通过所述上位监控机内设置的专家系统对所述CCD图像进行分析时，所述上位监控机内设置的专家系统先在所述CCD图像提取出被测物体的外轮廓线，并将提取出的被测物体外轮廓线与内部预先建立的物件外轮廓线数据库内的多个物件外轮廓参考线进行匹配，再根据匹配结果对被测物体的物件类型进行识别，且将识别结果输出并通过成像显示装置进行同步显示；
所述物体外轮廓线数据库内存储有多个物件外轮廓参考线以及多个所述物件外轮廓参考线分别与多种物件类型之间的一一对应关系。
上述一种远程探测方法，其特征是：步骤403中对被测物体的形状进行判断时，还需通过人工监视或者上位监控机内设置的专家系统对被测物体的大小进行判断：当通过人工监视对被测物体的大小进行判断时，人工根据步骤403中生成的被测物体CCD图像，并结合移动速度V0和步骤三中通过便携式太赫兹遥感探测器由前至后对被测物体连续进行二维扫描的扫描时间，对被测物体的大小进行估算；
当通过上位监控机内设置的专家系统对被测物体的大小进行判断时，步骤3013中对此时所扫描像素点的空间位置数据Dij进行存储的同时，对此时所扫描像素点的扫描时间tk进行存储，并建立所述电信号一和电信号二分别与扫描时间tk之间的一一对应关系；相应地，步骤403中所述上位监控机内设置的专家系统根据汇总的A×B个电信号二以及与分别与各电信号二相对应的空间位置数据Dij和扫描时间tk，推算出步骤三中通过便携式太赫兹遥感探测器由前至后对被测物体连续进行二维扫描的扫描时间，再根据移动速度V0和推算出的对被测物体连续进行二维扫描的扫描时间换算得出被测物体的大小，且所述上位监控机将识别结果输出并通过成像显示装置进行同步显示。
上述一种远程探测方法，其特征是：步骤403中通过上位监控机内设置的专家系统对被测物体的大小进行判断后，所述专家系统还需调用危险等级判别模块，将被测物体探测信息分别与预先建立的危险等级标准数据库内所存储的多个危险等级信息参考模板进行匹配，并根据匹配结果对被测物体的危险等级进行判断，且将危险等级判断结果输出并通过成像显示装置进行同步显示；所述被测物体探测信息包括步骤402中识别出的物质类型以及步骤403识别判断出的物件类型和大小信息。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、便携式太赫兹遥感探测器结构设计合理、安装紧凑、加工制作及安装方便且使用操作简便，投入成本低。
2、设计新颖，将太赫兹波探测技术与激光诱导荧光光谱技术进行有机结合，并实现快速远程探测。
3、远程探测效果好，本探测器能够远程探测到太赫兹波，其将THz和诱导荧光频谱分析与空间成像有机结合，能实现快速成像，并且所生成太赫兹波图像的空间分辨率和频谱分辨率极高，识别物品速度快，可根据不同物质和特别检测要求，恰当调节频谱分辨率、空间分辨率和扫描频段来满足特别的需求。实验结果表明：本发明仪器常规探测器的有效探测距离为5～12米，而本发明调节携式遥感探测器的频谱分辨率、空间分辨率和扫描频段能满足18～22米的探测需求，并且太赫兹波图像清晰，能准确快速识别被检验物品。
4、使用方式灵活，实际使用过程中可根据实际需要，对A个扫描子区域的扫描输出频率的频段进行调整，也就是说可根据具体需要在0.02THz～25THz范围内选择对应的频段对被测物进行扫描。实际使用时，可根据不同物质和特别检测要求，恰当调节便携式太赫兹波和激光诱导荧光遥感探测器的频谱分辨率、空间分辨率和扫描频段来满足特别的探测需求。
5、工作过程简单且可操作性强，实现方便，首先采用宽频高能激光产生装置和太赫兹波发射装置分别发出宽频高能激光和太赫兹波，并通过调节宽频高能激光与太赫兹波形成激光隧道促使空气非对称电离形成等离子体，发出紫外荧光入射至被测物；其次，采用能接收紫外荧光和太赫兹波的光信号的探测器，接收经被测物调制的光信号，实现光电转换并输出电信号；最后，将电信号滤波后放大后经DSP处理器处理，包括模式识别、快速成像、频谱分析等，获得被测物体的带有频谱特征的THz图像，最后输出显示识别物品。
6、各项性能指标优良，本发明实现在太赫兹波频率范围(0.1THz～10THz)内任意调谐，其扫描输出频率目前可覆盖0.2THz～25THz，频率分辨率(即其频线宽为0.1MHz～10MHz)，太赫兹波辐射源的输出峰值功率为1W且其重复频率达到250Hz、脉宽为10ns；输出波的空间质量较好，可以获得很高的成像空间分辨率，能有效用于频谱分析和实时成像检测，能快速地得到具有频谱特征的THz图像来判断物体形状和检测特定化学物质。
7、实用价值高且适用范围广，本发明能远程快速有效检测爆炸物质、违禁药品以及其它危险物品(如刀具、枪支和地雷等)，在国防、军事、安检等方面均有重要意义；其远程探测方法有利于其他一切太赫兹波科学和激光诱导荧光技术研究的发展。同时，由于本发明可对远程被测物发出的紫外荧光中所带的弱信号(即太赫兹波)进行有效探测，不仅适用于对隐藏在报纸等包裹物内金属品(如刀具等)的扫描成像和无损探测。
综上所述，本发明设计合理、使用操作简便、探测方式灵活且适用面广、探测效果好，通过将THz和诱导荧光频谱分析与空间成像有机结合，能实现快速成像和远程探测目的，且远程探测结果准确。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明便携式太赫兹遥感探测器的工作原理框图。
