太赫兹瞬态热成像检测和层析成像系统及方法

摘要

本发明公开了太赫兹瞬态热成像检测和层析成像系统及方法。系统由控制模块、太赫兹光源、太赫兹镜片组、热像仪、计算机及多个算法模块等组成。采用脉冲或连续太赫兹光束对被检对象进行加热，采用热像仪记录被检对象表面的瞬态温度信号。对不同时刻的热像图进行空间导数变换，检测浅层缺陷；对瞬态温度信号和参考信号进行差分、一阶求导、二阶求导和傅里叶变换等处理，提取最大值时间、峰值时间、分离时间、分离频率、峰值频率等作为特征值；采用特征值进行成像显示，实现缺陷检测；建立特征值与深度的定量关系，对未知缺陷的深度进行定量；利用不同时间范围的温度变化率，实现不同深度范围的层析成像。该发明可应用于无损检测、医学成像等领域。

主权项

太赫兹瞬态热成像检测和层析成像系统及方法，其特征在于，系统由控制模块(1)、太赫兹光源(2)、太赫兹镜片组(3)、热像仪(5)、计算机(6)及多个算法模块等组成；采用太赫兹光束对被检对象(4)进行加热，采用热像仪(5)记录被检对象(4)表面上升和下降的瞬态温度信号(20)，把无缺陷区域的瞬态温度信号(20)作为参考信号(19)；对不同时刻的热像图进行空间导数处理，采用不连续特征进行缺陷检测；提取瞬态温度信号(20)的最大值时间(25)等作为特征值；把瞬态温度信号(20)与参考信号(19)进行差分（减法处理）得到时域差分信号(23)，提取分离时间(28)和峰值时间(30)等作为特征值；求出瞬态温度信号(20)的一阶导数和二阶导数，提取上升阶段的峰值时间(26)和下降阶段的峰值时间(27)等作为特征值；对瞬态温度信号(20)与参考信号(19)进行傅里叶变换得到频域的幅值谱和相位谱(34)，提取特定频率的（差分）幅值和（差分）相位、差分幅值谱和差分相位谱的峰值频率(37)和分离频率(38)等作为特征值；采用特征值进行成像，实现缺陷检测；通过理论分析和试验，建立特征值与缺陷深度的定量关系，对未知缺陷的深度进行定量；利用不同时间范围的温度变化率，实现被检对象(4)不同深度范围的层析成像。