CN108267462B - 一种太赫兹连续波扫描成像系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太赫兹连续波扫描成像系统及方法，包括矢量网络分析仪，所述矢量网络分析仪分别连接至扩频模块、扫描台及上位机，所述扫描台还连接至上位机；扩频模块防止在升降台上，所述升降台用于调节扩频模块距离测试样品的水平、垂直位置；扫描台上固定有测试样品；上位机通过配置测试样品扫描参数、发送扫描指令、控制扫描台的运动；所述上位机完成矢量网络分析仪的参数设置、S参数的读取及测试样品扫描成像显示。本发明上位机不需要和扫描台进行交互通信获取采样点的位置坐标，上位机通过行扫描点数控制、数据重排、灰度值动态拉伸等方法实现灰度图像，简化了通信环节，缩短了系统扫描时间，提高了成像效率。

Description

一种太赫兹连续波扫描成像系统及方法

技术领域

本发明涉及太赫兹波成像技术领域，特别是涉及一种太赫兹连续波扫描成像系统及方法。

背景技术

太赫兹波(Terahertz Wave，简称THz)通常指的是频率在0.1～10THz(波长在0.03mm～3mm)之间的电磁波，它可以穿透绝大多数的非极性材料，对不透明的非极性物质成像，检测其内部结构和缺陷。

太赫兹连续波扫描成像系统，多是采用固态电子倍频的方法来产生太赫兹源。将信号源、锁相源、驱动器、倍频器、耦合器、混频器、检波器等光电子器件集成到一起实现太赫兹波的收、发功能。该系统集成度高、但输出的太赫兹波束带宽较窄，多用于点频成像，无法获取测试样品的频谱特性。

使用微波矢量网络分析仪和扩频模块可以实现太赫兹波的发射及回波信号的接收，但在S参数(S11、S21、S12、S22)的测量过程中，一般需要手动设置矢量网络分析仪的各种参数；若要实现成像算法，还需要通过移动存储设备将信号数据拷贝到计算机上进行分析和计算，操作效率比较较低。同时，反复对矢量网络分析仪进行人工操作、数据拷贝容易造成仪器的磨损，不利用仪器的保护。

现有的采用S参数的太赫兹连续波连续扫描成像系统，在测试样品采样点瞬间，计算机读取S参数通常采用软件触发模式、随机读取，每个扫描点数据采集时序都滞后于位置时序，不能有效保证采样点采集时序与样品扫描步进时序的同步性。

现有的机械式扫描方式实现太赫兹连续波成像系统，为了提高图像分辨率，无论连续扫描模式或者逐点扫描模式，上位机都需要和扫描台进行双向通信获取采样点的位置坐标，增加了上位机任务进程，延长了系统扫描时间，导致扫成像效率降低。

总之，现有的太赫兹连续波扫描成像系统存在诸多问题，无法满足现有的需求，亟需一种新型的太赫兹连续波扫描成像系统。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供了一种太赫兹连续波扫描成像系统，实现了采样点S参数外部触发控制、自动采集，测试样品连续扫描扫频成像功能，它具有系统扩展灵活、性能稳定，减少仪器磨损，自动化程度高，成像效率高的优点。

一种太赫兹连续波扫描成像系统，包括矢量网络分析仪，所述矢量网络分析仪分别连接至扩频模块、扫描台及上位机，所述扫描台还连接至上位机；

所述扩频模块放置在升降台上，所述升降台用于调节扩频模块距离测试样品的水平、垂直位置；

所述扫描台上固定有测试样品，由扫描台驱动实现测试样品二维平面内连续运动；在测试样品扫描过程中，每扫过一个设定的步距，扫描台输出一个电平脉冲信号，该脉冲信号传输到矢量网络分析仪的触发信号输入端口；

所述上位机通过配置测试样品扫描参数、发送扫描指令、控制扫描台的运动；所述上位机完成矢量网络分析仪的参数设置、S参数的读取及测试样品扫描成像显示。

进一步的，所述矢量网络分析仪提供射频信号源和本振信号源，包含至少两个信号输出端口、一个参考信号接收机端口、一个测量信号接收机端口、一个触发信号输入端口。

进一步的，所述扩频模块将矢量网络分析仪提供的射频信号进行功放、倍频处理，倍频到太赫兹波段，并通过收发共用喇叭天线发射至测试样品，收发共用喇叭天线接收测试样品反射回来的太赫兹波回波信号；