图2为本发明信号产生装置的光路原理图。
图3为本发明探测器、处理器和成像显示装置的工作原理图。
图4为采用本发明进行远程探测的方法流程框图。
附图标记说明：
1-信号产生装置； 1-1-太赫兹波辐射源； 1-2-宽频带可调谐激
光器；
1-21-紫外激光器； 1-22-单频激光器； 1-23-双频激光器；
1-24-宽频带激光调制 1-25-双滤波片； 1-3-等离子体产生
器； 器；
1-31-抛物柱面镜一； 1-32-抛物柱面镜二； 1-33-熔融石英凸透
镜；
2-探测器； 2-1-凹面镜； 2-2-平面镜；
2-3-菲涅耳透镜； 2-4-红外热释电传感 2-5-电荷耦合器CCD；
器；
2-6-信号调制电路； 3-处理器； 4-成像显示装置；
5-被测物体； 6-斩波器。 -；
具体实施方式
如图1所示的一种便携式太赫兹遥感探测器，包括用于产生远程探测信号并将所产生远程探测信号照射至被测物体5的信号产生装置1、对所述远程探测信号经被测物体5调制后的调制信号进行同步接收与预处理的探测器2、对探测器2预处理后的信号进一步进行分析处理的处理器3和与处理器3相接的成像显示装置4，所述处理器3与探测器2电连接，所述成像显示装置4与处理器3电连接。
结合图2，所述远程探测信号为内含太赫兹波的紫外荧光信号，所述信号产生装置1包括太赫兹波辐射源1-1、宽频带可调谐激光器1-2以及对太赫兹波辐射源1-1产生的太赫兹波和宽频带可调谐激光器1-2产生的宽频带可调谐激光进行收集与准直处理并形成准直式光信号且通过所述准直式光信号对空气电离并形成非对称等离子体的等离子体产生器1-3，所述太赫兹波辐射源1-1和宽频带可调谐激光器1-2均布设在所述等离子体产生器的入射光路上，所述被测物体5位于等离子体产生器1-3的投射光路上。
结合图3，所述探测器2包括对所述调制信号进行接收与滤波处理的接收元件、所述接收元件所接收的光信号进行光电转换的探测元件和与所述探测元件相接的信号调制电路2-6，所述接收元件布设在所述远程探测信号经被测物体5调制后的反射光路上，所述探测元件布设在所述接收元件的投射光路上，所述探测元件包括红外热释电传感器2-4和电荷耦合器CCD2-5，所述红外热释电传感器2-4和电荷耦合器CCD2-5均与所述信号调制电路2-6电连接。所述信号调制电路2-6与处理器3电连接。所述接收元件与电荷耦合器CCD2-5之间的投射光路上装有电光晶体。所述电光晶体将所述接收元件所接收光信号中的太赫兹波转换为可见波，以便电荷耦合器CCD2-5进行感应。
所述太赫兹波辐射源1-1和宽频带可调谐激光器1-2均与处理器3相接且二者的输出频率均由处理器3进行控制。
同时，本发明所述的便携式太赫兹遥感探测器还包括对照射至被测物体5上的所述远程探测信号进行调制的斩波器6，所述斩波器6布设在所述远程探测信号的投射光路上。
本实施例中，所述宽频带可调谐激光器1-2包括紫外激光器1-21、用于产生单频激光的单频激光器1-22、用于产生双频激光的双频激光器1-23、将所述单频激光和所述双频激光调制为宽频带激光的宽频带激光调制器1-24以及对所述宽频带激光中夹杂的所述单频激光和双频激光进行过滤并获得宽频带可调谐激光的双滤波片1-25，所述双频激光器1-23和单频激光器1-22均布设在紫外激光器1-21的投射方向上，且双频激光器1-23和单频激光器1-22均布设在宽频带激光调制器1-24的入射方向上，双滤波片1-25布设在宽频带激光调制器1-24的投射方向上。所述斩波器6的型号为SR504，且其工作频率为4Hz～40Hz。
本实施例中，所述等离子体产生器1-3包括对太赫兹波辐射源1-1产生的太赫兹波进行收集的抛物柱面镜一1-31、对宽频带可调谐激光器1-2产生的宽频带可调谐激光进行收集的抛物柱面镜二1-32以及对抛物柱面镜一1-31收集的太赫兹波和抛物柱面镜二1-32收集的宽频带可调谐激光进行准直且准直后的激光束使空气电离形成非对称等离子体的熔融石英凸透镜1-33，抛物柱面镜一1-31布设在太赫兹波辐射源1-1的投射方向上，抛物柱面镜二1-32布设在宽频带可调谐激光器1-2的投射方向上，抛物柱面镜一1-31和抛物柱面镜二1-32均布设在熔融石英凸透镜1-33的入射方向上。
本实施例中，所述熔融石英凸透镜1-33为由熔融石英制成的双凸透镜，所述单频激光器1-22为α-BBO晶体，双频激光器1-23为β-BBO晶体，宽频带激光调制器1-24为石英楔子。实际使用过程中，紫外激光器1-21用于产生紫外激光，β-BBO晶体用于产生双频激光，α-BBO晶体用于产生单频激光，石英楔子将所产生的双频激光和单频激光调制为宽频带激光，双滤波片1-25用于过滤上述两种单一激光(即所述双频激光和单频激光)，抛物柱面镜一1-31用于收集经双滤波片1-25后所获得的太赫兹波，抛物柱面镜二1-32用于收集经双滤波片1-25后所获得的宽频带激光，熔融石英凸透镜1-33将抛物柱面镜一1-31和抛物柱面镜二1-32所收集的太赫兹波和宽频带激光准直形成激光隧道并使空气非对称电离形成等离子体且发出内含太赫兹波的紫外荧光入射至探测对象(即被测物体5)。
