发射中红外激光的量子级联半导体激光器（QCL）在气体分子检测，特别是氮氧化物的吸收光谱检测中有突出的应用前景。目前QCL有脉冲和连续光两种主流形式，具有不同的应用特性。采用同波长的两种激光器，搭建相应的驱动及调制解调系统，同时对一氧化氮进行测量：对脉冲QCL采用啁啾调制；对连续QCL采用正弦波调制和二次谐波解调。然后比较了两系统的光谱分辨率、测量范围、线性度、检出限、噪声等指标。结果表明，脉冲系统的测量范围为连续光系统的4.6倍，检出限为后者的2.2倍；连续光系统的线性结果较好。两种系统中，干涉效应导致的光学噪声为电子噪声的10倍，因此消除光学干涉将是该类仪器提高性能的关键。

在聚乙烯材料管道生产制造过程中，管道厚度精确测量是影响管道生产质量的一个重要技术问题，太赫兹非金属厚度透射测量过程中，通过测量两次透射信号的光程时间差与材料折射率计算 得到样品厚度参数，为了准确提取两次透射信号的光程时间差值，需要对原始时域信号进行信号表征。通过高斯滤波反卷积得到脉冲响应函数表征时域信号已经成为了一种成熟且有效的技术手段。 但一方面由于太赫兹波在聚乙烯材料中的传播存在明显的频散现象，同时其透射率高回波信号较弱，导致信噪比较低，在脉冲响应函数提取过程中放大了干扰信号的比重，造成信号失真、淹没，无 法准确提取信号。本文通过对带通滤波后的时域信号采用修正型自相关算法进行自相关性分析，再结合高斯滤波反卷积运算，得到改进后的脉冲响应函数。旨在解决太赫兹非金属测量领域时域信号 表征问题。改进算法实验结果显示加强了信号的清晰度，解决了因杂波信号干扰造成的脉冲响应信号失真或淹没情况，显著提高了脉冲响应信号信噪比。

基于红外图像差分比对法可以高效地检测并发现电气部件老化、接线松动、绝缘失效等问题, 但由于红外热图像分辨率低、对比度差, 直接特征匹配误点率高、匹配成功率低, 提出一种基于可见光匹配矩阵的电气部件故障红外自动识别算法。首先通过固定区域截取法或手动提取特征点配准法处理可见光图像, 使处理后的可见光图像与红外图像完全匹配; 然后使用 SURF及 RANSAC算法将匹配好的待测及标准电气部件的可见光图像进行配准, 并使用最小二乘法获得最优仿射变换矩阵。最后使用该匹配矩阵将待测及标准电气部件的红外热像图进行配准, 进而进行差分故障判断。实验结果表明: 该检测算法相较于直接差分比对法, 匹配效果好、鲁棒性高, 且能够实现异常区域的准确定位。

基于太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对聚乙烯管道接头的老化及常见缺陷进行检测,获得不同老化程度的聚乙烯样品的折射率与吸收系数,并对管道接头的典型缺陷进行成像检测。实验结果表明:随着老化时间延长,聚乙烯样品在0.2~2.0 THz频段内的折射率未发生明显变化,该频段内材料的吸收系数随着老化时间的延长而明显下降。太赫兹图像中缺陷区域与无缺陷区域的像素点存在明显区别,从图像中可以分辨出缺陷的位置及大致轮廓。

采用0.3 THz辐射源和线阵探测器,搭建了太赫兹线阵扫描成像系统。该成像系统完成100 mm×100 mm区域的测量仅需1 min,成像分辨率可达1.5 mm,可以准确识别聚乙烯样品和水管中预埋的缺陷,高精度定位隐藏在信封内的剪刀和小刀。研究结果表明,该成像技术可以快速检测隐蔽物,在无损探伤和安全检查领域具有一定的实用价值。

在聚乙烯材料管道生产制造过程中，管道厚度精确测量是影响管道生产质量的一个重要技术问题。本文简述了使用太赫兹时域光谱首先对标准厚度样品的折射率进行测量，再使用其折射率对未知厚度样品进行厚度测量，通过测量在介质中某一点太赫兹时域波形图峰值时间差，建立厚度测量模型，实现对折射率的以及厚度的测量方法，根据实验对其检测精度以及影响因素进行分析得出此实验方法相对误差已达到2%以下，此精度已高于国标GB15558.1 中4%的要求。