CN105404228A - 一种太赫兹实验系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太赫兹实验系统及方法，系统包括太赫兹探测装置、罩在太赫兹探测装置外侧的密封罩、用于对密封罩内的实验环境进行调节的实验环境调节装置；实验环境调节装置包括至少一种用于检测密封罩内的环境因子的环境传感器、数据采集单元、智能控制单元和环境调节单元；环境传感器设置在所述密封罩内，环境传感器通过数据采集单元与智能控制单元相连，智能控制单元的控制端与环境调节单元相连；方法包括：在太赫兹实验前，通过实验环境调节装置对密封罩内的实验环境进行调节。通过本发明提供的系统及方法，在开展太赫兹实验前，先检测密封罩内环境达标情况，使太赫兹实验误差得到有效降低，提高了实验结果的准确度。

Description

一种太赫兹实验系统及方法

技术领域

本发明涉及光学探测领域，特别是涉及一种太赫兹实验系统及方法。

背景技术

太赫兹(THz)是频率介于微波和红外波段之间的电磁波，其频率范围在0.1～10THz范围(波长在30μm～3mm范围)，具有频率高、分辨率高、能量小、不会对物质产生破坏作用等优点，可用来分析物质成分、结构及内部分子间相互作用。THz光谱的多种独特性质决定了它成为傅立叶变换红外光谱、X射线技术及近红外光谱技术的互补技术，甚至在某些方面取代这些技术，因此近年来被广泛应用于探测物质在该波段的光学特性、材料组成和结构变化的鉴定中。

太赫兹实验属于光学实验，对实验环境的要求较高。由于THz对水分等极性分子、有毒气体大分子和空气中固体颗粒物等存在较强的吸收、散射等相互作用，在开展太赫兹光谱测量实验时，环境中的水分等极性分子、有毒气体大分子和空气中固体颗粒物都会对测量实验结果造成影响，因此如何顺利的开展太赫兹实验，有效降低太赫兹实验误差是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何保证太赫兹实验的顺利开展，有效降低太赫兹实验误差，提高实验结果的准确度。

为此目的，本发明提出以下技术方案。

一方面，本发明提供一种太赫兹实验系统，包括太赫兹探测装置、罩在所述太赫兹探测装置外侧的密封罩以及用于对所述密封罩内的实验环境进行调节的实验环境调节装置；所述实验环境调节装置包括：

至少一种环境传感器，所述环境传感器设置在所述密封罩内，用于检测密封罩内环境因子对应的环境数据；

数据采集单元，连接所述环境传感器，用于采集所述环境传感器检测的环境数据；

环境调节单元，连接所述密封罩，用于对密封罩内的实验环境进行调节；

智能控制单元，分别连接所述数据采集单元和环境调节单元，用于根据环境采集单元采集的环境数据，判断所述密封罩内环境因子达标情况，控制所述环境调节单元对所述密封罩内的实验环境进行调节。

可选地，所述环境传感器包括温度传感器、湿度传感器和固体颗粒物浓度传感器，所述温度传感器、湿度传感器和固体颗粒物浓度传感器分别与数据采集单元相连。

具体地，所述密封罩的罩体上设置有空气出口和空气入口；

所述环境调节单元包括气泵、多根空气管路和至少一个空气过滤模块，所述气泵、空气过滤模块两端均设有空气管路，所述气泵的进气端与所述空气出口连接，气泵的出气端与所述空气过滤模块的一端相连，空气过滤模块的另一端与所述空气入口相连。

优选地，所述空气过滤模块为三个，包括第一空气过滤模块、第二空气过滤模块和第三过滤模块，所述气泵的出气端与所述第一空气过滤模块的输入端相连，第一空气过滤模块的输出端与第二空气过滤模块的输入端相连，第二空气过滤模块的输出端与第三空气过滤模块的输入端相连，第三空气过滤模块的输出端连接所述空气入口。

优选地，所述第二空气过滤模块的输出端还连接所述空气入口，所述第二空气过滤模块的输出端与所述空气入口之间设有第一电磁阀；所述第三空气过滤模块的输出端与所述空气入口之间设有第二电磁阀。