所述扩频模块将部分太赫兹源信号与本振信号进行混频后获取中频信号作为参考信号输出至微波矢量网络分析仪参考中频接收机端；

所述扩频模块将接收的回波信号与本振信号进行混频后获取中频信号作为测量信号传输至微波矢量网络分析仪测量信号接收机端口；

矢量网络分析仪将测量信号与参考信号对比后测得S参数。

本发明的目的之二是公开了一种太赫兹连续波扫描成像方法，包括以下步骤：

步骤(1)：确认扩频模块收发共用喇叭天线与测试样品水平距离，确认LAN口连接了上位机与矢量网络分析仪，确认串口线连接了上位机与扫描台；

步骤(2)：运行上位机界面程序，确认上位机查找到矢量网络分析仪，确认上位机和扫描台进行串口握手通信；

步骤(3)：设置相关参数，所述相关参数包括矢量网络分析仪参数：起始频率F_s、终止频率F_t、频率点数F_n、触发模式、S参数变量，测试样品扫描参数：样品长度L、宽度W、扫描步距S、扫描速度档位；

步骤(4)：判断参数是否设置成功，如果设置成功，上位机程序界面中会显示设置的数值，如果设置失败，则不显示设置数值，解决通信故障后返回步骤(3)；

步骤(5)：扫描台零点校准，校准完成将样品定位至扫描区起点，所述扫描区起点坐标：(L/2,W/2)；

步骤(6)：微调升降台，将扩频模块收发共用喇叭天线垂直方向对齐样品扫描起点，水平方向距离测试样品在设定的距离内；

步骤(7)：上位机发送扫描开始指令、样品逐行连续扫描开始；

步骤(8)：在步骤(7)的同时，上位机开始读取矢量网络分析仪测试的每个扫描步距点的S参数，S参数具体为S11；

步骤(9)：上位机对接收的数据进行处理，截取S11幅值，计算与每个S11对应的F_n个频率数值，绘制S11频谱曲线、保存数据；

步骤(10)：扫描结束，对比测试样品缺陷在不同频段下灰度图像，确定图像分辨率最高的频率数值。

进一步的，所述步骤(5)的具体步骤：

步骤(5-1)：设置回零方向参数：X轴回零方向、Y轴回零方向；

步骤(5-2)：按照设定的回零方向，扫描台X轴、Y轴向零点方向运动，所述零点为扫描台X轴中心点与Y轴中心点的交点；

步骤(5-3)：到达零点后，扫描台X、Y轴坐标清零；

步骤(5-4)：继续运动至样品扫描区起点(L/2,W/2)处，扫描台停止运动。

进一步的，所述步骤(7)的具体步骤：

步骤(7-1)：扫描台X轴带动样品从L/2处向左运动；

步骤(7-2)：X轴每扫过一个步距S输出一个脉冲信号；

步骤(7-3)：样品运动至-L/2处，X轴停止运动；

步骤(7-4)：扫描台带动样品沿Y轴向下运动一个步距S，Y轴停止运动；

步骤(7-5)：X轴带动样品从-L/2处向右运动，运动至L/2处，X轴停止运动；

步骤(7-6)：扫描台带动样品沿Y轴向下运动一个步距S，Y轴停止运动；

步骤(7-7)：重复步骤(7-1)～步骤(7-6)，样品做逐行扫描，当∑S＞W时，循环停止，扫描台停止运动，样品扫描完成。

进一步的，所述步骤(8)的具体步骤：

步骤(8-1)：上位机发送读取数据的指令；

步骤(8-2)：矢量网络分析仪判断触发信号输入端口是否有脉冲信号，如果有进行下一步，如果没有则继续等待；

步骤(8-3)：矢量网络分析仪采集S参数数据，然后上传上位机；

步骤(8-4)：上位机接收矢量网络分析仪上传数据，重复步骤(8-2)～步骤(8-3)，直至样品扫描结束时，循环停止。

进一步的，所述步骤(9)的具体步骤：

步骤(9-1)：上位机将接收S11数据保存为字符串；

步骤(9-2)：在字符串中从首字符位置查找分隔符”,”，记录第一个分隔符在字符串中位置存储在数组Pose[0]中，记录第二个分隔符在字符串中位置存储在数组Pose[1]中，依次查找，记录第i+1个分隔符位置存储在数组Pose[i]中，直至查找到字符串结束符，查找结束；

