CN117147483A - 一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测方法、装置及介质 - Google Patents

一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测方法、装置及介质 Download PDF

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CN117147483A CN202311071188.4A CN202311071188A CN117147483A CN 117147483 A CN117147483 A CN 117147483A CN 202311071188 A CN202311071188 A CN 202311071188A CN 117147483 A CN117147483 A CN 117147483A
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Abstract

本发明公开了一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测方法、装置及介质，属于太赫兹时域光谱技术。其中方法包括：通过太赫兹光谱装置对待测物质发射宽频太赫兹脉冲，以及采集通过待测物质的响应测量信号；基于采集获得的响应测量信号，对预设的频率范围内的若干个特定频率进行时域电场信号的检测及采集；对所获得的若干个特定频率上的电场强度时域信号求和后进行傅里叶变换，获得太赫兹脉冲通过待测物质的时域频谱，根据物质标准吸收频率数据库对所获得的时域频谱进行比对实现物质的鉴定及检测。本发明提出一种宽频脉冲太赫兹物质检测方法，利用该频率窗口内太赫兹被大气成分吸收率较低的特性，大幅提高太赫兹时域频谱检测的能量效率和检测距离。

Description

一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测方法、装置及介质
技术领域
本发明涉及太赫兹时域光谱技术，尤其涉及一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测方法、装置及介质。
背景技术
如图1所示，太赫兹为频率为0.1～10THz(1THz＝1012Hz)的电磁波，在信息和通信技术(ICT)、材料识别、成像、无损检测、全球环境监测等领域具有广泛的潜在应用。许多生物和化学化合物在太赫兹范围内表现出明显的光谱响应，在大气化学成分(水、氧、臭氧、氯和氮化合物等)的环境监测和物质的检测和鉴定方面具有巨大的潜力。
太赫兹光谱无损检测技术输出皮秒脉冲进行检测，具有较高的时间分辨率，非常适合于动态光谱测量。同时该脉冲具有宽带频谱特性，允许在太赫兹频率范围内的许多频率上同时得到介质的响应，具备获得物质中分子光谱指纹可能性与潜力。通常，一种物质的检测和鉴定是通过比对所研究物质的实际吸收频率与物质标准吸收频率数据库来进行的，物质被太赫兹宽频脉冲照射然后测量从该物质反射或通过该物质传输的脉冲作为该物质的实际吸收频率。
但是在实际的太赫兹光谱检测过程中，大气环境中的气体、水蒸气等物质能在一定频率上吸收太赫兹照射的能量，扭曲太赫兹脉冲的频谱。太赫兹能量被大气环境中的气体、水蒸气等物质吸收严重限制了太赫兹光谱无损检测技术在大气环境中的物质检测及鉴定的距离以及能量效率；目前太赫兹时域光谱的检测距离大约在10cm左右。
发明内容
为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测方法、装置及介质。
本发明所采用的技术方案是：
一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测方法，包括以下步骤：
通过太赫兹光谱装置对待测物质发射宽频太赫兹脉冲，以及采集通过待测物质的响应测量信号；
基于采集获得的响应测量信号，对预设的频率范围内的若干个(3个或以上)特定频率进行时域电场信号的检测及采集；
对所获得的若干个特定频率上的电场强度时域信号求和后进行傅里叶变换，获得太赫兹脉冲通过待测物质的时域频谱，根据物质标准吸收频率数据库对所获得的时域频谱进行比对实现物质的鉴定及检测。
进一步地，单个所述宽频太赫兹脉冲的持续时间约为10-30皮秒。