实际使用时，所选用紫外激光器1-21的型号为IC-532-2500，将β-BBO晶体加工成直径为5mm且厚度为3mm的圆薄片后形成双频激光器1-23。α-BBO晶体的属性为空气隙带宽覆盖紫外、可见和中红外波，且其波长为350nm～2300nm，接近布儒斯特切割角，具有高偏振度，采用α-BBO晶体制成单频激光器1-22。所述抛物柱面镜一1-31和抛物柱面镜二1-32的有效聚焦长度均为150mm，镜面均为镀金增透膜。所述熔融石英凸透镜1-33的直径为200mm，且其有效聚焦长度为1m～5m。所述信号产生装置1所用的供电电源为24伏特直流叠层电源。
本实施例中，所述接收元件包括对所述调制信号进行接收且对所接收信号进行滤波后聚焦输出的凹面镜2-1、自凹面镜2-1聚焦输出的光信号中分离出加载有被测物体5探测信息的太赫兹波与紫外荧光信号的平面镜2-2和对平面镜2-2分离出的太赫兹波与紫外荧光信号进行滤波后聚焦输出的菲涅耳透镜2-3，所述探测元件布设在菲涅耳透镜2-3的焦点上，且菲涅耳透镜2-3对平面镜2-2分离出的太赫兹波与紫外荧光信号进行滤波后聚焦于所述探测元件上。所述探测元件包括红外热释电传感器2-4和电荷耦合器CCD2-5。
实际使用时，所述信号调制电路2-6为放大处理电路。本实施例中，所述放大处理电路包括运算放大器2-63、与所述供电电源相接且将直流正电压转换为直流负电压的直流电压转换器2-61和对所述探测元件输出的电信号进行滤波处理的滤波电路2-62，所述运算放大器的正电压输入端与所述供电电源相接且其负电压输入端与直流电压转换器2-61的输出端相接，所述运算放大器的信号输入端与滤波电路2-62的输出端相接，所述探测元件与滤波电路2-62的输入端相接。
本实施例中，凹面镜2-1的直径为200mm且其聚焦长度为500mm，所述平面镜2-2直径为75mm，菲涅耳透镜2-3的型号为Fresne 18120且其尺寸恰好与所述探测元件匹配。所述信号调制电路2-6为毫伏级到伏级电压放大电路，其包括：直流电压转换器2-61(具体为ICL7660系列芯片)、滤波电路2-62和运算放大器2-63(具体为OP07系列芯片)，为信号调制电路2-6进行供电的电源为9伏特直流电源。
本实施例中，所述处理器3为DSP处理器，且所述DSP处理器具体为6000系列处理器。实际使用过程中，所述处理器3还可采用其它型号的DSP处理器。
综上，本发明所述的便携式太赫兹遥感探测器主要包括：用于辐射太赫兹波光信号的太赫兹波辐射源1-1、用于产生宽频带可调谐激光的宽频带可调谐激光器1-2、对所产生的太赫兹波和宽频带可调谐激光进行收集、处理并产生等离子体(具体是所述远程探测信号)入射至被测物体5的等离子体产生器、当所述远程探测信号入射至被测物体5上时对所述远程探测信号进行调制的斩波器6、对所述远程探测信号经被测物体5调制后的调制信号(即加载有被测物体5的探测信息的光信号)进行光电转换及相应处理的探测器2、对探测器2预处理后的信号进一步进行分析处理(具体包括特征匹配、模式识别、快速成像、频谱分析等)的处理器3以及将对处理器3输出的信息进行直观显示的成像显示装置4。
实际进行布设安装时，本发明所述的便携式太赫兹遥感探测器还包括外壳、固定在布设在所述外壳内的散热装置和为各用电单元供电的供电电源，所述信号产生装置1、探测器2和处理器3均布设在所述外壳内，所述成像显示装置4布设在所述外壳的外侧壁上。具体进行安装时，所述单频激光器1-22、双频激光器1-23、宽频带激光调制器1-24、双滤波片1-25和熔融石英凸透镜1-33均通过钢化玻璃管固定在所述外壳的内壁上，所述紫外激光器1-21、太赫兹波辐射源1-1、抛物柱面镜一1-31和抛物柱面镜二1-32均通过支撑件固定在所述外壳的内壁上，所述散热装置也通过支撑件固定在所述外壳的内壁上。实际使用过程中，所述供电电源为探测器2内的探测元件和信号调制电路2-6提供正常工作所需的工作电压。这样，所述信号产生装置1通过支撑件和钢化玻璃管固定在所述外壳的内壁上，这样所组成本便携式太赫兹遥感探测器的发射源(即信号产生装置1)固定方式简单、轻便，并且能有效减少振动，提高探测效果。
如图4所示的一种远程探测方法，包括以下步骤：
步骤一、扫描子区域与像素点划分及各扫描子区域的扫描输出频率编码，其过程如下：
101、扫描子区域划分：处理器3调用扫描子区域划分模块将被测物体5需进行扫描的二维扫描空间S平均划分为多个扫描子区域，并对多个扫描子区域的空间位置数据Wi进行同步记录；所述扫描子区域的数量为A个，其中i＝1、2、3...A。
102、像素点划分：处理器3调用像素点划分模块将各扫描子区域均平均划分为多个像素点，并对各扫描子区域内多个像素点的空间位置数据Dij进行同步记录；各扫描子区域内所划分像素点的数量均为B个，其中j＝1、2、3...B。
103、扫描输出频率编码：处理器3调用扫描输出频率编码模块，且按空间位置先后顺序为各扫描子区域分别设定一个扫描输出频率fi，A个扫描子区域的扫描输出频率fi均不相同且fi＝0.02THz～25THz；所述处理器3对各扫描子区域的扫描输出频率fi同步进行记录；同时，建立每个扫描子区域内的空间位置数据Di与扫描输出频率fi之间的一一对应关系并存储记录。