步骤(9-3)：根据首字符位置和字符长度截取每个频点的S11幅值；

步骤(9-4)：计算每个S11对应的频率F_K，公式为：

步骤(9-5)：绘制S11频谱曲线；

步骤(9-6)：将F_K、S11以二进制格式保存到N.bin文件中，所述N为文件序号，和扫描点数一一对应，N初始化数值为1，根据扫描进度依次递增。

进一步的，所述步骤(9-3)中，关于字符位置和字符长度的计算为：

进一步的，所述步骤(10)的具体步骤：

步骤(10-1)：读取全部扫描数据文件N.bin文件，N＝1,2……，将相同频率F_k的S11提取出来按行重新组合保存到新文件F_k-N.bin文件中，K＝1,2,…F_n，控制文件中每行数据个数RN与样品行扫描点数一致，所述数据个数，

步骤(10-2)：读取F_k-N.bin文件中偶数行数据，进行数据重排，重排规则为：以中间的数据点为对称轴，左右两侧数据互相交换，交换后覆盖原行数据；

步骤(10-3)：读取数据重排后F_k-N.bin文件中的S11幅值；

步骤(10-4)：为提高图像对比度，将S11幅值转换为灰度级数据时进行拉伸处理；

步骤(10-5)：绘制灰度图像，保存为位图；

步骤(10-6)：对比测试样品缺陷在不同频段下灰度图像效果，确定图像分辨率最高的频率数值。

进一步的，所述步骤(10-4)中，拉伸公式为：

式中，G₂是拉伸后灰度值、G₁是拉伸的灰度等级、S11_k是第K个S11幅值、S11_min是S11幅值最小值、S11_max是S11幅值最大值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明提供的太赫兹连续波成像系统，矢量网络分析仪与不同型号的扩频模块组合，能实现不同频段的太赫兹连续波源，扫频点数、扫描步距、扫描速度自由配置，提供测试样品不同频点下的灰度图像，系统扩展灵活、自动化程度高。

(2)本发明应用在太赫兹连续波成像方面，通过上位机完成了矢量网络分析仪参数的设置、S参数的创建、测量与读取，实现了基于S参数的数据分析与成像显示功能，避免了反复操作仪器按钮、U盘拷贝数据的麻烦，减缓了仪器的磨损，操作效率提高。

(3)本发明的扫描台提供TTL电平脉冲信号作为矢量网络分析仪的外部触发控制信号，改变采样点S参数软件随机采集模式，有效保证了采样点S参数采集时序与扫描成像点位置的同步性。

(4)本发明应用在太赫兹连续波扫描成像领域，与传统扫描成像方法不同，扫描成像过程中，上位机不需要和扫描台进行交互通信获取采样点的位置坐标，通过行扫描点数控制、数据重排、灰度值动态拉伸等方法实现灰度图像，简化了通信环节，缩短了系统扫描时间，提高了成像效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明系统结构框图；

图2为本发明的测试样品；

图3为本发明的扫描成像流程图；

图4为本发明的测试样品S参数字符串格式；

图5(a)、图5(b)为本发明的测试样品扫描点S参数频谱曲线；

图6为本发明的测试样品的110GHz灰度图像。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在诸多不足，为了解决如上的技术问题，本申请目的之一提出了一种太赫兹连续波扫描成像系统，本申请目的之一提出了一种太赫兹连续波扫描成像系统。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了一种太赫兹连续波扫描成像系统，该一种太赫兹连续波扫描成像系统包括矢量网络分析仪、扩频模块、升降台、测试样品、扫描台、上位机。

其中，选取PNA系列微波矢量网络分析仪，为系统提供10MHz～67GHz射频信号源和本振信号源，有四个信号输出端口、两个参考信号接收机端口、两个测量信号接收机端口以及两个触发信号输入端口。

采用75GHz～110GHz系列扩频模块，扩频模块固定在升降台上，将矢量网络分析仪提供的射频信号进行功放、倍频处理，倍频到0.11THz波段，通过增益为21db的收发共用喇叭天线发射至测试样品，收发共用天线接收测试样品反射回来的太赫兹波回波信号；扩频模块将部分太赫兹源信号与本振信号进行混频后获取中频信号输出至微波矢量网络分析仪参考中频接收机端，将接收的回波信号与本振信号进行混频后获取中频信号传输至微波矢量网络分析仪测量信号接收机端口，测量信号与参考信号对比后测得S参数。