具体地，所述智能控制单元包括：

环境因子阀值设置模块，用于设置环境因子的阀值；

判断模块，用于判断所述密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的环境因子达标情况；

环境调节控制模块，用于控制环境调节单元对所述密封罩内的实验环境进行调节；

环境调节单元故障检测模块，用于检测环境调节单元的故障情况，并在环境调节单元出现故障时，控制报警。

另一方面，本发明还提供一种太赫兹实验方法，包括：在利用太赫兹探测装置进行太赫兹实验前，通过实验环境调节装置对所述密封罩内的实验环境进行调节，当所述密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的环境因子对应的环境数据在预设环境因子阀值范围内时，进行太赫兹实验。

具体地，所述通过实验环境调节装置对所述密封罩内的实验环境进行调节的步骤包括：

通过固体颗粒物浓度传感器、温度传感器、湿度传感器分别检测密封罩内空气中的固体颗粒物浓度、空气温度、空气湿度，得到固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据；

数据采集单元采集所述固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据，并将所述采集的数据转发至智能控制单元；

智能控制单元中的判断模块根据所述采集的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据，计算密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据，并与预设的固体颗粒物浓度阀值、温度阀值、湿度阀值进行比较，当密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据中有至少一种数据未在预设的环境因子阀值范围内时，控制环境调节单元中的气泵运行，结合空气过滤模块对所述密封罩内的实验环境进行调节。

优选地，所述智能控制单元中的判断模块计算密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据是采用流体力学模型进行计算的，包括：

对所述密封罩内的空间区域进行网格化，并设置边界条件；

采用与所述环境因子对应的流体力学模型，计算所述密封罩内任一区域的参数分布；

根据所述计算出的参数分布以及传感器所在位置采集的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据，计算密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据。

优选地，所述在通过实验环境调节装置对所述密封罩内的实验环境进行调节的过程中，还包括：

检测实验调节装置中环境调节单元的故障情况，当所述环境调节单元出现故障时，控制报警。

本发明的有益效果为：

本发明提供的太赫兹实验系统及方法，由于设置了实验环境调节装置，在开展太赫兹实验前，先通过环境传感器检测密封罩内的环境因子，得到相应的环境数据，再由智能控制单元根据环境采集单元采集的环境数据，判断密封罩内环境因子达标情况，控制环境调节单元对密封罩内影响实验的环境因子进行反复调节，有效改善了太赫兹实验环境，为后续太赫兹实验数据的有效获取提供了保障，使太赫兹实验误差得到有效降低，提高了实验结果的准确度。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了本发明太赫兹实验系统的原理图；

图2示出了图1中实验环境调节装置的原理图；

图3示出了图2中环境调节单元的原理图；

图4示出了本发明太赫兹实验方法的流程图；

图中，1-密封罩，2-太赫兹探测装置，

3-湿度传感器，4-固体颗粒物浓度传感器，

5-温度传感器，6-数据采集单元，

7-智能控制单元，8-环境调节单元，

9-第一空气过滤单元，10-第二空气过滤单元，

11-第三空气过滤单元，12-触摸显示屏，

13-空气出口，14-空气入口，

15-气泵，16-第一电磁阀，

17-第二电磁阀，18-报警器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

图1为本发明太赫兹实验系统的原理图，如图1所示，该系统包括太赫兹探测装置2、罩在太赫兹探测装置2外侧的密封罩1以及用于对密封罩1内的实验环境进行调节的实验环境调节装置。

其中，如图1、图2所示，实验环境调节装置包括：

至少一种环境传感器，环境传感器设置在密封罩1内，用于检测密封罩1内环境因子对应的环境数据；

数据采集单元6，连接环境传感器，用于采集环境传感器检测的环境数据；

环境调节单元8，连接密封罩1，用于对密封罩1内的实验环境进行调节；

智能控制单元7，分别连接数据采集单元6和环境调节单元8，用于根据环境采集单元6采集的环境数据，判断密封罩1内环境因子达标情况，控制环境调节单元8对密封罩1内的实验环境进行调节。

本发明实施例由于设置了实验环境调节装置，在开展太赫兹实验前，通过环境传感器检测密封罩1内的环境因子，得到相应的环境数据，再由智能控制单元7根据环境采集单元6采集的环境数据，判断密封罩1内环境因子达标情况，控制环境调节单元8对密封罩1内影响实验的环境因子进行反复调节，有效改善了太赫兹实验环境，为后续太赫兹实验数据的有效获取提供了保障，使太赫兹实验误差得到有效降低，提高了实验结果的准确度。