进一步地，入射的宽频太赫兹频率范围为20GHz-4THz。
进一步地，所述预设的频率范围80GHz-100GHz。
进一步地，所述待测物质的范围为非金属或不导电绝缘体。
进一步地，所述对预设的频率范围内的若干个特定频率进行时域电场信号的检测及采集，包括：
对预设的频率范围内的三个频率进行时域电场信号的检测，获得三个测量值；
对三个测量值进行求和，获得检测结果用于进行傅里叶变换。
进一步地，所述太赫兹光谱装置包括：
飞秒激光器，用于发射飞秒脉冲激光；
第一分光镜，用于将飞秒脉冲激光分为两路激光光路；其中，一路光路为探测信号，另一路光路为测量信号；探测信号经过反射镜反射后回到太赫兹探测器；
延时装置，用于对测量信号进行延时处理，使测量信号与探测信号产生特定的时间延迟函数关系，并将延时处理后的光信号传输至太赫兹发射源；
太赫兹发射源，用于发射宽频太赫兹脉冲；
第一聚焦镜，用于对宽频太赫兹脉冲进行聚焦，并照射至待测物质；
第二聚焦镜，用于对通过待测物质的光信号进行聚焦，并将信号聚焦传送至太赫兹探测器；
太赫兹探测器，用于接收两路光信号；采用四分之一波片、沃拉斯顿偏振分裂棱镜和两个平衡光电二极管测量探测信号和测量信号；
锁相放大器，用于从光电二极管所检测到探测信号和测量信号数据中分离出特定载波频率信号，并将检测信号数据到传送至控制计算机；
控制计算机，用于通过测量信号与探测脉冲到达太赫兹探测器之间特定的时间延迟函数，重建设定频率范围内若干个特定频率的测量信号的时域电场强度信号；以及对获得的电场强度信号求和并进行傅里叶变换获得所检测物质太赫兹辐射的频谱，同时根据物质标准吸收频率数据库对所获得的时域频谱进行比对实现物质的鉴定及检测。
本发明所采用的另一技术方案是：
一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测装置，包括：
数据采集模块，用于通过太赫兹光谱装置对待测物质发射宽频太赫兹脉冲，以及采集通过待测物质的响应测量信号；
信号采样模块，用于基于采集获得的响应测量信号，对预设的频率范围内的若干个特定频率进行时域电场信号的检测及采集；
信号变换模块，用于对所获得的若干个特定频率上的电场强度时域信号求和后进行傅里叶变换，获得太赫兹脉冲通过待测物质的时域频谱，根据物质标准吸收频率数据库对所获得的时域频谱进行比对实现物质的鉴定及检测。
本发明所采用的另一技术方案是：
一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如上所述方法。
本发明所采用的另一技术方案是：
一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如上所述方法。
本发明的有益效果是：本发明提出了一个GHz频率范围内的空气传输窗口，利用该频率窗口内太赫兹被环境吸收率较低的特性，可以大幅提高太赫兹频谱检测的能量效率和检测距离。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本发明实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员而言，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
图1是太赫兹频率范围位置的示意图；
图2是本发明实施例中太赫兹光谱装置的示意图；
图3是本发明实施例中太赫兹光谱仪的示意图；
图4是本发明实施例中单个太赫兹脉冲的电场强度曲线示意图；
图5是本发明实施例中入射太赫兹频谱示意图；
图6是本发明实施例中通过物质传输的太赫兹脉冲电场强度时域图；
图7是本发明实施例中GHz频率范围内的空气传输窗口中的某几个频率(ν1,ν2，ν3)的电场强度时域图；
图8是本发明实施例中太赫兹脉冲通过物质传输的时域频谱图；
图9是本发明实施例中一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
术语解释：
太赫兹空气传输窗口：某些频率窗口内的太赫兹信号被空气介质吸收的比率非常低，在这些频率窗口可以进行太赫兹信号的长距离传播，这些频率窗口称之为太赫兹空气传输窗口。
如图2所示，本实施例提供一种太赫兹光谱装置，包括：
飞秒激光器，用于发射飞秒脉冲激光；太赫兹是由飞秒激光器激发的，因此飞秒激光器是整个系统的信号源头。