步骤二、被测物体5或信号产生装置1安装及远程探测信号产生：对被测物体5与信号产生装置1进行安装，安装时采用将待测物质5平稳放置于一个二维移动平台上且信号产生装置1的位置固定不动的安装方式，或者采用在所述信号产生装置1上安装一个带动信号产生装置1直线移动的移动机构且被测物体5的位置固定不动的安装方式；同时，启动信号产生装置1产生等离子体，并发出内含太赫兹波的紫外荧光信号照射至被测物体5上。
本实施例中，采用将待测物质5平稳放置于一个二维移动平台上且信号产生装置1的位置固定不动的安装方式。实际使用时，也可以选用采用在所述信号产生装置1上安装一个移动机构且被测物体5的位置固定不动的安装方式；所述移动机构用于固定和承载信号产生装置1，自适应控制信号产生装置1直线移动。本实施例中，所述二维移动平台和移动机构均由所述处理器3进行控制。
步骤三、二维扫描：通过所述二维移动平台带动被测物体5或者通过所述移动机构带动信号产生装置1以速度V0由前至后进行匀速移动，且在被测物体5或信号产生装置1由前至后移动过程中，通过便携式太赫兹遥感探测器由前至后对被测物体5连续进行二维扫描。本实施例中，通过二维移动平台带动被测物体5以速度V0由前至后进行匀速移动，且在被测物体5移动过程中，通过便携式太赫兹遥感探测器由前至后对被测物体5连续进行二维扫描。
对被测物体5连续进行二维扫描过程中，按照位置先后顺序由前至后对步骤一中所划分的A个扫描子区域分别进行扫描，且对A个扫描子区域的扫描方法均相同；对于A个扫描子区域中任一个扫描子区域Ai来说，需按位置先后顺序且以扫描输出频率fi对扫描子区域Ai内的B个像素点分别进行扫描，其扫描过程如下：
301、第一个像素点扫描，其扫描过程如下：
3011、扫描输出频率调整：选择与此时所扫描的扫描子区域Ai相对应的扫描输出频率fi，并通过处理器3将太赫兹波辐射源1-1和宽频带可调谐激光器1-2的输出频率均调整为fi。
3012、调制信号接收及光电转换与信号调制：此时照射至被测物体5上的内含太赫兹波的紫外荧光信号经被测物体5调制后，投射至所述接收元件上；所述接收元件对所述调制信号进行接收并将所接收的调制信号，同步投射至红外热释电传感器2-4和电荷耦合器CCD2-5上进行光电转换。
且进行光电转换时，所述红外热释电传感器2-4对所述发射信号中包含的太赫兹波进行感应，并将感应信号转换为电信号一后输至信号调制电路2-6进行调制；所述调制信号投射至电荷耦合器CCD2-5之前，先通过所述电光晶体将调制信号中包含的太赫兹波转换为可见光波，再通过电荷耦合器CCD2-5对经电光晶体转换后的可见光波进行感应，并将感应信号转换为电信号二后输至信号调制电路2-6进行调制。
3013、电信号接收及数据存储：信号调制电路2-6将所述电信号一和电信号二同步传送至处理器3并进行同步存储；且对所述电信号一和电信号二进行存储的同时，对此时所扫描像素点的空间位置数据Dij进行存储，并建立所述电信号一和电信号二分别与空间位置数据Dij之间的一一对应关系，此时j＝1。
302、多次重复步骤3011至步骤3013，且按照位置先后顺序，先后完成扫描子区域Ai内所有像素点的扫描过程。
303、多次重复步骤301至步骤302，且按照位置先后顺序，先后完成被测物体5上A个扫描子区域内所包含A×B个像素点的扫描过程。
步骤四、信号分析处理，其分析处理过程如下：
401、快速成像并生成带有频谱特征的太赫兹波图像：所述处理器3调用快速成像模块一，先对步骤三中A×B个像素点扫描过程中所存储的A×B个电信号一进行汇总，再根据汇总的A×B个电信号一以及分别与各电信号一相对应的空间位置数据Dij，生成被测物体5的带有频谱特征的太赫兹波图像，并自带有频谱特征的太赫兹波图像中提取出被测物体5的太赫兹波谱曲线，同时处理器3将所获得带有频谱特征的太赫兹波图像输至成像显示装置4进行同步显示。
402、被测物体5的物质类型识别：所述处理器3调用物质类别匹配模块，将步骤401中提取出的被测物体5的太赫兹波谱曲线与预先建立的物质太赫兹吸收光谱库内存储的多个太赫兹波谱参考曲线进行匹配，并相应计算出被测物体5的太赫兹波谱曲线与所述物质太赫兹吸收光谱库中各太赫兹波谱参考曲线之间的匹配度，直至找出与被测物体5的太赫兹波谱曲线间的匹配度大于90％的太赫兹波谱参考曲线，再根据匹配结果对被测物体5的物质类型进行识别，且将识别结果输出并通过成像显示装置4进行同步显示。
所述太赫兹波谱参考曲线为对一种物质进行多次实验后，测试得出的该物质的太赫兹吸收光谱曲线；所述物质太赫兹吸收光谱库内存储有多个所述太赫兹波谱参考曲线以及多个所述太赫兹波谱参考曲线分别与多种物质类型之间的一一对应关系，所述物质类别匹配模块匹配得出的太赫兹波谱参考曲线对应的物质类型则为被测物体5的物质类型。
403、CCD图像生成及被测物体5形状识别：所述处理器3调用快速成像模块二，先对步骤三中A×B个像素点扫描过程中所存储的A×B个电信号二进行汇总，再根据汇总的A×B个电信号二生成被测物体5的CCD图像，同时处理器3将所生成的被测物体5的CCD图像输至成像显示装置4进行同步显示；再根据成像显示装置4显示出的被测物体5的CCD图像，判断出被测物体5的形状。