具体实施时，密封罩1可以采用玻璃罩，以保证太赫兹探测装置在实际实验进行时，免受外界环境的影响。由于太赫兹实验会使用激光器发射激光，优选地，本发明实施例的密封罩1采用金属罩，不仅具有良好的密封性，且能屏蔽激光向外的辐射，消除激光对外的安全隐患，另外，也能避免外界电磁波辐射对太赫兹实验造成的干扰。

环境传感器可以根据实际进行太赫兹实验时，密封罩1内的环境因子进行设置，如在实验室内进行太赫兹实验时，密封罩1内影响实验的环境因子主要包括空气中的水、空气温度和固体颗粒物，此时，在密封罩1内可以设置温度传感器5、湿度传感器3和固体颗粒物浓度传感器4，分别用于检测密封罩1内的空气温度、空气湿度和空气中固体颗粒物浓度。温度传感器5、湿度传感器3和固体颗粒物浓度传感器4分别与数据采集单元6相连，通过数据采集单元6实时采集温度数据、湿度数据和固体颗粒物浓度数据，并将采集到的数据发送至智能控制单元7。

具体实施时，密封罩1的罩体上会设置空气出口13和空气入口14，以便于实验环境调节装置对密封罩1内的实验环境进行调节。

如图3所示，环境调节单元8包括气泵15、多根空气管路和空气过滤模块，气泵15、空气过滤模块两端均设有空气管路，气泵15的进气端与空气出口13连接，气泵15的出气端与空气过滤模块的一端相连，空气过滤模块的另一端与空气入口14相连。通过气泵15将密封罩1内的空气从空气出口13抽出，抽出的空气经环境调节单元8中的空气过滤模块过滤后，从空气入口14再返回至密封罩1内，实现对密封罩1内空气的封闭式循环过滤。

空气过滤模块可以为一个，如直接采用图3中的第二空气过滤模块10来实现密封罩1内空气的净化。第二空气过滤模块10中包括固体颗粒物过滤子模块、温度调节子模块和除水子模块，通过固体颗粒物过滤子模块吸收空气中的细小固体颗粒物，通过温度调节子模块来调节空气中的温度，通过除水子模块去除空气中的水分，从而得到净化后的空气。但由于空气中往往存在直径较大的固体颗粒物，直接通过第二空气过滤模块10，容易出现直径较大的固体颗粒物堵塞各子模块的情况。优选地，空气过滤模块选用两个，包括第一空气过滤模块9和第二空气过滤模块10，气泵15的出气端与第一空气过滤模块9的输入端相连，第一空气过滤模块9的输出端与第二空气过滤模块10的输入端相连，第二空气过滤模块10的输出端连接空气入口14，通过第一空气过滤模块9对空气进行粗过滤，再通过第二空气过滤模块10对经过粗过滤的空气进行精细过滤，如此分级进行，能防止第二空气过滤模块堵塞的情况，提高第二空气过滤模块中各子模块的使用寿命，且能提高密封罩1内空气的净化效率。第一空气过滤模块9可以采用理化材料，如活性炭，实现物理吸附，当然也可以采用化学物质，通过化学反应实现化学吸附。

上述第二空气过滤模块10中固体颗粒物过滤子模块、温度调节子模块和除水子模块的先后顺序可以自由设置，但考虑到在温度对空气中的固体颗粒物和水分存在影响，优选的，第二空气过滤模块中各子模块的位置关系如下：第一空气过滤模块9的输出端与第二空气过滤模块10中固体颗粒物过滤子模块的输入端相连，固体颗粒物过滤子模块的输出端与温度调节子模块的输入端相连，温度调节子模块的输出端与除水子模块的输入端相连，除水子模块的输出端连接空气入口14。

需要说明的是，由于环境传感器可以根据实际进行太赫兹实验时，密封罩1内的环境因子进行设置，因此，第二空气过滤模块10中的子模块也可以根据实际需求进行增加，如在密封罩1内设置压力传感器时，第二空气过滤模块10中也可对应的增加压力调节子模块等。

