为实现基于太赫兹技术的多层涂层的快速与可靠测厚,提出了一种自适应教与学优化算法,改进了标准Kent混沌映射,提高了初始种群多样性;并基于步长调节优化和次优个体优化,改进了教阶段与学阶段,提高算法寻优精度和效率。将该算法与太赫兹波测量多层涂层厚度的理论模型结合,建立了涂层厚度求解方法。最后,制备了多层涂层样件,开展了太赫兹无损检测实验。实验结果表明:建立的涂层厚度求解方法相比于全局最优算法的效率提高了1倍,单次实验仅需50 s左右便可快速得到多层涂层的厚度、折射率和消光系数,测量所得的多层涂层厚度的相对误差在1.5%以内,且标准差最大不超过1.7 μm。基于太赫兹测量信号,所提方法可以高效、准确及可靠地计算多层涂层的厚度。

光谱数据的波长选择是太赫兹光谱定量分析的关键。 以纸页厚度检测为例, 提出了一种基于波长选择的纸页厚度太赫兹相位谱检测新方法。 首先采用离散离子群算法进行太赫兹相位信号优选, 并应用偏最小二乘法建立纸页厚度定量模型, 以模型的预测均方根误差作为太赫兹相位信号优选的评价标准, 选择出预测效果最优的太赫兹相位信号, 进行纸页厚度预测。 最后将本文方法的预测结果与采用全谱和单频相位信号的预测结果进行比较, 结果表明, 提出的方法预测结果最好。

提出了一种基于太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术和聚类分析方法的纺织材料鉴别和分类方法, 并以几种典型的棉材料作为实验介质证明此方法的可行性。 利用THz-TDS系统测得了介质在THz波段的时域光谱信号, 并从中提取出其吸收光谱。 应用主成分分析法提取纺织材料吸收光谱的特征, 然后应用马氏距离分类法对这些材料进行分类, 实验结果表明这五种材料可以被准确区分。 研究结果表明以纺织纤维的THz吸收光谱作为数据特征, 采用主成分分析法与马氏距离判别法相结合的方法鉴别成分相似的纺织纤维是可行的, 该方法有望为成分相近的纺织材料鉴别提供一种有效的分析方法.

纸页的定量值是纸页的重要参数之一, 此参数的测量对造纸过程具有重要意义.但这个问题到目前并未得到 很好解决.太赫兹时域光谱是一种新发展起来的基于飞秒激光技术的光谱测量技术, 目前已被初步应用于很多其 它领域.本文研究应用太赫兹波时域光谱技术进行纸页定量测量的可行性.提出了两种方法, 一种是基于太赫兹信 号幅度衰减, 另一种是基于太赫兹信号的延迟时间, 并比较了两种方法的性能.实验结果表明基于延迟时间方法的 线性性能优于基于幅度的方法.给出了这两种方法的相对误差, 结果再次表明基于延迟时间的性能优于基于幅度 衰减的方法.研究表明应用太赫兹波信号的延迟时间进行纸页定量检测是可行的, 此方法有可能为纸页定量检测 提供一种新的解决方法.

文章从理论分析和实验研究两方面探讨了L-抗坏血酸分子在0.2～2.4　THz波段的光谱特性。 应用密度泛函理论的Becke-3-Lee-Yang-Parr(B3LYP)方法计算了L-抗坏血酸分子在THz波段的振动吸收谱， 同时利用THz时域光谱系统(THz-TDS)测得了L-抗坏血酸在此波段的吸收谱和折射率谱。 根据理论计算结果， 借助于Gaussian View软件对L-抗坏血酸的THz吸收谱进行了指认。 最后将L-抗坏血酸分子和市售维生素C药片的THz吸收谱进行了比较。 研究表明， L-抗坏血酸分子在THz波段存在吸收峰， 理论计算结果与实验结果符合较好， 且这些吸收是由分子内和分子间振动共同引起的。 与市售维生素C药片的吸收谱比较表明， L-抗坏血酸的吸收峰在维生素C药片的太赫兹吸收谱中均有反映。 研究结果有助于进一步理解L-抗坏血酸的生物作用， 为应用THz-TDS技术进行L-抗坏血酸的定量分析提供了依据。