实际探测过程中，步骤403中对被测物体5的形状进行判断时，通过人工监视或者上位监控机内设置的专家系统对步骤403中生成的CCD图像进行分析，并根据分析结果判断出被测物体5的形状：当通过人工监视对所述CCD图像进行分析时，人为通过肉眼对所述CCD图像进行观察，并根据观察结果相应对被测物体5的形状进行判断，且根据判断结果对被测物体5的物件类型进行判断；当通过所述上位监控机内设置的专家系统对所述CCD图像进行分析时，所述上位监控机内设置的专家系统先在所述CCD图像提取出被测物体5的外轮廓线，并将提取出的被测物体5外轮廓线与内部预先建立的物件外轮廓线数据库内的多个物件外轮廓参考线进行匹配，再根据匹配结果对被测物体5的物件类型进行识别，且将识别结果输出并通过成像显示装置4进行同步显示；
所述物体外轮廓线数据库内存储有多个物件外轮廓参考线以及多个所述物件外轮廓参考线分别与多种物件类型之间的一一对应关系。
本实施例中，步骤403中对被测物体5的形状进行判断时，还需通过人工监视或者上位监控机内设置的专家系统对被测物体5的大小进行判断：当通过人工监视对被测物体5的大小进行判断时，人工根据步骤403中生成的被测物体5的CCD图像，并结合移动速度V0和步骤三中通过便携式太赫兹遥感探测器由前至后对被测物体5连续进行二维扫描的扫描时间，对被测物体5的大小进行估算。
当通过上位监控机内设置的专家系统对被测物体5的大小进行判断时，步骤3013中对此时所扫描像素点的空间位置数据Dij进行存储的同时，对此时所扫描像素点的扫描时间tk进行存储，并建立所述电信号一和电信号二分别与扫描时间tk之间的一一对应关系；相应地，步骤403中所述上位监控机内设置的专家系统根据汇总的A×B个电信号二以及与分别与各电信号二相对应的空间位置数据Dij和扫描时间tk，推算出步骤三中通过便携式太赫兹遥感探测器由前至后对被测物体5连续进行二维扫描的扫描时间，再根据移动速度V0和推算出的对被测物体5连续进行二维扫描的扫描时间换算得出被测物体5的大小，且所述上位监控机将识别结果输出并通过成像显示装置4进行同步显示。
同时，步骤403中通过上位监控机内设置的专家系统对被测物体5的大小进行判断后，所述专家系统还需调用危险等级判别模块，将被测物体5探测信息分别与预先建立的危险等级标准数据库内所存储的多个危险等级信息参考模板进行匹配，并根据匹配结果对被测物体5的危险等级进行判断，且将危险等级判断结果输出并通过成像显示装置4进行同步显示；所述被测物体5探测信息包括步骤402中识别出的物质类型以及步骤403识别判断出的物件类型和大小信息。
本实施例中，步骤401中所述带有频谱特征的太赫兹波图像为空间分辨率为[S/(A×B)]的太赫兹波图像，且各扫描子区域的太赫兹波图像的频谱分辨率为(fi/B)，其中[S/(A×B)]不大于100微米，(fi/B)不大于10MHz。
实际探测时，本发明所述便携式太赫兹遥感探测器的工作过程是：首先由太赫兹波辐射源1-1出射太赫兹波并由抛物柱面镜一1-31对太赫兹波进行收集，同时由宽频带可调谐激光器1-2产生宽频带可调谐激光并通过抛物柱面镜二1-32对宽频带可调谐激光进行收集，再由熔融石英凸透镜1-33对收集的太赫兹波和宽频带可调谐激光进行准直并形成激光隧道使空气非对称电离形成等离子体，等离子体发出内含太赫兹波的紫外荧光并入射至探测对象，且入射至探测对象的内含太赫兹波的紫外荧光被斩光器6调制；之后，入射至探测对象的紫外荧光经被测物体调制(指的是光束照射至探测物体后，经探测物体吸收、反射等综合作用)后的调制信号(其中包括太赫兹波和紫外荧光信号)中加载了探测信息，且该调制信号被凹面镜2-1收集并由凹面镜2-1过滤入射到菲涅耳透镜2-3上，菲涅耳透镜2-3滤掉环境中的可见光和空气中等离子发出的干扰荧光并聚焦输出至探测元件上，所述探测元件将光信号转变为电信号后输至信号调制电路2-6，所述信号调制电路2-6先实现正电源到负电源的变换以获得运算放大器2-63工作所需的正负电源，然后对电信号进行滤波和放大处理，并将初步处理的电信号输入到DSP处理器。
所述DSP处理器先根据需要把待测的远程物体空间(即被测物体5需进行扫描的二维扫描空间S)分成多个小区域(即扫描子区域)，并对各小区域空间进行频率编码；之后，DSP处理器根据频率编码信息(即各扫描子区域的扫描输出频率fi)相应控制太赫兹波和紫外荧光扫描的频率(即太赫兹波辐射源1-1和宽频带可调谐激光器1-2的输出频率)以及通过二维位移平台控制所扫描被测物体5的移动位置，以使得被测物体5上当前被扫描区域始终与信号产生装置1的入射方向正对。扫描完成后，DSP处理器接收经过探测器2初步处理后的电信号并进行进一步处理后，便可获得被测物体5在不同扫描频率下的THz图像(即太赫兹波图像)，再对所获得的THz图像进行模式匹配、模式识别、快速成像及频谱特征分析与输出显示，则可快速实现对特殊物品(炸药、违禁药物)的识别。