当在室外复杂环境下开展太赫兹实验时，由于室外的复杂环境还会存在其他影响实验的环境因子，如在农业环境中，空气中会存在甲烷等极性气体，为了保证太赫兹实验能在室外正常有效的进行，优选地，上述环境传感器还包括甲烷传感器，用于实时检测密封罩1内的甲烷等极性气体，上述空气过滤模块还包括第三空气过滤模块11，用于在室外复杂环境下进行实验时，对密封罩1内可能存在的甲烷等极性气体进行过滤，第三空气过滤模块11的输入端与第二空气过滤模块10的输出端相连，第三空气过滤模块11的输出端连接空气入口14。

由于第三空气过滤模块11是在室外复杂环境下进行太赫兹实验时才会启用，为了实现第三空气过滤模块11的灵活控制，优选地，在第二空气过滤模块10的输出端与空气入口14之间设置第一电磁阀16，在第三空气过滤模块11的输出端与空气入口14之间设置第二电磁阀17，以控制第三空气过滤模块11对空气的过滤。当在室内简单环境下进行太赫兹实验时，控制打开第一电磁阀16、关闭第二电磁阀17，此时，空气无法从第三空气过滤模块11进入空气入口14，第三空气过滤模块11不对空气产生净化作用；当在室外复杂环境下进行太赫兹实验时，控制关闭第一电磁阀16、打开第二电磁阀17，此时，空气需要经过第三空气过滤模块11的过滤后，才能进入空气入口14，使第三空气过滤模块11对空气产生净化作用。

由于环境调节单元8中的空气过滤模块在使用一段时间后，会出现故障，因此，需要及时的更换空气过滤模块。由于第一空气过滤模块9用于对空气进行粗过滤，第二空气过滤模块10用于对空气中具体的环境因子逐个进行精细过滤，因此，针对第一空气过滤模块9采用定期更换的方式，针对第二空气过滤模块10，由智能控制单元7进行故障检测，控制报警来是实现更换，能提高第二空气过滤模块10中各子模块的利用率。

不难理解的是，实验环境调节装置还包括触摸显示屏12、报警器18和多个旋钮(图中未示出)，通过触摸显示屏12可以设置环境因子阀值，以及显示采集的环境数据，通过报警器18可以实现报警功能，通过调节旋钮，可以控制气泵开关，或气泵的运转速率，进而控制气体抽取速率，以及控制第一电磁阀16、第二电磁阀17的开或关等。

环境调节单元8对密封罩1内环境因子的调节可以是手动控制的方式，即实验操作员根据触摸显示屏12上显示的实时环境数据，对环境调节单元8进行手动控制，如控制气泵15的运转等。为了实现太赫兹实验环境的智能化自动调节，也可以由智能控制单元7根据采集的环境数据，判断该密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的环境因子达标情况，来自动控制环境调节单元8对密封罩1内环境因子进行调节。

智能控制单元7是实验环境调节装置实现对密封罩1内环境因子自动化调节的关键部件，具体的，智能控制单元7包括：

环境因子阀值设置模块，用于设置环境因子的阀值；

判断模块，用于判断密封罩1内太赫兹探测装置2中样品测定区的环境因子达标情况；

环境调节控制模块，用于控制环境调节单元8对密封罩1内的实验环境进行调节；

环境调节单元故障检测模块，用于检测环境调节单元的故障情况，并在环境调节单元出现故障时，控制报警。

需要说明的是，密封罩1内放置有太赫兹探测装置2，太赫兹探测装置2的实验原理与现有的太赫兹电光取样探测原理相同，本发明不进行具体描述。在样品放置区上方设有一活动开口，即样品测定区，用于样品测试。在太赫兹实验前，样品测定区附近的环境因子对应的环境数据在预设环境因子阀值范围内时，才能提高实验结果的准确性。

实验环境调节装置具体实施时，环境因子的阀值是根据样品的测试要求进行设置的，包括但不限于固体颗粒物浓度阀值、温度阀值、湿度阀值。

判断模块对密封罩1内太赫兹探测装置中样品测定区的环境因子的达标情况进行判断的方法可以为：

将数据采集单元6实时采集的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据与预设的固体颗粒物浓度阀值、温度阀值、湿度阀值进行比较，当采集的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据中有至少一种数据未在预设的环境因子阀值范围内时，向环境调节控制模块反馈密封罩1内太赫兹探测装置中样品测定区的环境因子不达标的信息。