第一分光镜，用于将飞秒脉冲激光分为两路激光光路；其中，一路光路为探测信号，另一路光路为测量信号；探测信号经过反射镜反射后回到太赫兹探测器；者为同一激光源发射，两束光路之间具有特定的时间关系，最后被处理为时间延迟函数。
延时装置，用于对测量信号进行延时处理，并将延时处理后的光信号传输至太赫兹发射源；
太赫兹发射源，用于发射宽频太赫兹脉冲；
第一聚焦镜，用于对宽频太赫兹脉冲进行聚焦，并照射至待测物质；
第二聚焦镜，用于对经过待测物质的光信号进行聚焦，并照射至太赫兹探测器；
太赫兹探测器，用于接收两路光信号；采用四分之一波片、沃拉斯顿偏振分裂棱镜和两个平衡光电二极管测量探测信号和测量信号。另外，锁相技术可以用光导发射极的调制偏置场作为参考来测量光电二极管信号。
最后，计算机控制延迟线并记录锁相放大器的数据，接着通过测量信号与探测脉冲到达太赫兹之间的时间延迟函数重建测量信号的太赫兹时域电场。对某些频率的时域电场进行求和并对结果进行傅里叶变换，就可以得到被测物质的太赫兹辐射频谱。
如图9所示，基于上述的太赫兹光谱装置，本实施例提供一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测方法，在空气传输窗口内的太赫兹信号被大气环境吸收率很低，所收集的信号强度随检测距离的增加降低得很慢，因此可以提高太赫兹时域光谱检测的效率和距离。该方法包括以下步骤：
S1、通过太赫兹光谱装置对待测物质发射宽频太赫兹脉冲，以及采集通过待测物质的响应测量信号；
S2、基于采集获得的响应测量信号，对预设的频率范围内的若干个特定频率进行时域电场信号的检测及采集；
S3、对所获得的若干个特定频率上的电场强度时域信号求和后进行傅里叶变换，获得太赫兹脉冲通过待测物质的时域频谱，根据物质标准吸收频率数据库对所获得的时域频谱进行比对实现物质的鉴定及检测。
本实施例提出一种发射宽频太赫兹脉冲对物质进行检测的方法，该脉冲具有宽带频谱特性，允许在太赫兹频率范围内的许多频率上同时得到介质的响应。此外，单个脉冲持续时间约为10-30皮秒(ps)，因此测量具有非常高的时间精度，具有良好的动态测量特性。由于太赫兹能量被大气环境中的气体、水蒸气等物质吸收严重，本实施例提出了一个GHz频率范围内的空气传输窗口，利用该频率窗口内太赫兹被环境吸收率较低的特性，可以大幅提高太赫兹频谱检测的能量效率和检测距离。具体地，本实施例的检测方法可以提高至5-6m。
具体地，基于太赫兹脉冲信号的宽频特性(由于太赫兹脉冲是宽频脉冲，在这些频率上的电场强度场包含了太赫兹脉冲全频谱的信息)，只需要对空气传输窗口频率范围内的几个频率(3个或以上)进行时域电场信号的检测，对测量结果进行求和，对求和结果进行傅里叶变换就可以得到非常精确的物质的检测频谱即物质检测或鉴定的结果。这样的信号处理及计算方式非常简化、高效。通常来说一个频率就可以得到物质检测频谱，三个以上则是为了降噪，使检测结果更加精确。
以下结合附图及具体实施例对上述方法进行详细解释说明。
本实施例提供的方法适用于现有的太赫兹光谱仪，通用的太赫兹时域光谱装置包括飞秒激光器、太赫兹发射源、太赫兹探测器、聚焦和准直部分、机动延迟线、锁相放大器和数据采集系统。
如图3所示，飞秒激光器分为太赫兹产生臂和探测臂。由于来自同一源，泵浦脉冲和探测脉冲具有确定的时间关系。太赫兹辐射通过将脉冲聚焦到光导天线上激发，发射的太赫兹脉冲通过一对抛物面镜准直聚焦到样品上；样品可以在焦点上扫描以建立二维图像，并在每个像素上记录光谱信息。然后，反射或传输的太赫兹脉冲被收集起来，用另一对抛物面镜聚焦到探测器上，探测器是第二个光导天线或采样电光晶体。探测光束测量采用四分之一波片、沃拉斯顿偏振(WP)分裂棱镜和两个平衡光电二极管。锁相技术可以用光导发射极的调制偏置场作为参考来测量光电二极管信号。此外，通过测量信号与探测脉冲到达太赫兹之间的时间延迟函数，可以重建太赫兹时域电场。计算机控制延迟线并记录来自锁相放大器的数据，傅里叶变换表示太赫兹辐射的频谱。
本实施例使用太赫兹发射源对待检测或鉴定的物质或样品发射宽频太赫兹脉冲，在与太赫兹频率范围内的空气传输窗口相对应的某些频率上，使用频率窗对物质响应(电场强度)进行随时间的测量。由于太赫兹脉冲是宽频脉冲，在这些频率上的电场强度场包含了太赫兹脉冲全频谱的信息。对这些测量值求和，并对求和结果进行傅里叶变换，便得到了物质响应的谱。这些频率指在空气传输窗口内的3个或以上的任意频率，频率越多信息越精确，噪音越小。选择三个或以上的频率主要用于降噪提高精确度。
