基于太赫兹的水蒸气检测系统及检测方法技术方案

本申请公开了一种基于太赫兹的水蒸气检测系统及检测方法，水蒸气检测系统包括激光器、太赫兹发射单元、待检测蒸汽容器以及太赫兹探测单元，太赫兹发射单元和太赫兹探测单元相对设置，待检测蒸汽容器设置于太赫兹发射单元和太赫兹探测单元之间，且待检测蒸汽容器内容纳有热蒸汽；其中，激光器用于发射泵浦光和探测光，泵浦光传输至太赫兹发射单元，使得太赫兹发射单元辐射出太赫兹波并传输至所述待检测蒸汽容器，探测光和经过待检测蒸汽容器后的带有水蒸气信息的太赫兹波传输至太赫兹探测单元，太赫兹探测单元对探测光和太赫兹波进行分析和处理以得到待检测蒸汽容器周围水蒸气的频域光谱。通过上述方式，能够实现对蒸汽容器水蒸气泄露的检测。

Water vapor detection system and method based on Terahertz

This application discloses a water vapor detection system and detection method based on terahertz. The water vapor detection system includes a laser, a terahertz emission unit, a steam vessel to be detected and a terahertz detection unit. The terahertz emission unit and a terahertz detection unit are set relatively. The steam vessel to be detected is set between the terahertz emission unit and the terahertz detection unit and is to be inspected. Thermal vapor is contained in the measurement vessel, in which the laser is used to emit pumping and detecting light, and the pumping light is transmitted to the terahertz transmitting unit, so that the terahertz transmitting unit emits terahertz wave and transmits it to the steam vessel to be detected, and the detection light and terahertz wave with water vapor information after the steam vessel to be detected are transmitted to the terahertz detecting unit, terahertz detecting unit. The detection unit analyses and processes the detection light and terahertz wave to obtain the frequency spectrum of water vapor around the vessel to be detected. Through the above method, the detection of steam leakage from steam containers can be realized.