判断模块采用此种判断方式，为了提高判断太赫兹探测装置中样品测定区的环境数据达标情况的准确性，优选地，将环境传感器设置在密封罩1的空气出口13附近，因为根据空气流动规律，空气入口14附近的空气是最先实现替换的，而空气出口13附近的空气是最后实现替换的，若空气出口13附近空气的环境数据达标，太赫兹探测装置中样品测定区的环境数据也会达标。

环境调节控制模块根据判断模块的判断结果，进而控制环境调节单元8对所述密封罩1内的实验环境进行调节。对环境调节单元8的控制包括：控制气泵15的运转、控制第一电磁阀16、第二电磁阀17的开关等。

环境调节单元故障检测模块检测故障情况的具体方法为：在环境调节单元8对密封罩1内的实验环境进行调节的过程中，若某个环境传感器采集的某环境因子对应的环境数据在某个较长时间间隔t内持续保持不变或在环境传感器测量精度范围内，且未在预设的环境因子阀值范围内时，则说明环境调节单元中对该环境因子进行调节的子模块出现了故障，此时，环境调节单元故障检测模块控制自动报警，提醒操作者及时的更换相应的子模块。

由于密封罩1内空气处于流动状态，任何一处的空气湿度、固体颗粒物浓度、空气温度等环境因子的数值均可用流体力学模型进行分析，从而可以获得密封罩1内空气参数分布，优选地，判断模块对密封罩1内环境因子的达标情况进行判断还可以是：

根据流体力学模型，求出密封罩1内样品测定区空气的固体颗粒物浓度数据、温度数据和湿度数据；

将该样品测定区的环境数据与预设的固体颗粒物浓度阀值、温度阀值、湿度阀值进行比较，从而判断出达标情况。

根据流体力学模型，求出密封罩1内样品测定区空气的固体颗粒物浓度数据、温度数据和湿度数据的方法为：

首先，对密封罩1内空间区域进行网格化，并设置边界条件，该边界条件包括出口位置、入口位置、区域尺寸、抽取速率等；

然后，针对不同的环境参数，采用不同的数学模型进行建模，如单纯的空气流动使用湍流模型，温度传导、扩散计算需考虑热力学模型，固体颗粒物扩散需考虑两相流计算模型等，可计算出密封罩1内空间区域任一点的参数分布情况；

最后，根据参数分布情况和传感器布置点处实时采集的环境数据，可以反求出样品测定区处的空气湿度、固体颗粒物浓度、空气温度等环境因子对应的环境数据。

结合流体力学模型，根据环境传感器实时检测的数据，通过流体力学模型便能计算出密封罩内任一区域任一点的环境因子对应的环境数据，当然包括样品测定区的环境因子对应的环境数据，因此，此种方式，环境传感器的设置位置不再受到限制，即环境传感器可以设置在密封罩1内的任何位置处，且针对相同环境因子，只需设置一个该环境因子对应的环境传感器，如针对温度，只需在密封罩内设置一个温度传感器，而无需为了检测密封罩内多个位置的温度数据，而设置多个温度传感器。

以下通过具体实例说明智能控制单元7控制环境调节单元8对密封罩1内的实验环境进行调节的过程，以及智能控制单元7控制报警以提醒实验操作员更换环境调节单元8中某个过滤子模块的过程。

在环境调节单元8对密封罩1内的实验环境进行调节的过程中，假设实验操作者在太赫兹实验前对空气湿度、固体颗粒物浓度、空气温度等环境因子阀值分别设置为：H₁，H₂，H₃，…，H_n，根据各环境因子对应环境传感器测得并依据流体力学模型计算出的样品测定区的上述环境因子实时数值分别为h₁，h₂，h₃，…，h_n，上述环境因子允许的测量值浮动范围分别为m₁，m₂，m₃，…，m_n，该测量值浮动范围由传感器本身性能(如环境传感器测量精度)和操作者对环境的特定要求来确定。根据以下式子进行判断：

|H₁-h₁|≤m₁，|H₂-h₂|≤m₂，|H₃-h₃|≤m₃，…，|H_n-h_n|≤m_n，当上述式子同时满足时，控制气泵关闭，即控制环境调节单元停止调节，可进行太赫兹实验，否则，控制气泵打开，即控制环境调节单元继续进行调节。

