基于太赫兹的高危化学品探测的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于太赫兹的高危化学品探测装置，所述装置包括太赫兹波产生单元、太赫兹波收发单元、回波分析单元；所述太赫兹波产生单元用于产生太赫兹探测信号、太赫兹参考信号和太赫兹本振信号；所述太赫兹波收发单元用于将所述太赫兹探测信号以及所述太赫兹参考信号发送至待测高危化学品，并接收携带待测高危化学品信息的太赫兹回波信号；所述回波分析单元用于对所述太赫兹回波信号和所述太赫兹本振信号进行分析，得到待测高危化学品的信息。通过本申请所述装置实现了对高危化学品的远距离现场探测，从而快速、准确、安全的对高危化学品进行监测预警。

Device and method for detecting high risk chemicals based on Terahertz

The invention relates to a high-risk chemical detection device based on terahertz, which comprises a terahertz wave generating unit, a terahertz wave transmitting and receiving unit and an echo analysis unit; the terahertz wave generating unit is used to generate terahertz detection signal, terahertz reference signal and terahertz local oscillation signal; and the terahertz wave reception unit. The transmitting unit is used to transmit the terahertz detection signal and the terahertz reference signal to the high-risk chemicals to be tested, and receive the terahertz echo signal carrying the information of the high-risk chemicals to be tested; the echo analysis unit is used to analyze the terahertz echo signal and the terahertz local oscillation signal, and obtain the terahertz local oscillation signal to be tested. Information on high-risk chemicals. The device described in this application realizes remote on-site detection of high-risk chemicals, so as to monitor and warn high-risk chemicals quickly, accurately and safely.

【技术实现步骤摘要】
基于太赫兹的高危化学品探测的装置和方法
本专利技术涉及环境安全领域，特别是涉及基于太赫兹的高危化学品探测的装置和方法。
技术介绍
化学武器等高危化学品释放或泄漏后可形成气溶胶云团并迅速扩散，造成大范围的人类及环境致命性破坏。快速准确的高危化学品监测预警将为后续的防护、销毁、洗消、疏散等工作提供重要数据，极大减少损害。目前，高危化学品的主要方法有气相色谱-质谱法、离子迁移法、核磁共振法、紫外激光诱导荧光检测法、表面增强拉曼散射光谱法。其中气相色谱-质谱法、离子迁移法、核磁共振法、紫外激光诱导荧光检测法为接触式检测方法，需采样或预处理等操作，不适用于现场检测，而表面增强拉曼散射光谱法不适用于远距离检测。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统技术不能满足远距离检测现场高危化学品的问题，提供一种基于太赫兹的高危化学品探测的装置和方法。