作为一种可选的实施方式，所述空气传输窗口的频率范围大概在80GHz-100GHz，但不限于此范围。
本实施例的具体实施流程如下：
(1)打开太赫兹光谱装置，利用太赫兹发射源向样品或待测物质发射宽频太赫兹脉冲，单个脉冲持续时间约为10-30皮秒(ps)，入射的宽频太赫兹频率范围约为20GHz-4THz，涵盖太赫兹全频域。单个太赫兹脉冲的电场强度曲线如图4所示；入射太赫兹频谱如图5所示。
其中，物质对象为非金属或不导电绝缘体，金属等样品不在范围内。
(2)宽频太赫兹脉冲发射到样品或待测物质上，信号收集装置使用频率窗对物质响应(电场)信号进行随时间的测量收集传输通过样品或待测物质的太赫兹单脉冲信号，根据测量信号与探测脉冲到达太赫兹之间的时间延迟函数获得通过物质传输的太赫兹脉冲电场强度时域图，如图6所示。
(3)在收集获得的传输通过样品或待测物质的太赫兹单脉冲信号中，使用频率窗测量在GHz频率范围内的空气传输窗口中的某几个频率(ν1,ν2,ν3)对物质响应(电场)进行随时间的测。获得GHz频率范围内的空气传输窗口中的某几个频率(ν1,ν2,ν3)对物质响应的太赫兹脉冲电场强度时域图，如图7所示。选择频率数量3个及以上，作用为降噪实现结果的精确测量和计算，频率数量越多，后续步骤的计算结果越精确。
在GHz频率范围内存在的空气传输窗口，其频率范围大概在80GHz-100GHz，但不限于此范围。
(4)对GHz频率范围内的空气传输窗口中的某几个频率(ν1,ν2,ν3)对物质响应的太赫兹脉冲电场强度时域测量结果后，对它们的测量值进行求和，求和公式(1)如下：
(5)对获得的求和结果进行傅里叶变换，便可获得太赫兹脉冲通过物质传输计算的时域频谱/>这个计算得到的时域频谱将接近实际的时域频谱S(v)。获得的太赫兹脉冲通过物质传输的频谱如图8所示。
(6)将太赫兹脉冲通过物质传输的实际频谱与物质标准吸收频率数据库进行比对，最终完成物质的鉴定及检测。
本实施例还提供一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测装置，包括：
数据采集模块，用于通过太赫兹光谱装置对待测物质发射宽频太赫兹脉冲，以及采集通过待测物质的响应测量信号；
信号采样模块，用于基于采集获得的响应测量信号，对预设的频率范围内的若干个特定频率进行时域电场信号的检测及采集；
信号变换模块，用于对所获得的若干个特定频率上的电场强度时域信号求和后进行傅里叶变换，获得太赫兹脉冲通过待测物质的时域频谱，根据物质标准吸收频率数据库对所获得的时域频谱进行比对实现物质的鉴定及检测。
本实施例的一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测装置，可执行本发明方法实施例所提供的一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
本实施例还提供一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如图9所示方法。
本实施例的一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测装置，可执行本发明方法实施例所提供的一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测方法，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
本申请实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行图9所示的方法。
本实施例还提供了一种存储介质，存储有可执行本发明方法实施例所提供的一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测方法的指令或程序，当运行该指令或程序时，可执行方法实施例的任意组合实施步骤，具备该方法相应的功能和有益效果。
在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
在本说明书的上述描述中，参考术语“一个实施方式/实施例”、“另一实施方式/实施例”或“某些实施方式/实施例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过太赫兹光谱装置对待测物质发射宽频太赫兹脉冲，以及采集通过待测物质的响应测量信号；