假设实验操作者在太赫兹实验前对空气湿度、固体颗粒物浓度、空气温度等环境因子阀值分别设置为：H₁，H₂，H₃，…，H_n，在T₁时刻根据各环境因子对应环境传感器测得并依据流体力学模型计算出的样品测定区的上述环境因子实时数值分别为h₁，h₂，h₃，…，h_n，在T₁时刻后的T₂时刻根据各环境因子对应环境传感器测得并依据流体力学模型计算出的样品测定区的上述环境因子实时数值分别为h₁’，h₂’，h₃’，…，h_n’，上述环境因子对应的过滤子模块分别为U₁，U₂，U₃，…，U_n，上述环境因子允许的测量值浮动范围分别为m₁，m₂，m₃，…，m_n，根据以下式子进行判断：

|h₁’－h_i|≤m_i，|h_i’－H_i|＞m_i，其中i＝1，2，…，n，若在T₁与T₂时间间隔内，该两式同时成立，则说明环境调节单元中与某个环境因子对应的过滤子模块U_i出现故障，智能控制单元控制报警，提醒实验操作员更换环境调节单元8中过滤子模块U_i。

图4为本发明实施例提供的太赫兹实验方法的流程图，如图4所示，该方法包括：

S1，通过实验环境调节装置对密封罩内的实验环境进行调节；

S2，当密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的环境因子对应的环境数据在预设环境因子阀值范围内时，进行太赫兹实验。

具体地，上述步骤S1具体包括：

S11，通过固体颗粒物浓度传感器、温度传感器、湿度传感器分别检测密封罩内空气中的固体颗粒物浓度、空气温度、空气湿度，得到固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据；

S12，数据采集单元采集步骤S11中的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据，并将采集的数据转发至智能控制单元；

S13，智能控制单元中的判断模块根据采集的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据，计算密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据，并与预设的固体颗粒物浓度阀值、温度阀值、湿度阀值进行比较，当密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据中有至少一种数据未在预设的环境因子阀值范围内时，控制环境调节单元中的气泵运行，结合空气过滤模块对密封罩内的实验环境进行调节。

反复执行上述步骤，直到密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据全部都在预设的环境因子阀值范围内，此时，控制环境调节单元停止对密封罩内的实验环境进行调节，进行太赫兹实验。

具体地，上述步骤S13中，环境调节单元对密封罩内的实验环境进行调节包括：

S131，通过气泵对密封罩内的空气进行抽气，使密封罩内的空气从密封罩的罩体上的空气出口进入环境调节单元的空气过滤模块，由环境调节单元的空气过滤模块对空气进行过滤；

S1311，通过环境调节单元的第一空气过滤模块对空气进行粗过滤；

S1312，通过环境调节单元的第二空气过滤模块对经过粗过滤的空气依次进行精细过滤，包括固体颗粒物过滤子模块吸收空气中的固体颗粒物、温度调节子模块调节空气温度、除水子模块将空气中的水分去除；

S132，将经过精细过滤后的空气通过空气管路从密封罩的罩体上的空气入口送入密封罩内。

当在室外复杂环境下开展太赫兹实验时，上述步骤S131还包括：

S1313，通过环境调节单元的第三空气过滤模块对空气再进行一次精细过滤，如当在复杂环境下进行实验，密封罩内存在甲烷等极性气体时，第三空气过滤模块用于对甲烷进行过滤。

具体地，上述步骤S13中，智能控制单元中的判断模块计算密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据是采用流体力学模型进行计算的，包括：

S131’，对密封罩内的空间区域进行网格化，并设置边界条件；

S132’，采用与环境因子对应的流体力学模型，计算密封罩内任一区域的参数分布；

S133’，根据计算出的参数分布以及传感器所在位置采集的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据，计算密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据。

优选地，在通过实验环境调节装置对密封罩内的实验环境进行调节的过程中，还包括：

通过智能控制单元中的环境调节单元故障检测模块，实时检测环境调节单元的故障情况，当环境调节单元出现故障时，控制报警，提醒操作者及时的更换相应的子模块。

故障检测的方法为：在环境调节单元对密封罩内的实验环境进行调节的过程中，若某个环境传感器采集的某环境因子对应的环境数据在某个较长时间间隔t内持续保持不变或在环境传感器测量精度范围内，且未在预设的环境因子阀值范围内时，则说明环境调节单元中对该环境因子进行调节的子模块出现了故障。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种太赫兹实验系统，包括太赫兹探测装置、罩在所述太赫兹探测装置外侧的密封罩，其特征在于，还包括用于对所述密封罩内的实验环境进行调节的实验环境调节装置；所述实验环境调节装置包括：