【技术实现步骤摘要】
基于太赫兹的水蒸气检测系统及检测方法
本申请涉及太赫兹时域光谱检测
，特别是涉及一种基于太赫兹的水蒸气检测系统及检测方法。
技术介绍
小型容器(例如蒸汽烤箱等蒸汽容器)的水蒸气泄露的检测是一个比较困难的过程，因水蒸气无色无味，在大气环境下如果没有明显温差，难以判别。其中，蒸汽烤箱的蒸汽泄露问题的解决方式为：在所有生产工序完成之后再做老化试验，观察蒸汽烤箱外部是否有液滴出现。如果出现泄露现象，烤箱外部“冒汗”，则需要拆开外部机箱，对内胆边缘结合处所有部位再涂覆一层硅胶。这种程序会造成蒸汽泄露的烤箱的后道工序的浪费，并且无法确切定位泄露位置，浪费硅胶。此外现有技术中，对于蒸汽烤箱的蒸汽泄露的检测有如下方式：1、采用气压检测—用设备把内胆密封，充气，测气压变化。2、水箱检测—把内胆密封，放入水箱，查看气泡的变化。上述两种对蒸汽烤箱的水蒸气检测的方案均面临检测慢、效果不明显的问题，且检测完毕后需要将内胆以及使用的设备进行干燥，增加了工艺程序，更重要是的整个检测过程要人工参与，不能节省劳动力。
技术实现思路
本申请提供一种基于太赫兹的水蒸气检测系统及检测方法，能够解决现有技术中蒸汽容器水蒸气检测的问题。本申请采用的一个技术方案是：提供一种基于太赫兹的水蒸气检测系统，所述水蒸气检测系统包括激光器、太赫兹发射单元、待检测蒸汽容器以及太赫兹探测单元，其中，所述太赫兹发射单元和所述太赫兹探测单元相对设置，所述待检测蒸汽容器设置于所述太赫兹发射单元和所述太赫兹探测单元之间，且所述待检测蒸汽容器内容纳有热蒸汽；其中，所述激光器用于发射激光，所述激光至少分为泵浦光和探测光，所述泵浦光传输至所述太赫兹发射单元，使得所述太赫兹发射单元辐射出太赫兹波并传输至所述待检测蒸汽容器，以检测所述待检测蒸汽容器周围的水蒸气，所述探测光和经过所述待检测蒸汽容器后的带有水蒸气信息的所述太赫兹波传输至所述太赫兹探测单元，所述太赫兹探测单元对所述探测光和所述太赫兹波进行分析和处理以得到所述待检测蒸汽容器周围水蒸气的频域光谱。本申请采用的一个技术方案是：提供一种基于太赫兹的水蒸气检测方法，所述水蒸气检测方法包括：发射激光脉冲，所述激光脉冲至少分为泵浦光和探测光；将所述泵浦光沿其传输路径入射至太赫兹发射单元，以使得所述太赫兹发射单元辐射出太赫兹波；控制所述太赫兹波的传输方向，以使得所述太赫兹波对待检测蒸汽容器周围的水蒸气进行检测；接收所述探测光和经过所述待检测蒸汽容器后的带有水蒸气信息的所述太赫兹波，并对所述探测光和所述太赫兹波进行分析和处理以得到所述待检测蒸汽容器周围水蒸气的频域光谱。本申请的有益效果是：提供一种基于太赫兹的水蒸气检测系统及检测方法，通过采用太赫兹的时域光谱系统实现对待检测的蒸汽容器周边的水蒸气泄露进行检测，且同时结合太赫兹的频域光谱信息可以提高待检测蒸汽容器周边水蒸气的检测灵敏度。附图说明图1是本申请基于太赫兹的水蒸气检测系统一实施方式的结构示意图；图2是本申请太赫兹波传输路径中没有明显水蒸气时的时域光谱图；图3是本申请太赫兹波传输路径中有水蒸气时的时域光谱图；图4是本申请太赫兹波传输路径中有水蒸气时的频域光谱图；图5是本申请水蒸气吸收谱线的示意图；图6是本申请基于太赫兹的水蒸气检测方法一实施方式的流程示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。可以理解的是，本申请基于太赫兹的水蒸气检测系统，主要应用于蒸汽容器的水蒸气泄露的检测，其中蒸汽容器可以为包括但不限于蒸汽烤箱及蒸汽锅炉等，且本申请利用太赫兹波对水蒸气敏感的特点，检测待检测蒸汽容器中水蒸气泄露引起周围空气湿度的微小变化，从而达到非破坏性的水蒸气泄露检测目的，根据实验验证采用采用基于脉冲太赫兹的水蒸气检测系统，其对水蒸气的检测灵敏度可高达3ppm。参阅图1，图1为本申请基于太赫兹检测的水蒸气检测系统一实施方式的结构示意图。如图1所示，本申请提供的基于太赫兹的水蒸气检测系统100包括激光器110、太赫兹发射单元120、待检测蒸汽容器130以及太赫兹探测单元140。其中，激光器110可以选用飞秒激光器，具体可以采用钛宝石锁模激光器，且该飞秒激光器可以产生波长800nm左右的飞秒激光脉冲。且激光器110产生的激光脉冲经过分束器150后分为两束，其中一束作为泵浦光，另一束作为探测光。可选地，该分束器150的分光比的范围可以设置在1:9至1:1之间，当然也可以根据实际需求选择不同分光比的分束器150。其中，光功率强的脉冲激光作为泵浦光，反之光功率较弱的脉冲激光作为探测光。太赫兹发射单元120至少包括光延迟器121及脉冲太赫兹源122，其中，光延迟器121可以选用光纤延迟线或光纤拉伸器中的一种，此处不做具体限定。且光延迟器121用于对所述泵浦光进行延时，并将延时后的所述泵浦光传输至脉冲太赫兹源122，从而激发脉冲太赫兹源122辐射脉冲太赫兹波。其中，脉冲太赫兹源122可以选用光电导天线、非线性晶体、太赫兹量子联级激光器中的一种。本申请实施例中的脉冲太赫兹源122选用光电导天线，其中，光电导天线由绝缘体(图未示)、半导体(图未示)以及镀在半导体表面的金属电极(图未示)构成。当一束泵浦光(飞秒激光脉冲)入射至该光电导天线表面的金属电极间隙当中，由于飞秒激光脉冲的单光子能量大于半导体材料的能隙宽度，因此半导体表面产生大量的电子-空穴对，这些自由光生载流子在外加偏压电场以及半导体内部自建电场的合成作用下加速运动，形成一种随时间快速变化的瞬变电流，这个定向移动的瞬变电流向外辐射太赫兹波，产生的太赫兹波可以照射待检测蒸汽容器130。可选地，本申请的太赫兹发射单元120还可以包括控制机构123，该控制机构123可以为升降台，且控制机构12还可以包括电机(图未示)、控制器(图未示)以及载物台(图未示)。其中，载物台用于固定脉冲太赫兹源122，控制器用于控制电机带动载物台在设定方向上进行运动，实现脉冲太赫兹源122和待检测蒸汽容器130之间相对位置的调节，进而使得脉冲太赫兹源122对待检测蒸汽容器130水蒸气泄露的位置进行精准定位。可选地，待检测蒸汽容器130设置于太赫兹发射单元120和太赫兹探测单元140之间，该待检测蒸汽容器130可以为包括但不限于蒸汽烤箱、蒸汽烤炉等蒸汽容器。可以理解的是蒸汽容器的水蒸气泄露会严重影响到周边电子元器件的使用寿命。本实施例中以蒸汽烤箱为例进行介绍，继续参见图1，假设图1中所示的待检测蒸汽容器为蒸汽烤箱，蒸汽烤箱的内胆由铝合金材料钣金合成，相邻两块钣金件咬合处常常会出现水蒸气的泄露，且泄露的水蒸气会影响外部电子元器件的使用寿命，因此，必须本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于太赫兹的水蒸气检测系统，其特征在于，所述水蒸气检测系统包括激光器、太赫兹发射单元、待检测蒸汽容器以及太赫兹探测单元，其中，所述太赫兹发射单元和所述太赫兹探测单元相对设置，所述待检测蒸汽容器设置于所述太赫兹发射单元和所述太赫兹探测单元之间，且所述待检测蒸汽容器内容纳有热蒸汽；其中，所述激光器用于发射激光脉冲，所述激光脉冲至少分为泵浦光和探测光，所述泵浦光传输至所述太赫兹发射单元，使得所述太赫兹发射单元辐射出太赫兹波并传输至所述待检测蒸汽容器，以检测所述待检测蒸汽容器周围的水蒸气，所述探测光和经过所述待检测蒸汽容器后的带有水蒸气信息的所述太赫兹波传输至所述太赫兹探测单元，所述太赫兹探测单元对所述探测光和所述太赫兹波进行分析和处理以得到所述待检测蒸汽容器周围水蒸气的频域光谱。

