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原文传递基于FDTD的材料微观缺陷太赫兹无损检测仿真方法

专利名称：	基于FDTD的材料微观缺陷太赫兹无损检测仿真方法
摘要：	本发明公开了一种基于FDTD的材料微观缺陷太赫兹无损检测仿真方法，解决在太赫兹波段检测时微观缺陷无法被精确的识别，以及在针对微观缺陷检测时没有准确的微观缺陷模型的时序特征波形对照标准的问题。包括以下步骤：获取实际检测的太赫兹光源并对太赫兹光源进行信号处理；对于色散介质及非色散介质光学参数的优化拟合；建立多参数微观缺陷仿真模型样本库，对微观缺陷进行电磁场仿真，构建多参数特征波形；太赫兹波段检测微观缺陷仿真模型进行反演，判定微观缺陷的存在情况，进而完成标定微观缺陷的微观厚度。
专利类型：	发明专利
申请人：	长春理工大学
发明人：	张丹丹;周桐宇;任姣姣;顾健;李丽娟;张霁旸;熊伟华;牟达;钟一帆
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T08:00:00+0805
申请号：	CN201911410910.6
公开号：	CN111122585A
代理机构：	长春吉大专利代理有限责任公司
代理人：	杜森垚
分类号：	G01N21/88;G01N21/3586;G01N21/3563;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/88;G01N21/3586;G01N21/3563
申请人地址：	130022 吉林省长春市朝阳区卫星路7089号
主权项：	1.一种基于FDTD的材料微观缺陷太赫兹无损检测仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取实际检测的太赫兹光源并对太赫兹光源进行信号处理；步骤2、对于色散介质及非色散介质光学参数的优化拟合；步骤3、建立多参数微观缺陷仿真模型样本库，对微观缺陷进行电磁场仿真，构建多参数特征波形；步骤4、太赫兹波段检测微观缺陷仿真模型进行反演，判定微观缺陷的存在情况，进而完成标定微观缺陷的微观厚度。 2.如权利要求1所述的一种基于FDTD的材料微观缺陷太赫兹无损检测仿真方法，其特征在于，所述步骤1获取实际检测的太赫兹光源并对太赫兹光源进行信号处理具体包括以下步骤： 1-1.获取太赫兹反射式时域参考信号E0(t)； 1-2.对实际检测太赫兹反射式参考信号E0(t)进行反卷积信号处理得到时域信号E(t)； 1-3.对太赫兹反卷积后时域信号E(t)进行一维傅里叶变换，得到太赫兹反射式参考信号的频域信息E(w)，并获取参考信号振幅信息\|E(w)\|及相位信息φ(w)。 3.如权利要求1所述的一种基于FDTD的材料微观缺陷太赫兹无损检测仿真方法，其特征在于，所述步骤2对于色散介质及非色散介质光学参数的优化拟合具体包括以下步骤：通过透射式太赫兹时域光谱技术获得太赫兹波段色散介质的光学参数； 2-2.通过透射式太赫兹时域光谱技术获得太赫兹波段非色散介质的光学参数； 2-3.去除不同介质光学参数的奇异点； 2-4.将不同介质进行透射式检测，得到随频率变化的光学参数并使用德拜优化模型进行优化。 4.如权利要求1所述的一种基于FDTD的材料微观缺陷太赫兹无损检测仿真方法，其特征在于，所述步骤3具体包括以下步骤： 3-1.通过FDTD仿真软件建立反射式仿真微观缺陷模型； 3-2.通过FDTD仿真软件建立色散介质及非色散介质的太赫兹波段不同厚度的反射式微观缺陷模型； 3-3.通过FDTD仿真软件建立色散介质及非色散介质的太赫兹波段微观缺陷分布不同位置的反射式模型； 3-4.基于FDTD仿真软件对微观缺陷进行电磁场仿真； 3-5.利用不同对照组实验的反射回波的幅值及相位变换、反射回波飞行时间差、多次反射回波波形构建与微观缺陷厚度及位置匹配的多参数特征波形。 5.如权利要求1所述的一种基于FDTD的材料微观缺陷太赫兹无损检测仿真方法，其特征在于，所述步骤4具体包括以下步骤： 4-1.通过多参数特征波形反演微观缺陷，判断仿真厚度设置与特征波形在微观缺陷反射回波的变化情况； 4-2.完成标定微观缺陷的微观厚度。 6.如权利要求5所述的一种基于FDTD的材料微观缺陷太赫兹无损检测仿真方法，其特征在于，所述步骤4-1通过多参数特征波形反演微观缺陷，判断仿真厚度设置与特征波形在微观缺陷反射回波的变化情况，在微观缺陷的反射回波与基底金属板反射回波不可明确区分或重叠时，通过与无微观缺陷的参考波形进行对比，依据波形的相位变换、振幅变换、时间延迟变换、飞行时间差的变换判断是否含有微观缺陷。 7.如权利要求5所述的一种基于FDTD的材料微观缺陷太赫兹无损检测仿真方法，其特征在于，所述步骤4-2完成标定微观缺陷的微观厚度，在微观缺陷的反射回波与基底金属板反射回波明确可分时，通过光在介质中的传播计算微观缺陷的厚度d：其中，c为真空中的光速，n为微观缺陷的缺陷介质折射率，Δt为两个波形的飞行时间差。
所属类别：	发明专利