所述DSP处理器快速成像方法简述如下：DSP处理器预先把扫描空间(即被测物体5需进行扫描的二维扫描空间S)均分成A个子区域，在把A个子区域分成A×B个像素点，并对A个子区域内的像素点用不同的THz波频率进行编码；然后按设定的频率编码用THz波扫描被测物体5，获得被测物体5的带有频谱特征的THz图像。具体而言：利用DSP处理器所接收到的不同电信号对太赫兹波辐射源1-1和宽频带可调谐激光器1-2的输出频率进行调制和对远程的被测物体5进行二维扫描控制，把扫描空间(面积为S)平均划分成A个子区域，每个子区域再均分成B个像素点，通过DSP处理器控制各子区域的频率编码，相同的太赫兹波和激光诱导荧光(即所述紫外荧光)扫过每个子区域，各子区域的扫描输出频段均记为fi；因而，在荧光波频段内，DSP处理器处理对应的电信号，且利用图像合成和处理技术，便能获得频谱分辨率为(fi/B)且空间分辨率为[S/(A×B)]的THz图像；继而对可疑物体进行频谱分析，再应用特征提取、模式识别等算法，实现物品的快速识别。对于单个特征物质(如炸药或违禁药物)物体的最小检测尺度为[S/A]，其它物质的最小检测尺度为[S/(A×B)]；同时，接收远程被测物体5发出的发射信号的探测器的二维电动位移平台需用DSP处理器控制，其最小移动精度与空间分辨率和输出波的频率分辨率成正比。
实际建立物质太赫兹吸收光谱库时，通过大量太赫兹波对各种物质进行测试实验，以获得各种被测物质的太赫兹波谱曲线(即太赫兹波吸收光谱曲线)及太赫兹波响应数据，然后建立物质太赫兹吸收光谱库，并相应建立物质太赫兹吸收光谱参考模板。实际进行物质类型识别时，当红外热释电传感器2-4感应到经被测物体5反射的太赫兹波后：一方面全方位光电转换，并由DSP处理器进行进一步处理且生成被测物体5的太赫兹波谱曲线；另一方面DSP处理器调动数据存储器如硬盘中的物质太赫兹吸收光谱参考模板，并且计算出相应的匹配分数(即匹配度)，这个匹配分数表征了其与物质太赫兹吸收光谱参考模板之间的相似程度，包括重叠信息、模式匹配模板信息和校准信息等，如果相似程度大于0.9；则通过电荷耦合器CCD2-5采集被测物体的CCD图像(即空间图像)，再由专家程序或人工监视来判断物体形状和检测特定化学物质的成分和危险度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (8)
1.一种便携式太赫兹遥感探测器，其特征在于：包括用于产生远程探测信号并将所产生远程探测信号照射至被测物体（5）的信号产生装置（1）、对所述远程探测信号经被测物体（5）调制后的调制信号进行同步接收与预处理的探测器（2）、对探测器（2）预处理后的信号进一步进行分析处理的处理器（3）和与处理器（3）相接的成像显示装置（4），所述处理器（3）与探测器（2）电连接，所述成像显示装置（4）与处理器（3）电连接；
所述远程探测信号为内含太赫兹波的紫外荧光信号，所述信号产生装置（1）包括太赫兹波辐射源（1-1）、宽频带可调谐激光器（1-2）以及对太赫兹波辐射源（1-1）产生的太赫兹波和宽频带可调谐激光器（1-2）产生的宽频带可调谐激光进行收集与准直处理并形成准直式光信号且通过所述准直式光信号对空气电离并形成非对称等离子体的等离子体产生器（1-3），所述太赫兹波辐射源（1-1）和宽频带可调谐激光器（1-2）均布设在所述等离子体产生器的入射光路上，所述被测物体（5）位于等离子体产生器（1-3）的投射光路上；所述等离子体产生器（1-3）包括对太赫兹波辐射源（1-1）产生的太赫兹波进行收集的抛物柱面镜一（1-31）、对宽频带可调谐激光器（1-2）产生的宽频带可调谐激光进行收集的抛物柱面镜二（1-32）以及对抛物柱面镜一（1-31）收集的太赫兹波和抛物柱面镜二（1-32）收集的宽频带可调谐激光进行准直且准直后的激光束使空气电离形成非对称等离子体的熔融石英凸透镜（1-33），抛物柱面镜一（1-31）布设在太赫兹波辐射源（1-1）的投射方向上，抛物柱面镜二（1-32）布设在宽频带可调谐激光器（1-2）的投射方向上，抛物柱面镜一（1-31）和抛物柱面镜二（1-32）均布设在熔融石英凸透镜（1-33）的入射方向上；
所述探测器（2）包括对所述调制信号进行接收与滤波处理的接收元件、对所述接收元件所接收的光信号进行光电转换的探测元件和与所述探测元件相接的信号调制电路（2-6），所述接收元件布设在所述远程探测信号经被测物体（5）调制后的反射光路上，所述探测元件布设在所述接收元件的投射光路上，所述探测元件包括红外热释电传感器（2-4）和电荷耦合器CCD（2-5），所述红外热释电传感器（2-4）和电荷耦合器CCD（2-5）均与所述信号调制电路（2-6）电连接；所述信号调制电路（2-6）与处理器（3）电连接；所述接收元件与电荷耦合器CCD（2-5）之间的投射光路上装有电光晶体；所述接收元件包括对所述调制信号进行接收且对所接收信号进行滤波后聚焦输出的凹面镜（2-1）、自凹面镜（2-1）聚焦输出的光信号中分离出加载有被测物体（5）探测信息的太赫兹波与紫外荧光信号的平面镜（2-2）和对平面镜（2-2）分离出的太赫兹波与紫外荧光信号进行滤波后聚焦输出的菲涅耳透镜（2-3），所述探测元件布设在菲涅耳透镜（2-3）的焦点上，且菲涅耳透镜（2-3）对平面镜（2-2）分离出的太赫兹波与紫外荧光信号进行滤波后聚焦于所述探测元件上；
所述太赫兹波辐射源（1-1）和宽频带可调谐激光器（1-2）均与处理器（3）相接且二者的输出频率均由处理器（3）进行控制。
2.按照权利要求1所述的一种便携式太赫兹遥感探测器，其特征在于：还包括对照射至被测物体（5）上的所述远程探测信号进行调制的斩波器（6），所述斩波器（6）布设在所述远程探测信号的投射光路上。