一种基于太赫兹的高危化学品探测装置，所述装置包括太赫兹波产生单元、太赫兹波收发单元、回波分析单元；所述太赫兹波产生单元用于产生太赫兹探测信号、太赫兹参考信号和太赫兹本振信号，并将所述太赫兹探测信号以及所述太赫兹参考信号发送至太赫兹波收发单元，将所述太赫兹本振信号发送至所述回波分析单元；所述太赫兹波收发单元用于将所述太赫兹探测信号以及所述太赫兹参考信号发送至待测高危化学品，并接收携带待测高危化学品信息的太赫兹回波信号；所述回波分析单元用于将所述太赫兹本振信号与所述太赫兹回波信号进行调制分析，得到待测高危化学品的信息。在其中一个实施例中，所述太赫兹波产生单元包括数字信号发生模块以及数字转脉冲模块，所述数字信号发生模块用于产生数字信号，并将所述数字信号发送至所述数字转脉冲模块；所述数字转脉冲模块用于将所述数字信号转化为太赫兹探测信号、太赫兹参考信号以及太赫兹本振信号。在其中一个实施例中，所述太赫兹波收发单元包括收发开关以及格里高利型双偏置反射面天线；所述收发开关用于控制所述格里高利型双偏置反射面天线发送所述太赫兹探测信号以及太赫兹参考信号，以及用于控制所述格里高利型双偏置反射面天线接收所述太赫兹回波信号。在其中一个实施例中，所述收发开关控制所述格里高利型双偏置反射面天线发送所述太赫兹探测信号的过程和所述收发开关控制所述格里高利型双偏置反射面天线接收所述太赫兹回波信号的过程分别进行。在其中一个实施例中，所述格里高利型双偏置反射面天线包括主反射面、副反射面以及馈源。在其中一个实施例中，所述回波分析单元包括探测器和信号处理器，所述探测器接收所述太赫兹本振信号和所述太赫兹回波信号，并将所述太赫兹本振信号与所述太赫兹回波信号进行调制，得到探测结果；所述信号处理器接收所述探测结果，并对所述探测结果进行解析处理，得到所述待测高危化学品的种类和浓度。在其中一个实施例中，所述探测器的组成包括肖特基二极管混频器。在其中一个实施例中，所述探测结果包括待测高危化学品的太赫兹吸收光谱或所述太赫兹回波信号的参数。在其中一个实施例中，所述装置进一步包括反射单元所述反射单元用于将所述太赫兹回波信号反射回所述格里高利型双偏置反射面天线。一种基于太赫兹的高危化学品探测方法，所述方法包括：接收数字信号，将所述数字信号转换为太赫兹探测信号、太赫兹参考信号以及太赫兹本振信号；将所述太赫兹探测信号发送至待测高危化学品进行探测，得到太赫兹回波信号；对所述太赫兹回波信号与所述太赫兹本振信号进行调制分析，得到太赫兹吸收光谱的信息；对所述太赫兹吸收光谱的信息进行解析，得到所述高危化学品的种类和浓度信息。上述基于太赫兹的高危化学品探测的装置和方法，通过太赫兹收发单元实现将产生的太赫兹脉冲进行远距离发送与接收，通过对接收到的太赫兹回波信号进行分析得到高危化学品的信息，实现了对高危化学品的远距离现场探测，从而快速、准确、安全的对高危化学品进行监测预警。附图说明图1为一个实施例提供的太赫兹高危化学品探测装置示意图；图2为一个实施例提供的太赫兹高危化学品探测方法流程图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。在一个实施例中，请一并参阅图1，图1提供了一个实施例提供的基于太赫兹的高危化学品探测装置100。在一个实施例中，基于太赫兹的高危化学品探测装置100包括太赫兹波产生单元101、太赫兹波收发单元102以及回波分析单元103。在其中一个实施例中，太赫兹波产生单元101用于产生太赫兹探测信号、太赫兹参考信号和太赫兹本振信号，并将所述太赫兹探测信号以及所述太赫兹参考信号发送至太赫兹波收发单元102，将所述太赫兹本振信号发送至所述回波分析单元103。在其中一个实施例中，太赫兹波产生单元101包括数字信号发生模块1011以及数字转脉冲模块1012。具体的，数字信号发生模块1011用于产生数字信号，并将所述数字信号发送至所述数字转脉冲模块1012；数字转脉冲模块1012用于将所述数字信号转化为太赫兹探测信号、太赫兹参考信号以及太赫兹本振信号。具体的，通过数字转脉冲模块1012产生太赫兹波能够有效减少元件的使用，从而顺应太赫兹探测装置小型化的趋势。可选的，太赫兹波产生单元101还可以选用激光模块。在一个实施例中，太赫兹波收发单元102用于将所述太赫兹探测信号和太赫兹参考信号发送至待测高危化学品104，并接收携带待测高危化学品104信息的太赫兹回波信号。具体的，太赫兹回波信号是指太赫兹探测信号以及太赫兹参考信号发送至待测高危化学品104之后，经反射单元105反射的信号。