测试样品扫描前，操作升降台，将扩频模块的收发共用喇叭天线口与测试样品的水平距离调节到5cm。

如图2所示，测试样品选取为带有裂隙的200*200mm煤炭样品，裂隙宽度为5mm。将测试样品固定在扫描台上，扫描台扫描速度20mm/S，最大扫描范围：250*250mm。在样品扫描过程中，每扫过一个设定的步距，输出一个脉宽为1ms，占空比10％的TTL电平脉冲信号，该脉冲信号连接到矢量网络分析仪的触发信号输入端口。

上位机是系统的控制核心，通过串行通信与扫描台交互通信，操作员通过界面程序配置测试样品扫描参数、发送扫描指令、控制X_Y扫描台的运动；上位机通过LAN口与矢量网络分析仪进行网络通信，首先将上位机的IP地址和矢量网络分析仪的IP地址设置在同一网段，然后，上位机利用VISA协议完成矢量网络分析仪的参数设置、S参数的读取、测试样品扫描成像显示。

本发明的另一具体实施例子中，如图3所示，本发明的一种太赫兹连续波扫描成像方法，包括以下步骤：

步骤(1)：确认扩频模块收发共用喇叭天线与测试样品水平距离不小于5厘米，确认LAN口连接了上位机与矢量网络分析仪，确认串口线连接了上位机与X_Y扫描台；

步骤(2)：运行上位机界面程序，确认上位机通过IP地址查找到矢量网络分析仪，确认上位机和扫描台进行串口握手通信；

步骤(3)：设置矢网相关参数：

起始频率F_s＝75GHz、终止频率F_t＝110GHz、频率点数F_n＝210、触发模式:外部触发、S参数变量：S11；

设置样品扫描参数：

样品长度L＝200mm、宽度W＝200mm、扫描步距S＝0.5mm、扫描速度档位：高速档；

步骤(4)：判断参数是否设置成功，如果设置成功，上位机程序界面中会显示设置的数值，如果设置失败，则不显示设置数值，根据提示解决通信故障后返回步骤(3)；

步骤(5)：扫描台零点校准，校准完成将样品定位至扫描区起点，所述扫描区起点坐标：(L/2,W/2)；

步骤(6)：微调升降台，将扩频模块收发共用喇叭天线口垂直方向对齐样品扫描起点，水平方向距离测试样品5-10毫米；

步骤(7)：上位机发送扫描开始指令，样品逐行连续扫描开始；

步骤(8)：在步骤(7)的同时，上位机开始读取矢量网络分析仪测试的每个扫描步距点的S11变量幅值；

步骤(9)：上位机对接收的数据进行处理，截取S11幅值，计算与每个S11对应的F_n个频率数值，绘制S11频谱曲线、保存数据；图5(a)为样品第412个样点频谱前线，图5(b)为为样品第772个样点频谱前线；