3.按照权利要求1或2所述的一种便携式太赫兹遥感探测器，其特征在于：所述宽频带可调谐激光器（1-2）包括紫外激光器（1-21）、用于产生单频激光的单频激光器（1-22）、用于产生双频激光的双频激光器（1-23）、将所述单频激光和所述双频激光调制为宽频带激光的宽频带激光调制器（1-24）以及对所述宽频带激光中夹杂的所述单频激光和双频激光进行过滤并获得宽频带可调谐激光的双滤波片（1-25），所述双频激光器（1-23）和单频激光器（1-22）均布设在紫外激光器（1-21）的投射方向上，且双频激光器（1-23）和单频激光器（1-22）均布设在宽频带激光调制器（1-24）的入射方向上，双滤波片（1-25）布设在宽频带激光调制器（1-24）的投射方向上。
4.一种利用如权利要求1所述太赫兹遥感探测器进行远程探测的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、扫描子区域与像素点划分及各扫描子区域的扫描输出频率编码，其过程如下：
101、扫描子区域划分：处理器（3）调用扫描子区域划分模块将被测物体（5）需进行扫描的二维扫描空间S平均划分为多个扫描子区域，并对多个扫描子区域的空间位置数据Wi进行同步记录；所述扫描子区域的数量为A个，其中i=1、2、3…A；
102、像素点划分：处理器（3）调用像素点划分模块将各扫描子区域均平均划分为多个像素点，并对各扫描子区域内多个像素点的空间位置数据Dij进行同步记录；各扫描子区域内所划分像素点的数量均为B个，其中j=1、2、3…B；
103、扫描输出频率编码：处理器（3）调用扫描输出频率编码模块，且按空间位置先后顺序为各扫描子区域分别设定一个扫描输出频率fi，A个扫描子区域的扫描输出频率fi均不相同且fi=0.02THz～25THz；所述处理器（3）对各扫描子区域的扫描输出频率fi同步进行记录；同时，建立每个扫描子区域内的空间位置数据Di与扫描输出频率fi之间的一一对应关系并存储记录；
步骤二、被测物体（5）、信号产生装置（1）与探测器（2）安装及远程探测信号产生：对被测物体（5）、信号产生装置（1）与探测器（2）进行安装，安装时采用将被测物体（5）和探测器（2）分别平稳放置于一个二维移动平台上且信号产生装置（1）的位置固定不动的安装方式，或者采用在所述信号产生装置（1）上安装一个带动信号产生装置（1）直线移动的移动机构且被测物体（5）和探测器（2）的位置固定不动的安装方式；同时，启动信号产生装置（1）产生等离子体，并发出内含太赫兹波的紫外荧光信号照射至被测物体（5）上；
步骤三、二维扫描：通过所述二维移动平台带动被测物体（5）和探测器（2）或者通过所述移动机构带动信号产生装置（1）以速度V0由前至后进行匀速移动，且在被测物体（5）和探测器（2）由前至后移动过程中或者在信号产生装置（1）由前至后移动过程中，通过便携式太赫兹遥感探测器由前至后对被测物体（5）连续进行二维扫描；对被测物体（5）连续进行二维扫描过程中，按照位置先后顺序由前至后对步骤一中所划分的A个扫描子区域分别进行扫描，且对A个扫描子区域的扫描方法均相同；对于A个扫描子区域中任一个扫描子区域Ai来说，需按位置先后顺序且以扫描输出频率fi对扫描子区域Ai内的B个像素点分别进行扫描，其扫描过程如下：
301、第一个像素点扫描，其扫描过程如下：
3011、扫描输出频率调整：选择与此时所扫描的扫描子区域Ai相对应的扫描输出频率fi，并通过处理器（3）将太赫兹波辐射源（1-1）和宽频带可调谐激光器（1-2）的输出频率均调整为fi；
3012、调制信号接收及光电转换与信号调制：此时照射至被测物体（5）上的内含太赫兹波的紫外荧光信号经被测物体（5）调制后，投射至所述接收元件上；所述接收元件对所述调制信号进行接收并将所接收的调制信号，同步投射至红外热释电传感器（2-4）和电荷耦合器CCD（2-5）上进行光电转换；
且进行光电转换时，所述红外热释电传感器（2-4）对所述调制信号中包含的太赫兹波进行感应，并将感应信号转换为电信号一后输至信号调制电路（2-6）进行调制；所述调制信号投射至电荷耦合器CCD（2-5）之前，先通过所述电光晶体将调制信号中包含的太赫兹波转换为可见光波，再通过电荷耦合器CCD（2-5）对经电光晶体转换后的可见光波进行感应，并将感应信号转换为电信号二后输至信号调制电路（2-6）进行调制；
3013、电信号接收及数据存储：信号调制电路（2-6）将所述电信号一和电信号二同步传送至处理器（3）并进行同步存储；且对所述电信号一和电信号二进行存储的同时，对此时所扫描像素点的空间位置数据Dij进行存储，并建立所述电信号一和电信号二分别与空间位置数据Dij之间的一一对应关系，此时j=1；
302、多次重复步骤3011至步骤3013，且按照位置先后顺序，先后完成扫描子区域Ai内所有像素点的扫描过程；
303、多次重复步骤301至步骤302，且按照位置先后顺序，先后完成被测物体（5）上A个扫描子区域内所包含A×B个像素点的扫描过程；
步骤四、信号分析处理，其分析处理过程如下：
