中国石油大学 (北京) 新能源与材料学院, 北京 102249
利用太赫兹时域光谱成像技术检测了存在内部缺陷的高分子 3D 打印样本, 获得了太赫兹时域光谱成像图。初步结果表明, 样本中的缺陷与材料自身对太赫兹波的吸收及反射存在差异, 太赫兹光谱成像可直接表征 3D 打印材料的外部缺陷, 但对存在于样本内部的缺陷, 太赫兹光谱成像结果尚需进一步优化。进一步研究发现, 利用高斯加噪、叠加融合、最小二乘去噪等算法对内部缺陷的光谱图像进行优化, 能够得到清晰的太赫兹时域光谱图像。因此, 利用太赫兹时域光谱成像技术及优化算法, 能够实现对有机高分子 3D 打印材料内部缺陷的表征。
光谱学 图像处理 缺陷检测 太赫兹时域光谱 优化算法 spectroscopy image processing defect detection terahertz time-domain spectroscopy optimization algorithm
1 中国石油大学（北京） 信息科学与工程学院，北京 102249
2 中国石油大学（北京） 新能源与材料学院，北京 102249
咖啡颗粒的大小直接影响着成品咖啡的品质，高效辨别出咖啡粉粒径大小对咖啡品质的鉴别尤其重要。在89 μm～140 μm粒径范围内，利用激光感生电压（laser-induced voltage，LIV）技术对不同粒径的云南小颗粒咖啡粉进行检测，不同粒径咖啡粉展现出不同的LIV响应，其信号幅值、响应时间、半高宽等参数均存在明显差异。随咖啡粉粒径逐渐增大，其LIV信号幅值（Vp）呈先减小后增大的趋势，当粒径为104 μm～107 μm时Vp最小。此外，LIV信号波形的响应时间及半高宽分别与咖啡粉末粒径之间呈正、负相关变化规律。结果表明，激光感生电压技术对咖啡粉粒径的变化较为敏感，有望成为检验咖啡粉粒径的有效检测手段。
激光感生电压（LIV） 颗粒大小 响应信号 咖啡 laser induced voltage (LIV) particle size response signals coffee
中国石油大学(北京) 石油和化工行业油气太赫兹波谱与光电检测重点实验室，北京 102249
页岩是油气储层的主要类型之一，其微量有机质的准确表征是油气资源勘探中的一大热点和难点。利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对不同原油含量(ppm级)的页岩进行测试与分析，结果表明，太赫兹光谱响应与页岩有机质含量存在单调关系：随着原油浓度增加，单位厚度太赫兹时域光谱幅值衰减系数线性增加。结合有效介质理论，确定了太赫兹介电常数与200 ppm以下原油含量之间的线性关系。研究表明，太赫兹时域光谱技术可作为页岩中微量原油表征的有效方法，对提高油气资源勘探效率具有重要意义。
原油 页岩 太赫兹 定量分析 ：crude oil shale terahertz quantitative analysis 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(5): 771
中国石油大学（北京） 新能源与材料学院油气光学探测技术北京市重点实验室，北京 102249
针对多层样本中界面对太赫兹时域光谱的影响问题，利用太赫兹时域光谱测试了由不同粒径制成的单、双层沙粒压片，获得了单、双层压片样本的太赫兹时域谱。结果表明，双层样本的单位厚度太赫兹峰值衰减系数明显小于单层样本的单位厚度衰减系数。因此，在研究双层样品太赫兹光谱响应时应添加某个系数以消除由样品的界面反射影响，且该系数与材料的特性有关。
太赫兹波 界面反射 吸收系数 terahertz interface-reflection effect absorption coefficient
熔融沉积 (FDM)技术是目前市售 3D打印机应用最广泛的材料成型技术, 基于这一技术的 3D打印机精确度评价与打印试件的误差分析还没有十分完善的标准化方法。 FDM 3D打印常用的聚合物材料在太赫兹波段存在明显吸收。基于太赫兹时域光谱(THz-TDS), 通过缝隙注水的方式放大试件非实体部分的太赫兹响应, 使得太赫兹技术可同时监测 3D打印试件实体部分与非实体部分的打印精确度。通过分析试件的太赫兹光谱, 能够分辨与原始设计相差 0.96%的微米级误差, 补充了 3D打印误差的分析方法。
熔融沉积技术 太赫兹光谱 3D打印 Fused Deposition Modeling terahertz spectrum 3D printing 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(2): 2180223
Beijing Key Laboratory of Optical Detection Technology for Oil and Gas, China University of Petroleum, Beijing 102249, China
Frontiers of Optoelectronics
2017, 10(2): 132
1 Beijing Key Laboratory of Optical Detection Technology for Oil and Gas, China University of Petroleum, Beijing 102249, China
2 Department of Physics, Capital Normal University, Beijing 100048, China
Frontiers of Optoelectronics
2016, 9(4): 544–548
1 中国石油大学(北京) a.油气光学探测技术北京市重点实验室
2 中国石油大学(北京) b.理学院, 北京 102249
3 b.理学院, 北京 102249
油气水界面问题一直受到该领域研究人员的普遍关注和重视。在本文中, 采用太赫兹光谱技术研究了厚度分别为 1 mm和 0.5 mm的样品池中油气水的光谱性质并讨论了界面处的频域谱特性。结果表明, 在煤油和水构成的界面处不产生双峰响应, 但是单峰的延迟时间随着位置的移动发生规律性的变化; 在煤油和空气构成的界面处时域谱出现双峰响应, 频谱产生振荡现象, 且当太赫兹测试点中心接触油气界面时振荡现象最显著, 而后逐渐消失。样品池厚度较小时, 频谱振荡现象有所减弱。结果表明太赫兹技术可作为一项安全的测试手段, 用于石油输运过程中油气界面的表征。
太赫兹光谱 油气界面 油水界面 频谱振荡 terahertz spectroscopy oil-gas interface oil-water interface frequency oscillation 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(6): 848
1 中国石油大学 油气光学探测技术北京市重点实验室
2 全国石油和化工行业油气 太赫兹波谱与光电检测重点实验室，北京102249
3 中国石油大学 油气光学探测技术北京市重点实验室，北京102249
作为一种广泛应用的化石能源，煤炭的在线监测非常必要。太赫兹技术是一种有效的在线检测方法，可作为传统技术的补充手段应用于煤炭的表征。基于9种煤炭标准试样的太赫兹时域光谱，计算了不同煤炭在0.1 THz~1.5 THz频段的折射率和吸收系数谱。将该频段内所有折射率和吸收系数数据作为输入变量，分别进行聚类分析，根据聚类结果，对应煤炭标准物质的已知参量，证明碳含量是影响煤炭折射率的主要因素，氢氮含量是影响吸收效应的主要因素。结果表明，太赫兹光谱结合聚类分析方法可对煤炭之间的相似性和相异性进行定性分析，为煤炭工业中的实时在线监测提供技术支持。
煤炭 太赫兹光谱 光学参数 聚类分析 coal materials THz spectroscopy optical parameters Cluster Analysis 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(1): 26