步骤(10)：扫描结束，对比测试样品缺陷在不同频段下灰度图像，确定图像分辨率最高的频率数值。

所述步骤(5)的具体步骤：

步骤(5-1)：设置回零方向参数：X轴回零方向、Y轴回零方向；

步骤(5-2)：按照设定的回零方向，扫描台X轴、Y轴向零点方向运动，所述零点为扫描台X轴中心点与Y轴中心点的交点；

步骤(5-3)：到达零点后，扫描台X、Y轴坐标清零；

步骤(5-4)：继续运动至样品扫描区起点(L/2,W/2)处，扫描台停止运动。

所述步骤(7)的具体步骤：

步骤(7-1)：扫描台X轴带动样品从L/2处向左运动；

步骤(7-2)：X轴每扫过一个步距S输出一个TTL电平脉冲信号；

步骤(7-3)：样品运动至-L/2处，X轴停止运动；

步骤(7-4)：扫描台带动样品沿Y轴向下运动一个步距S，Y轴停止运动；

步骤(7-5)：X轴带动样品从-L/2处向右运动，运动至L/2处，X轴停止运动；

步骤(7-6)：扫描台带动样品沿Y轴向下运动一个步距S，Y轴停止运动；

步骤(7-7)：重复步骤(7-1)～步骤(7-6)，样品做逐行扫描，当∑S＞W时，循环停止，扫描台停止运动，样品扫描完成。

所述步骤(8)的具体步骤：

步骤(8-1)：上位机发送读取数据的VISA指令；

步骤(8-2)：矢量网络分析仪判断触发信号输入端口是否有脉冲信号，如果有进行下一步，如果没有则继续等待；

步骤(8-3)：矢量网络分析仪采集S参数数据，然后上传上位机；

步骤(8-4)：上位机接收矢量网络分析仪上传数据，重复步骤(8-2)～步骤(8-3)，直至样品扫描结束时，循环停止。

所述步骤(9)的具体步骤：

步骤(9-1)：上位机将接收S11数据保存为字符串，测试样品S参数字符串格式如图4所示；

步骤(9-2)：在字符串中从首字符位置查找分隔符”,”，记录第一个分隔符在字符串中位置存储在数组Pose[0]中，记录第二个分隔符在字符串中位置存储在数组Pose[1]中，依次查找，记录第i+1个分隔符位置存储在数组Pose[i]中，直至查找到字符串结束符，查找结束；

步骤(9-3)：根据首字符位置和字符长度截取每个频点的S11幅值；

步骤(9-4)：计算每个S11对应的频率F_k，公式为：

步骤(9-5)：绘制S11频谱曲线；

步骤(9-6)：将F_k、S11以二进制格式保存到N.bin文件中，所述N为文件序号，和扫描点数一一对应，N初始化数值为1，根据扫描进度依次递增。

所述步骤(10)的具体步骤：

步骤(10-1)：读取全部扫描数据文件N.bin文件(N＝1,2……)，将相同频率F_k的S11提取出来按行重新组合保存到新文件F_k-N.bin文件中(K＝1,2,…Fn)，控制文件中每行数据个数RN与样品行扫描点数一致，所述数据个数，

步骤(10-2)：读取F_k-N.bin文件中偶数行数据，进行数据重排，重排规则为：以中间的数据点为对称轴，左右两侧数据互相交换，交换后覆盖原行数据；

步骤(10-3)：读取数据重排后F_k-N.bin文件中的S11幅值；

步骤(10-4)：为提高图像对比度，将S11幅值转换为灰度级数据时进行拉伸处理，拉伸公式为：

式中，G₂是拉伸后灰度值、G₁是拉伸的灰度等级、S11_k是第K个S11幅值、S11_min是S11幅值最小值、S11_max是S11幅值最大值。

步骤(10-5)：绘制灰度图像，保存为8位位图，如图6所示；

步骤(10-6)：对比测试样品缺陷在不同频段下灰度图像效果，确定图像分辨率最高的频率数值。

本发明提供的一种太赫兹连续波扫描成像系统，矢量网络分析仪与扩频模块组合提供太赫兹连续波，上位机自动读取扫描点S参数，完成数据存储、频谱曲线及各个频点下灰度图像；在S参数数据采集过程中有效的保证了与扫描步进点的同步性，扫描成像过程中，上位机通过样品行扫描点数控制、数据重排、灰度值动态拉伸等方法实现灰度图像，提高了成像效率。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种太赫兹连续波扫描成像系统，其特征是，包括矢量网络分析仪，所述矢量网络分析仪分别连接至扩频模块、扫描台及上位机，所述扫描台还连接至上位机；

所述扩频模块放置在升降台上，所述升降台用于调节扩频模块距离测试样品的水平、垂直位置；

所述扫描台上固定有测试样品，由扫描台驱动实现测试样品二维平面内连续运动；在测试样品扫描过程中，每扫过一个设定的步距，扫描台输出一个电平脉冲信号，该脉冲信号传输到矢量网络分析仪的触发信号输入端口；

所述上位机通过配置测试样品扫描参数、发送扫描指令、控制扫描台的运动；所述上位机完成矢量网络分析仪的参数设置、S参数的读取及测试样品扫描成像显示；

所述上位机对接收的数据进行处理，具体步骤：

步骤(1)：上位机将接收S11数据保存为字符串；

步骤(2)：在字符串中从首字符位置查找分隔符”,”，记录第一个分隔符在字符串中位置存储在数组Pose[0]中，记录第二个分隔符在字符串中位置存储在数组Pose[1]中，依次查找，记录第i+1个分隔符位置存储在数组Pose[i]中，直至查找到字符串结束符，查找结束；

