一种热电型太赫兹探测器输出信号的处理方法技术

本发明专利技术提出了一种热电型太赫兹探测器输出信号的处理方法，解决了通过现有热电型太赫兹探测器输出信号的指数形式拟合得到的时间常数存在较大误差，不利于热电型太赫兹探测器输出电压的后续处理的问题。本发明专利技术提出了热电型太赫兹探测器上升曲线的指数形式，以及快速响应、平滑处理的计算方法，通过对热电型太赫兹探测器的输出电压信号进行处理，提高了响应速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太赫兹测试
，特别涉及一种热电型太赫兹探测器输出信号的处理方法。
技术介绍
热电型探测器相对于光电型探测器，具有光谱响应平坦以及光谱范围宽等优点，在光电测试、计量等方面具有广泛的应用。由于太赫兹波段范围宽，设计一种热电型太赫兹探测器对太赫兹信号进行测试，是一种较佳选择。在热电型太赫兹探测器中，上升时间是一个重要参数，是指由于被测量的阶跃变化，探测器输出信号从最大值的10％上升到90％所需的时间。热电型太赫兹探测器的上升曲线一般被认为符合理论指数形式：Vt=Vmax[1-exp(-tτ)]---(1)]]>式中，Vt是一定功率的太赫兹激光照射探测器的实时输出电压；Vmax是一定功率的太赫兹激光照射探测器稳态响应电压；τ是时间常数，属于热电型太赫兹探测器的固有参数，一般采用指数拟合计算得到；t是时间。但是，热电型太赫兹探测器的响应速度慢，上升时间约为30s，不能实时输出被测信号的真实性能，影响测试效率。目前，现有技术中未发现能够解决热电型太赫兹探测器响应速度的方法。另外，热电型太赫兹探测器在实际应用中，由于热量损失、热电偶噪声等因素的影响，热电型太赫兹探测器的上升曲线不能很好的与理论指数形式(1)吻合。因此，采用理论指数形式(1)拟合得到的时间常数存在较大误差，不利于热电型太赫兹探测器输出电压的后续处理。
技术实现思路
针对现有技术缺陷，本专利技术提出一种热电型太赫兹探测器输出信号的处理方法，缩短上升时间，提高响应速度，快速测量被测信号的变化。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种热电型太赫兹探测器输出信号的处理方法，包括以下步骤：步骤(1)：热电型太赫兹探测器的上升曲线符合指数形式：Vt=Vm(t)+c·exp(-tτ)]---(2)]]>式中：Vt是一定功率的太赫兹激光照射探测器的实时输出电压；t是时间；τ是时间常数，属于热电型太赫兹探测器的固有参数；Vm是热电型太赫兹探测器的快速响应电压；c是指数函数的系数；步骤(2)：使用稳定功率的激光照射热电型太赫兹探测器，采用示波器或电压表测试热电型太赫兹探测器的输出电压，记录上升曲线部分；步骤(3)：根据公式(2)的指数形式，采用最小二乘法对热电型太赫兹探测器输出电压的上升曲线部分进行指数拟合，获得时间常数；步骤(4)：根据热电型太赫兹探测器的实时输出电压，计算热电型太赫兹探测器的快速响应电压，计算过程如下：Vm(tk)=Vtkk=1Vtk-1-e-(tk-1)/τVtk-Vtk-1e-tk/τ-e-(tk-1)/τk=2,3,...,N---(3)]]>式中：分别是一定功率的太赫兹激光照射热电型太赫兹探测器时，热电型太赫兹探测器在tk-1、tk时刻的输出电压；t是时间；τ是时间常数，属于热电型太赫兹探测器的固有参数；Vm(tk)是热电型太赫兹探测器在tk时刻的快速响应电压；N是热电型太赫兹探测器输出信号的个数；步骤(5)：采用逐次累加取平均的方法对热电型太赫兹探测器的快速响应电压进行平滑处理，平滑处理之后的热电型太赫兹探测器的电压是：V(tk)=1kΣk=1kVm(tk)k=1,2,...,M-11MΣk=k-(M-1)kVm(tk)k=M,M+1,...,N---(4)]]>式中：V(tk)是热电型太赫兹探测器在tk时刻的平滑处理电压；M是正整数，并且2≤M≤N。可选地，所述M取值越小，平滑效果越差，上升时间也越小；M取值越大，平滑效果越好，上升时间也越大。可选地，所述M取值范围为7～10。可选地，当M＝8时，热电型太赫兹探测器输出曲线的上升时间是3s。本专利技术的有益效果是：提出了热电型太赫兹探测器上升曲线的指数形式，以及快速响应、平滑处理的计算方法，通过对热电型太赫兹探测器的输出电压信号进行处理，提高了响应速度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种热电型太赫兹探测器输出信号的处理方法的流程图；图2为热电型太赫兹探测器的输出电压曲线图；图3为热电型太赫兹探测器的快速响应电压曲线图；图4为热电型太赫兹探测器的平滑处理电压曲线图；图5为M取值与平滑效果、上升时间的关系图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在现有技术中，热电型太赫兹探测器输出电压的上升曲线一般被认为符合理论指数函数形式，通过这种函数形式拟合得到的时间常数存在较大误差，不利于热电型太赫兹探测器输出电压的后续处理。另外，热电型太赫兹探测器的响应速度慢，上升时间一般大于30s，不能实时输出被测信号的真实性能，影响测试效率。针对现有技术缺陷，本专利技术提出一种热电型太赫兹探测器输出信号的处理方法，缩短上升时间，提高响应速度，快速测量被测信号的变化。