基于采集获得的响应测量信号，对预设的频率范围内的若干个特定频率进行时域电场信号的检测及采集；
对所获得的若干个特定频率上的电场强度时域信号求和后进行傅里叶变换，获得太赫兹脉冲通过待测物质的时域频谱，根据物质标准吸收频率数据库对所获得的时域频谱进行比对实现物质的鉴定及检测。
2.根据权利要求1所述的一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测方法，其特征在于，单个所述宽频太赫兹脉冲的持续时间约为10-30皮秒。
3.根据权利要求1所述的一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测方法，其特征在于，入射的宽频太赫兹频率范围为20GHz-4THz。
4.根据权利要求1所述的一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测方法，其特征在于，所述预设的频率范围80GHz-100GHz。
5.根据权利要求1所述的一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测方法，其特征在于，所述待测物质的范围为非金属或不导电绝缘体。
6.根据权利要求1所述的一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测方法，其特征在于，所述对预设的频率范围内的若干个特定频率进行时域电场信号的检测及采集，包括：
对预设的频率范围内的三个频率进行时域电场信号的检测，获得三个测量值；
对三个测量值进行求和，获得检测结果用于进行傅里叶变换。
7.根据权利要求1所述的一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测方法，其特征在于，所述太赫兹光谱装置包括：
飞秒激光器，用于发射飞秒脉冲激光；
第一分光镜，用于将飞秒脉冲激光分为两路激光光路；其中，一路光路为探测信号，另一路光路为测量信号；探测信号经过反射镜反射后回到太赫兹探测器；
延时装置，受控于控制计算机，用于对测量信号进行延时处理，使测量信号与探测信号产生特定的时间延迟函数关系，并将延时处理后的光信号传输至太赫兹发射源；
太赫兹发射源，用于发射宽频太赫兹脉冲；
第一聚焦镜，用于对宽频太赫兹脉冲进行聚焦，并照射至待测物质；
第二聚焦镜，用于对通过待测物质的光信号进行聚焦，并将信号聚焦传送至太赫兹探测器；
太赫兹探测器，用于接收两路光信号；采用四分之一波片、沃拉斯顿偏振分裂棱镜和两个平衡光电二极管测量探测信号和测量信号；
锁相放大器，用于从光电二极管所检测到探测信号和测量信号数据中分离出特定载波频率信号，并将检测信号数据到传送至控制计算机；
控制计算机，用于根据测量信号与探测脉冲信号到达太赫兹探测器之间特定的时间延迟函数，重建设定频率范围内若干个特定频率的测量信号的时域电场强度信号；以及对获得的电场强度时域信号求和并进行傅里叶变换获得所检测物质太赫兹辐射的频谱，同时根据物质标准吸收频率数据库对所获得的时域频谱进行比对实现物质的鉴定及检测。
8.一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测装置，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于通过太赫兹光谱装置对待测物质发射宽频太赫兹脉冲，以及采集通过待测物质的响应测量信号；
信号采样模块，用于基于采集获得的响应测量信号，对预设的频率范围内的若干个特定频率进行时域电场信号的检测及采集；
信号变换模块，用于对所获得的若干个特定频率上的电场强度时域信号求和后进行傅里叶变换，获得太赫兹脉冲通过待测物质的时域频谱，根据物质标准吸收频率数据库对所获得的时域频谱进行比对实现物质的鉴定及检测。
9.一种宽频太赫兹脉冲时域光谱物质检测装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现权利要求1-7任一项所述方法。
10.一种计算机可读存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求1-7任一项所述方法。
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