基于THz技术的农产品品质无损检测研究-论文.pdf

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1、第34卷，第8期光谱学与光谱分析Vo1．34，No．8，pp2047—20522014年8月SpectroscopyandSpectralAnalysisAugust，2014基于THz技术的农产品品质无损检测研究蒋玉英，葛宏义，廉飞宇。，张元¨，夏善红1．中国科学院电子学研究所传感技术国家重点实验室，北京1001902．中国科学院大学，北京1000493．河南工业大学粮食信息处理与控制教育部重点实验室，河南郑州450001摘要农产品品质备受关注，而由品质变化引发的农产品安全事故频繁，开发农产品品质的快速无损检测技术成为研究热点

2、。太赫兹波(THz)是介于微波与红外之间的电磁辐射，由于其独特的优势，具有重要的科学研究价值近年来，随着THz辐射源和探测器研究的不断突破，大大丰富了THz的应用研究。与其他检测技术相比，作为一种新型检测技术，THz辐射具有安全和高信噪比等重要特征，能获得传统检测方法无法获得的物理、化学和生物等信息，在质量安全检测与控制、生物医学和通信等领域的应用前景广阔。首先介绍了THz波的概念和主要性质，接着对THz技术在农产品品质检测应用上的研究进展进行综述，分析THz探测技术存在的问题，对THz技术的应用潜力进行展望，最后提出THz技术

3、在储粮品质检测中新的应用和广阔前景。关键词太赫兹光谱；太赫兹成像；无损检测；农产品品质；储粮品质中图分类号：0434．3文献标识码：ADOI：10．3964~．issn．1000—0593(2014}08—2047—06料、木材、纸张等)，利用THz对不透明的物体进行成像，可引言作为超声波和x射线成像技术的补充]。相对于其他光谱技术(如近红外、中红外等)，由于THz具有的独特性质，能够我国是农业大国，保障农产品安全是国家的战略需要，在食品在线检测与质量控制、农产品品质检测、生物分子检农产品的品质问题越来越受到人们的关注，由品质问

4、题所引测、农药残留检测等领域获得其他技术所得不到的信息。发的农产品安全事故越来越频繁，因此急需开展农产品的快本文介绍太赫兹时域光谱技术和数据处理方法及太赫兹速精准无损检测的研究。粮食储备关系国家粮食安全，粮食成像技术；重点对太赫兹光谱技术和成像技术在农产品品质在储藏过程发生霉变、虫害等导致我国平均粮食产后损失约检测与控制中的研究进行综述，最后探讨了THz技术在实为1O_1]，远远高于发达国家。所以开展快速、精准的储粮际应用中的局限因素，对THz技术的应用潜力进行展望，提品质无损检测技术的研究，对提升国家粮食储藏科技水平，出THz

5、技术在储粮品质检测中的新应用和广阔前景。保障储粮的数量和质量具有重要的意义。太赫兹(THz)辐射在电磁波谱中位于红外和微波之间。1THz技术在2O世纪8O年代之前，由于缺少有效的THz波产生和检测技术，以至于人们将THz波段称为电磁波谱中的THz空1．1THz时域光谱隙(THzGap)_2J。近年来，随着人们在THz辐射源与探测器太赫兹时域光谱技术(Terahertztimedomainspectrosco—方面取得的突破，尤其是超快激光技术和半导体材料技术的py，THz-TI)S)是一种有效的分析物质内部组成信息的测量发展，大

6、大促进了THz技术的研究[363。THz波段的光子能手段_9]，THz-TDS系统主要由以下部分组成：超快脉冲激量低(相比于X射线的光子能量为千电子伏)，不会产生电离光、THz产生与探测装置、时间延迟控制系统和光路等。按反应，特别适合生物组织的活体检查和旅客安检[7]。THz波照各种被测对象的样品测量的工作和分析方式，THz-TDS穿透性好，能够穿透非极性液体和许多介电材料(衣服、塑系统可分为透射式、反射式和差分式。其中前两者是最常见收稿日期：2013—08—13。修订日期：2013—12—18基金项目：国家(863计划)项目(

7、2012AA101608)资助作者简介：蒋玉英，1984年生，中国科学院电子学研究所博士研究生e-mail：jiangyu~ngll@163．corn*通讯联系人e-mail：zhangyuan@haut．edu．cn2048光谱学与光谱分析第34卷的探测方式；反射型系统的实现方式又可分为垂直入射、斜年对树叶进行脉冲THz波成像l2。随后，THz成像技术倍入射和衰减全反射[10-12等三种。THz-TDS系统示意图见图受关注，发展迅速。根据THz发射源可将THz成像技术分1。为两种：脉冲THz和连续THz波成像。连续THz波成像

8、是一种强度成像，由于太赫兹光对被测对象内部的缺陷的边缘发生散射效应，进而THz电磁场的强度发生变化，变化的电磁场在THz波图像上，对应为图像显示明暗度。对被测对象BS成像时，根据显示的明暗度来判断对象样品的内部缺陷位置与程度。两系统利弊对比可参考文献[21]。H