步骤(3)：根据首字符位置和字符长度截取每个频点的S11幅值；

步骤(4)：计算每个S11对应的频率F_k，公式为：

其中，F_s为起始频率、F_t为终止频率、F_n为频率点数；步骤(5)：绘制S11频谱曲线；

步骤(6)：将F_k、S11以二进制格式保存到N.bin文件中，所述N为文件序号，和扫描点数一一对应，N初始化数值为1，根据扫描进度依次递增；

扫描结束，对比测试样品缺陷在不同频段下灰度图像，确定图像分辨率最高的频率数值，具体步骤为：

步骤(1)：读取全部扫描数据文件N.bin文件，N＝1,2……，将相同频率F_k的S11提取出来按行重新组合保存到新文件F_k-N.bin文件中，K＝1,2,…Fn，控制文件中每行数据个数RN与样品行扫描点数一致，所述数据个数，

其中，L为样品长度、s为扫描步距；

步骤(2)：读取F_k-N.bin文件中偶数行数据，进行数据重排，重排规则为：以中间的数据点为对称轴，左右两侧数据互相交换，交换后覆盖原行数据；

步骤(3)：读取数据重排后F_k-N.bin文件中的S11幅值；

步骤(4)：为提高图像对比度，将S11幅值转换为灰度级数据时进行拉伸处理，拉伸公式为：

式中，G₂是拉伸后灰度值、G₁是拉伸的灰度等级、S11_k是第K个S11幅值、S11_min是S11幅值最小值、S11_max是S11幅值最大值；

步骤(5)：绘制灰度图像，保存为位图；

步骤(6)：对比测试样品缺陷在不同频段下灰度图像效果，确定图像分辨率最高的频率数值。

2.如权利要求1所述的一种太赫兹连续波扫描成像系统，其特征是，所述矢量网络分析仪提供射频信号源和本振信号源，包含至少两个信号输出端口、一个参考信号接收机端口、一个测量信号接收机端口、一个触发信号输入端口；

所述扩频模块将矢量网络分析仪提供的射频信号进行功放、倍频处理，倍频到太赫兹波段，并通过收发共用喇叭天线发射至测试样品，收发共用喇叭天线接收测试样品反射回来的太赫兹波回波信号；

所述扩频模块将部分太赫兹源信号与本振信号进行混频后获取中频信号作为参考信号输出至微波矢量网络分析仪参考中频接收机端；

所述扩频模块将接收的回波信号与本振信号进行混频后获取中频信号作为测量信号传输至微波矢量网络分析仪测量信号接收机端口；

矢量网络分析仪将测量信号与参考信号对比后测得S参数。

3.一种太赫兹连续波扫描成像方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤(1)：确认扩频模块收发共用喇叭天线与测试样品水平距离，确认LAN口连接了上位机与矢量网络分析仪，确认串口线连接了上位机与扫描台；

步骤(2)：运行上位机界面程序，确认上位机查找到矢量网络分析仪，确认上位机和扫描台进行串口握手通信；

步骤(3)：设置相关参数，所述相关参数包括矢量网络分析仪参数、测试样品扫描参数；

步骤(4)：判断参数是否设置成功，如果设置成功，上位机程序界面中会显示设置的数值，如果设置失败，则不显示设置数值，解决通信故障后返回步骤(3)；

步骤(5)：扫描台零点校准，校准完成将样品定位至扫描区起点，所述扫描区起点坐标：(L/2,W/2)；

步骤(6)：微调升降台，将扩频模块收发共用喇叭天线垂直方向对齐样品扫描起点，水平方向距离测试样品在设定的距离内；

步骤(7)：上位机发送扫描开始指令、样品逐行连续扫描开始；

步骤(8)：在步骤(7)的同时，上位机开始读取矢量网络分析仪测试的每个扫描步距点的S参数，S参数具体为S11；

步骤(9)：上位机对接收的数据进行处理，截取S11幅值，计算与每个S11对应的F_n个频率数值，绘制S11频谱曲线、保存数据；

步骤(10)：扫描结束，对比测试样品缺陷在不同频段下灰度图像，确定图像分辨率最高的频率数值；

所述步骤(9)的具体步骤：

步骤(9-1)：上位机将接收S11数据保存为字符串；

步骤(9-2)：在字符串中从首字符位置查找分隔符”,”，记录第一个分隔符在字符串中位置存储在数组Pose[0]中，记录第二个分隔符在字符串中位置存储在数组Pose[1]中，依次查找，记录第i+1个分隔符位置存储在数组Pose[i]中，直至查找到字符串结束符，查找结束；