在一个实施例中，所述太赫兹收发单元102与待测高危化学品104的距离在100米之内。可以理解的，太赫兹收发单元102与待测高危化学品105的距离不局限在100米之内，针对不同的距离以及天气状况来调节不同的太赫兹发送功率能够实现对不同距离待测高危化学品的探测。在其中一个实施例中，所述太赫兹波收发单元102包括收发开关1021以及格里高利型双偏置反射面天线1022，所述收发开关1021用于控制所述格里高利天线1022发送太赫兹探测信号和太赫兹参考信号；以及所述收发开关用于控制所述格里高利天线接收所述太赫兹回波信号。在其中一个实施例中，所述格里高利型双偏置反射面天线1022包括主反射面、副反射面以及馈源。作为一种可选的实施方式，收发开关1021控制格里高利型双偏置反射面天线1022发送太赫兹探测信号，以及格里高利型双偏置反射面天线1022接收太赫兹回波信号的过程是分别进行的。作为一种可选的实施方式，格里高利型双偏置反射面天线1022同时实现接收和发送两个功能。具体的，格里高利型双偏置反射面天线1022有两个焦点，且两个焦点位于两个反射面，因此格里高利型双偏置反射面天线可以安装两个馈源，从而能够同时实现接收和发送两个功能。在一个实施例中，将格里高利型双偏置反射面天线将馈源和副反射面之间的间隔拉大，从而实现远场条件。在一个实施例中，回波分析单元103用于将所述太赫兹回波信号与太赫兹本振信号进行调制分析，得到待测高危化学品的信息。具体的，太赫兹探测信号以及太赫兹参考信号对待测高危化学品进行探测，得到太赫兹回波信号，太赫兹回波信号经反射单元105反射到太赫兹收发单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于太赫兹的高危化学品探测装置，其特征在于，所述装置包括太赫兹波产生单元、太赫兹波收发单元、回波分析单元；所述太赫兹波产生单元用于产生太赫兹探测信号、太赫兹参考信号和太赫兹本振信号，并将所述太赫兹探测信号以及所述太赫兹参考信号发送至太赫兹波收发单元，将所述太赫兹本振信号发送至所述回波分析单元；所述太赫兹波收发单元用于将所述太赫兹探测信号以及所述太赫兹参考信号发送至待测高危化学品，并接收携带待测高危化学品信息的太赫兹回波信号；所述回波分析单元用于将所述太赫兹本振信号与所述太赫兹回波信号进行调制分析，得到待测高危化学品的信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于太赫兹的高危化学品探测装置，其特征在于，所述装置包括太赫兹波产生单元、太赫兹波收发单元、回波分析单元；所述太赫兹波产生单元用于产生太赫兹探测信号、太赫兹参考信号和太赫兹本振信号，并将所述太赫兹探测信号以及所述太赫兹参考信号发送至太赫兹波收发单元，将所述太赫兹本振信号发送至所述回波分析单元；所述太赫兹波收发单元用于将所述太赫兹探测信号以及所述太赫兹参考信号发送至待测高危化学品，并接收携带待测高危化学品信息的太赫兹回波信号；所述回波分析单元用于将所述太赫兹本振信号与所述太赫兹回波信号进行调制分析，得到待测高危化学品的信息。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述太赫兹波产生单元包括数字信号发生模块以及数字转脉冲模块，所述数字信号发生模块用于产生数字信号，并将所述数字信号发送至所述数字转脉冲模块；所述数字转脉冲模块用于将所述数字信号转化为太赫兹探测信号、太赫兹参考信号以及太赫兹本振信号。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述太赫兹波收发单元包括收发开关以及格里高利型双偏置反射面天线；所述收发开关用于控制所述格里高利型双偏置反射面天线发送所述太赫兹探测信号以及太赫兹参考信号，以及用于控制所述格里高利型双偏置反射面天线接收所述太赫兹回波信号。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述收发开关控制所述格里高利型双偏置反射面天线发送所述太赫兹探测信号的过程和所述收发开关控制所述格...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑小平，邓晓娇，耿华，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11