401、快速成像并生成带有频谱特征的太赫兹波图像：所述处理器（3）调用快速成像模块一，先对步骤三中A×B个像素点扫描过程中所存储的A×B个电信号一进行汇总，再根据汇总的A×B个电信号一以及分别与各电信号一相对应的空间位置数据Dij，生成被测物体（5）的带有频谱特征的太赫兹波图像，并自带有频谱特征的太赫兹波图像中提取出被测物体（5）的太赫兹波谱曲线，同时处理器（3）将所获得带有频谱特征的太赫兹波图像输至成像显示装置（4）进行同步显示；
402、被测物体（5）的物质类型识别：所述处理器（3）调用物质类别匹配模块，将步骤401中提取出的被测物体（5）的太赫兹波谱曲线与预先建立的物质太赫兹吸收光谱库内存储的多个太赫兹波谱参考曲线进行匹配，并相应计算出被测物体（5）的太赫兹波谱曲线与所述物质太赫兹吸收光谱库中各太赫兹波谱参考曲线之间的匹配度，直至找出与被测物体（5）的太赫兹波谱曲线间的匹配度大于90%的太赫兹波谱参考曲线，再根据匹配结果对被测物体（5）的物质类型进行识别，且将识别结果输出并通过成像显示装置（4）进行同步显示；
所述太赫兹波谱参考曲线为对一种物质进行多次实验后，测试得出的该物质的太赫兹吸收光谱曲线；所述物质太赫兹吸收光谱库内存储有多个所述太赫兹波谱参考曲线以及多个所述太赫兹波谱参考曲线分别与多种物质类型之间的一一对应关系，所述物质类别匹配模块匹配得出的太赫兹波谱参考曲线对应的物质类型则为被测物体（5）的物质类型；
403、CCD图像生成及被测物体（5）形状识别：所述处理器（3）调用快速成像模块二，先对步骤三中A×B个像素点扫描过程中所存储的A×B个电信号二进行汇总，再根据汇总的A×B个电信号二生成被测物体（5）的CCD图像，同时处理器（3）将所生成的被测物体（5）CCD图像输至成像显示装置（4）进行同步显示；再根据成像显示装置（4）显示出的被测物体（5）CCD图像，判断出被测物体（5）的形状。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：步骤401中所述带有频谱特征的太赫兹波图像为空间分辨率为[S/(A×B)]的太赫兹波图像，且各扫描子区域的太赫兹波图像的频谱分辨率为(fi/B)，其中[S/(A×B)]不大于100微米，(fi/B)不大于10MHz。
6.按照权利要求4或5所述的方法，其特征在于：步骤403中对被测物体（5）的形状进行判断时，通过人工监视或者上位监控机内设置的专家系统对步骤403中生成的CCD图像进行分析，并根据分析结果判断出被测物体（5）的形状：当通过人工监视对所述CCD图像进行分析时，人为通过肉眼对所述CCD图像进行观察，并根据观察结果相应对被测物体（5）的形状进行判断，且根据判断结果对被测物体（5）的物件类型进行判断；当通过所述上位监控机内设置的专家系统对所述CCD图像进行分析时，所述上位监控机内设置的专家系统先在所述CCD图像提取出被测物体（5）的外轮廓线，并将提取出的被测物体（5）外轮廓线与内部预先建立的物件外轮廓线数据库内的多个物件外轮廓参考线进行匹配，再根据匹配结果对被测物体（5）的物件类型进行识别，且将识别结果输出并通过成像显示装置（4）进行同步显示；
所述物体外轮廓线数据库内存储有多个物件外轮廓参考线以及多个所述物件外轮廓参考线分别与多种物件类型之间的一一对应关系。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤403中对被测物体（5）的形状进行判断时，还需通过人工监视或者上位监控机内设置的专家系统对被测物体（5）的大小进行判断：当通过人工监视对被测物体（5）的大小进行判断时，人工根据步骤403中生成的被测物体（5）CCD图像，并结合移动速度V0和步骤三中通过便携式太赫兹遥感探测器由前至后对被测物体（5）连续进行二维扫描的扫描时间，对被测物体（5）的大小进行估算；
当通过上位监控机内设置的专家系统对被测物体（5）的大小进行判断时，步骤3013中对此时所扫描像素点的空间位置数据Dij进行存储的同时，对此时所扫描像素点的扫描时间tk进行存储，并建立所述电信号一和电信号二分别与扫描时间tk之间的一一对应关系；相应地，步骤403中所述上位监控机内设置的专家系统根据汇总的A×B个电信号二以及分别与各电信号二相对应的空间位置数据Dij和扫描时间tk，推算出步骤三中通过便携式太赫兹遥感探测器由前至后对被测物体（5）连续进行二维扫描的扫描时间，再根据移动速度V0和推算出的对被测物体（5）连续进行二维扫描的扫描时间换算得出被测物体（5）的大小，且所述上位监控机将识别结果输出并通过成像显示装置（4）进行同步显示。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：步骤403中通过上位监控机内设置的专家系统对被测物体（5）的大小进行判断后，所述专家系统还需调用危险等级判别模块，将被测物体（5）探测信息分别与预先建立的危险等级标准数据库内所存储的多个危险等级信息参考模板进行匹配，并根据匹配结果对被测物体（5）的危险等级进行判断，且将危险等级判断结果输出并通过成像显示装置（4）进行同步显示；所述被测物体（5）探测信息包括步骤402中识别出的物质类型以及步骤403识别判断出的物件类型和大小信息。
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