步骤(9-3)：根据首字符位置和字符长度截取每个频点的S11幅值；

步骤(9-4)：计算每个S11对应的频率F_k，公式为：

其中，F_s为起始频率、F_t为终止频率、F_n为频率点数；

步骤(9-5)：绘制S11频谱曲线；

步骤(9-6)：将F_k、S11以二进制格式保存到N.bin文件中，所述N为文件序号，和扫描点数一一对应，N初始化数值为1，根据扫描进度依次递增；

所述步骤(10)的具体步骤：

步骤(10-1)：读取全部扫描数据文件N.bin文件，N＝1,2……，将相同频率F_k的S11提取出来按行重新组合保存到新文件F_k-N.bin文件中，K＝1,2,…Fn，控制文件中每行数据个数RN与样品行扫描点数一致，所述数据个数，

其中，L为样品长度、s为扫描步距；

步骤(10-2)：读取F_k-N.bin文件中偶数行数据，进行数据重排，重排规则为：以中间的数据点为对称轴，左右两侧数据互相交换，交换后覆盖原行数据；

步骤(10-3)：读取数据重排后F_k-N.bin文件中的S11幅值；

步骤(10-4)：为提高图像对比度，将S11幅值转换为灰度级数据时进行拉伸处理，拉伸公式为：

式中，G₂是拉伸后灰度值、G₁是拉伸的灰度等级、S11_k是第K个S11幅值、S11_min是S11幅值最小值、S11_max是S11幅值最大值；

步骤(10-5)：绘制灰度图像，保存为位图；

步骤(10-6)：对比测试样品缺陷在不同频段下灰度图像效果，确定图像分辨率最高的频率数值。

4.如权利要求3所述的一种太赫兹连续波扫描成像方法，其特征是，所述步骤(5)的具体步骤：

步骤(5-1)：设置回零方向参数：X轴回零方向、Y轴回零方向；

步骤(5-2)：按照设定的回零方向，扫描台X轴、Y轴向零点方向运动，所述零点为扫描台X轴中心点与Y轴中心点的交点；

步骤(5-3)：到达零点后，扫描台X、Y轴坐标清零；

步骤(5-4)：继续运动至样品扫描区起点(L/2,W/2)处，扫描台停止运动。

5.如权利要求3所述的一种太赫兹连续波扫描成像方法，其特征是，所述步骤(7)的具体步骤：

步骤(7-1)：扫描台X轴带动样品从L/2处向左运动；

步骤(7-2)：X轴每扫过一个步距S输出一个脉冲信号；

步骤(7-3)：样品运动至-L/2处，X轴停止运动；

步骤(7-4)：扫描台带动样品沿Y轴向下运动一个步距S，Y轴停止运动；

步骤(7-5)：X轴带动样品从-L/2处向右运动，运动至L/2处，X轴停止运动；

步骤(7-6)：扫描台带动样品沿Y轴向下运动一个步距S，Y轴停止运动；

步骤(7-7)：重复步骤(7-1)～步骤(7-6)，样品做逐行扫描，当∑S＞W时，循环停止，扫描台停止运动，样品扫描完成。

6.如权利要求3所述的一种太赫兹连续波扫描成像方法，其特征是，所述步骤(8)的具体步骤：

步骤(8-1)：上位机发送读取数据的指令；

步骤(8-2)：矢量网络分析仪判断触发信号输入端口是否有脉冲信号，如果有进行下一步，如果没有则继续等待；

步骤(8-3)：矢量网络分析仪采集S参数数据，然后上传上位机；

步骤(8-4)：上位机接收矢量网络分析仪上传数据，重复步骤(8-2)～步骤(8-3)，直至样品扫描结束时，循环停止。

7.如权利要求3所述的一种太赫兹连续波扫描成像方法，其特征是，所述步骤(3)中，关于字符位置和字符长度的计算为：

字符位置

字符长度

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