至少一种环境传感器，所述环境传感器设置在所述密封罩内，用于检测密封罩内环境因子对应的环境数据；

数据采集单元，连接所述环境传感器，用于采集所述环境传感器检测的环境数据；

环境调节单元，连接所述密封罩，用于对密封罩内的实验环境进行调节；

智能控制单元，分别连接所述数据采集单元和环境调节单元，用于根据环境采集单元采集的环境数据，判断所述密封罩内环境因子达标情况，控制所述环境调节单元对所述密封罩内的实验环境进行调节。

2.根据权利要求1所述的太赫兹实验系统，其特征在于，所述环境传感器包括温度传感器、湿度传感器和固体颗粒物浓度传感器，所述温度传感器、湿度传感器和固体颗粒物浓度传感器分别与数据采集单元相连。

3.根据权利要求2所述的太赫兹实验系统，其特征在于，所述密封罩的罩体上设置有空气出口和空气入口；

所述环境调节单元包括气泵、多根空气管路和至少一个空气过滤模块，所述气泵、空气过滤模块两端均设有空气管路，所述气泵的进气端与所述空气出口连接，气泵的出气端与所述空气过滤模块的一端相连，空气过滤模块的另一端与所述空气入口相连。

4.根据权利要求3所述的太赫兹实验系统，其特征在于，所述空气过滤模块为三个，包括第一空气过滤模块、第二空气过滤模块和第三空气过滤模块，所述气泵的出气端与所述第一空气过滤模块的输入端相连，第一空气过滤模块的输出端与第二空气过滤模块的输入端相连，第二空气过滤模块的输出端与第三空气过滤模块的输入端相连，第三空气过滤模块的输出端连接所述空气入口。

5.根据权利要求4所述的太赫兹实验系统，其特征在于，所述第二空气过滤模块的输出端还连接所述空气入口，所述第二空气过滤模块的输出端与所述空气入口之间设有第一电磁阀；所述第三空气过滤模块的输出端与所述空气入口之间设有第二电磁阀。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的太赫兹实验系统，其特征在于，所述智能控制单元包括：

环境因子阀值设置模块，用于设置环境因子的阀值；

判断模块，用于判断所述密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的环境因子达标情况；

环境调节控制模块，用于控制环境调节单元对所述密封罩内的实验环境进行调节；

环境调节单元故障检测模块，用于检测环境调节单元的故障情况，并在环境调节单元出现故障时，控制报警。

7.一种太赫兹实验方法，其特征在于，在利用太赫兹探测装置进行太赫兹实验前，通过实验环境调节装置对所述密封罩内的实验环境进行调节，当所述密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的环境因子对应的环境数据在预设环境因子阀值范围内时，进行太赫兹实验。

8.根据权利要求7所述的太赫兹实验方法，其特征在于，所述通过实验环境调节装置对所述密封罩内的实验环境进行调节的步骤包括：

通过固体颗粒物浓度传感器、温度传感器、湿度传感器分别检测密封罩内空气中的固体颗粒物浓度、空气温度、空气湿度，得到固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据；

数据采集单元采集所述固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据，并将所述采集的数据转发至智能控制单元；

智能控制单元中的判断模块根据所述采集的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据，计算密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据，并与预设的固体颗粒物浓度阀值、温度阀值、湿度阀值进行比较，当密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据中有至少一种数据未在预设的环境因子阀值范围内时，控制环境调节单元中的气泵运行，结合空气过滤模块对所述密封罩内的实验环境进行调节。

9.根据权利要求8所述的太赫兹实验方法，其特征在于，所述智能控制单元中的判断模块计算密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据是采用流体力学模型进行计算的，包括：

对所述密封罩内的空间区域进行网格化，并设置边界条件；

采用与所述环境因子对应的流体力学模型，计算所述密封罩内任一区域的参数分布；

根据所述计算出的参数分布以及传感器所在位置采集的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据，计算密封罩内太赫兹探测装置中样品测定区的固体颗粒物浓度数据、温度数据、湿度数据。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的太赫兹实验方法，其特征在于，所述在通过实验环境调节装置对所述密封罩内的实验环境进行调节的过程中，还包括：

检测实验调节装置中环境调节单元的故障情况，当所述环境调节单元出现故障时，控制报警。