【技术特征摘要】
1.一种基于太赫兹的水蒸气检测系统，其特征在于，所述水蒸气检测系统包括激光器、太赫兹发射单元、待检测蒸汽容器以及太赫兹探测单元，其中，所述太赫兹发射单元和所述太赫兹探测单元相对设置，所述待检测蒸汽容器设置于所述太赫兹发射单元和所述太赫兹探测单元之间，且所述待检测蒸汽容器内容纳有热蒸汽；其中，所述激光器用于发射激光脉冲，所述激光脉冲至少分为泵浦光和探测光，所述泵浦光传输至所述太赫兹发射单元，使得所述太赫兹发射单元辐射出太赫兹波并传输至所述待检测蒸汽容器，以检测所述待检测蒸汽容器周围的水蒸气，所述探测光和经过所述待检测蒸汽容器后的带有水蒸气信息的所述太赫兹波传输至所述太赫兹探测单元，所述太赫兹探测单元对所述探测光和所述太赫兹波进行分析和处理以得到所述待检测蒸汽容器周围水蒸气的频域光谱。2.根据权利要求1所述的水蒸气检测系统，其特征在于，所述太赫兹发射单元至少包括光延迟器及脉冲太赫兹源，其中，所述光延迟器用于对所述泵浦光进行延时，并将延时后的所述太赫兹波传输至所述脉冲太赫兹源。3.根据权利要求2所述的水蒸气检测系统，其特征在于，所述脉冲太赫兹源为光电导天线、非线性晶体、太赫兹量子联级激光器中的一种。4.根据权利要求2所述的水蒸气检测系统，其特征在于，所述太赫兹发射单元还包括控制机构，所述太赫兹源固定于所述控制机构上，用于调节所述太赫兹源和所述待检测蒸汽容器的相对位置。5.根据权利要求1所述的水蒸气检测系统，其特征在于，所述太赫兹探测单元包括太赫兹探测器和信号处...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐利民，祁春超，唐莎娜，
申请(专利权)人：深圳市华讯方舟太赫兹科技有限公司，华讯方舟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44