基于进化优化算法的反射式太赫兹时域光谱厚度测量方法技术

本发明专利技术公开了基于进化优化算法的反射式太赫兹时域光谱厚度测量方法，采用自主搭建的全光学激励和接收的非接触反射式太赫兹时域光谱检测系统，对参考信号及样品信号进行滤波降噪与傅里叶变换，利用MATLAB互相关函数获取固有相移，获取太赫兹频段范围内涂层样品折射率谱及消光系数谱。使构建的太赫兹波与介质相互作用理论模型更加精确，利用进化优化算法对理论反射太赫兹时域波形与实验样本信号进行全光谱拟合，确定迭代次数或收敛精度；本发明专利技术以贴近实际的方式使得构建的太赫兹波与介质相互作用理论模型更加精确，避免固有相移误差与金属基底复折射率随频谱变化等因素导致的测量误差，提高回波脉冲检测精度，增强涂层检测深度分辨率，实现厚度检测。

【技术实现步骤摘要】
基于进化优化算法的反射式太赫兹时域光谱厚度测量方法
本专利技术涉及太赫兹时域光谱检测
，特别涉及一种基于进化优化算法的反射式太赫兹时域光谱厚度测量方法。
技术介绍
随着航空工业技术的大力发展，防护涂层作为这些大型设备或高端装备的关键部件，其健康状况直接影响到整体结构的完整性、安全性和使用寿命，同时决定构件的耐腐蚀性能及抗氧化能力。厚度作为表征涂层质量及完整性的重要评判指标，精确测量涂层厚度对保持航空复合材料防护涂层的功能、保障基底材料的质量具有重要意义。由于航空复合材料制备工艺复杂、结构特殊且服役工况严苛，因此航空领域复合材料涂层厚度测量必须在有效的无损检测方式下进行。太赫兹辐射是一种电磁波谱位于微波和红外线之间的电磁波，以其0.1THz～10THz(1THz＝1012Hz)的频率范围而命名，对应波长范围介于30μm～3mm之间。随着超快激光和半导体技术的快速发展，太赫兹波的激发及探测手段也愈加稳定可靠。太赫兹波对大多数非金属材料(如玻璃纤维、陶瓷、泡沫、和复合材料等)均具有良好的穿透性。太赫兹时域光谱技术是太赫兹波谱技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于进化优化算法的反射式太赫兹时域光谱厚度测量方法，其特征在于：包括以下步骤，/n步骤1，对涂覆在金属基底之上的单层涂层样品与未涂覆涂层的金属基底进行实验，获取金属基底的参考信号E

【技术特征摘要】
1.基于进化优化算法的反射式太赫兹时域光谱厚度测量方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1，对涂覆在金属基底之上的单层涂层样品与未涂覆涂层的金属基底进行实验，获取金属基底的参考信号Eref及样本反射信号Esam，并进行滤波降噪、信号截取及滑动平均信号预处理技术；搭建全光学激励和接收的非接触反射式太赫兹时域光谱检测系统，获取参考信号及样品反射信号；
对获取的参考信号及样品反射信号进行滤波降噪与傅里叶变换，并根据反射式太赫兹时域光谱系统的有效太赫兹频段进行信号截取及滑动平均信号处理手段，获取参考信号与样品反射式太赫兹频谱分别为复值和
步骤2，建立反射式太赫兹理论传递模型；
建立反射式太赫兹理论传递模型，在入射角为0°的条件下，且考虑太赫兹波在样品中多重反射时计算参考信号与样品反射式太赫兹频谱比值；
使用傅里叶反变换F-1实现对任意介质的太赫兹反射波形Er(t)进行描述；
步骤3，对金属基底复折射率与波长关系进行MATLAB非线性拟合，获取太赫兹频段金属基底复折射率；
步骤4，输入进化优化算法的迭代范围，定义目标函数为理论反射式太赫兹时域信号与样本信号最小化误差平方和；
确定涂层样品折射率谱、消光系数谱及金属铝的复折射率谱，进化优化算法的变量迭代范围上下界，不断改变输入参数，将每次模型傅里叶反变换后得到的理论反射式太赫兹时域信号Er(t)与实验所得到的样本信号Esam比较，利用最小化误差平方和的数字优化技术定义目标函数；
步骤5，定义算法迭代次数或收敛精度，以实现算法迭代收敛。


2.根据权利要求1所述的基于进化优化算法的反射式太赫兹时域光谱厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘增华，王可心，吴育衡，满润昕，何存富，吴斌，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11