本专利技术的一种热电型太赫兹探测器输出信号的处理方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤(1)：热电型太赫兹探测器的上升曲线符合如下指数形式：Vt=Vm(t)+c·exp(-tτ)]---(2)]]>式中：Vt是一定功率的太赫兹激光照射探测器的实时输出电压；t是时间；τ是时间常数，属于热电型太赫兹探测器的固有参数；Vm是热电型太赫兹探测器的快速响应电压；c是指数函数的系数。步骤(2)：使用稳定功率的激光照射热电型太赫兹探测器，采用示波器或电压表测试热电型太赫兹探测器的输出电压，记录上升曲线部分，例如图2所示实施例中，上升时间是28.6s。步骤(3)：根据公式(2)的指数形式，采用最小二乘法对热电型太赫兹探测器输出电压的上升曲线部分进行指数拟合，获得时间常数，图2所示实施例中曲线的时间常数是13.4s。步骤(4)：根据热电型太赫兹探测器的实时输出电压，计算热电型太赫兹探测器的快速响应电压，计算过程如下：Vm(tk)=Vtkk=1Vtk-1-e-(tk-1)/τVtk-Vtk-1e-tk/τ-e-(tk-1)/τk=2,3,...,N---(3)]]>式中：分别是一定功率的太赫兹激光照射热电型太赫兹探测器时，热电型太赫兹探测器在tk-1、tk时刻的输出电压；t是时间；τ是时间常数，属于热电型太赫兹探测器的固有参数；Vm(tk)是热电型太赫兹探测器在tk时刻的快速响应电压；N是热电型太赫兹探测器输出信号的个数。对图2所示实施例的热电型太赫兹探测器输出电压进行计算，获得的快速响应电压如图3所示。从图3中可以看出，此过程获得的热电型太赫兹探测器的快速响应电压波动较大，不能稳定的呈现被测信号。步骤(5)：为了降低快速响应电压的波动，本专利技术采用逐次累加取平均的方法对热电型太赫兹探测器的快速响应电压进行平滑处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电型太赫兹探测器输出信号的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：热电型太赫兹探测器的上升曲线符合指数形式：Vt=Vm(t)+c·exp(-tτ)]---(2)]]>式中：Vt是一定功率的太赫兹激光照射探测器的实时输出电压；t是时间；τ是时间常数，属于热电型太赫兹探测器的固有参数；Vm是热电型太赫兹探测器的快速响应电压；c是指数函数的系数；步骤(2)：使用稳定功率的激光照射热电型太赫兹探测器，采用示波器或电压表测试热电型太赫兹探测器的输出电压，记录上升曲线部分；步骤(3)：根据公式(2)的指数形式，采用最小二乘法对热电型太赫兹探测器输出电压的上升曲线部分进行指数拟合，获得时间常数；步骤(4)：根据热电型太赫兹探测器的实时输出电压，计算热电型太赫兹探测器的快速响应电压，计算过程如下：Vm(tk)=Vtkk=1Vtk-1-e-(tk-1)/τVtk-Vtk-1e-tk/τ-e-(tk-1)/τk=2,3,...,N---(3)]]>式中：分别是一定功率的太赫兹激光照射热电型太赫兹探测器时，热电型太赫兹探测器在tk‑1、tk时刻的输出电压；t是时间；τ是时间常数，属于热电型太赫兹探测器的固有参数；Vm(tk)是热电型太赫兹探测器在tk时刻的快速响应电压；N是热电型太赫兹探测器输出信号的个数；步骤(5)：采用逐次累加取平均的方法对热电型太赫兹探测器的快速响应电压进行平滑处理，平滑处理之后的热电型太赫兹探测器的电压是：V(tk)=1kΣk=1kVm(tk)k=1,2,...,M-11MΣk=k-(M-1)kVm(tk)k=M,M+1,...,N---(4)]]>式中：V(tk)是热电型太赫兹探测器在tk时刻的平滑处理电压；M是正整数，并且2≤M≤N。...

【技术特征摘要】
1.一种热电型太赫兹探测器输出信号的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：热电型太赫兹探测器的上升曲线符合指数形式：Vt=Vm(t)+c·exp(-tτ)]---(2)]]>式中：Vt是一定功率的太赫兹激光照射探测器的实时输出电压；t是时间；τ是时间常数，属于热电型太赫兹探测器的固有参数；Vm是热电型太赫兹探测器的快速响应电压；c是指数函数的系数；步骤(2)：使用稳定功率的激光照射热电型太赫兹探测器，采用示波器或电压表测试热电型太赫兹探测器的输出电压，记录上升曲线部分；步骤(3)：根据公式(2)的指数形式，采用最小二乘法对热电型太赫兹探测器输出电压的上升曲线部分进行指数拟合，获得时间常数；步骤(4)：根据热电型太赫兹探测器的实时输出电压，计算热电型太赫兹探测器的快速响应电压，计算过程如下：Vm(tk)=Vtkk=1Vtk-1-e-(tk-1)/τVtk-Vtk-1e-tk/τ-e-(tk-1)/τk=2,3,...,N---(3)]]>式中：分别是一定功率的太赫兹激光照射热电型太赫兹探测器时，热...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，韩强，王瑞霞，韩顺利，董杰，吴寅初，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37