一種太赫茲頻段rcs測量用支架材料的選取方法

一種太赫茲頻段rcs測量用支架材料的選取方法
【專利摘要】公開了一種太赫茲頻段RCS測量用支架材料的選取方法，包括：選取M種泡沫材料作為測試樣品；對于選取的每種泡沫材料，通過太赫茲時域光譜測量系統測量未放置測試樣品時的時域光譜Er,i(t)、以及放置測試樣品時的時域光譜Es,i(t)；對Er,i(t)、Es,i(t)進行傅里葉變換，以獲取頻域光譜Er,i(w)、Es,i(w)；然后，根據Er,i(w)、Es,i(w)、以及泡沫材料的厚度di，計算該泡沫材料的折射率譜ni(w)；對于選取的每種泡沫材料，計算其折射率譜的折射率均值以及的值，并且，將取最小值的泡沫材料作為太赫茲頻段RCS測量用支架材料。本發明通過太赫茲時域光譜技術，便于快速、無損的分析材料的電磁散射特性，進而在樣品中迅速找到適用于太赫茲頻段RCS測量的支架材料。
【專利說明】
_種太赫茲頻段RGS測量用支架材料的選取方法
技術領域
[0001] 本發明涉及電磁散射測量領域，尤其涉及一種太赫茲頻段RCS測量用支架材料的 選取方法。
【背景技術】
[0002] 在電磁散射測量中，雷達散射截面(RCS)的測量精度與背景噪聲有關。目標支撐系 統是一種重要的背景噪聲的來源。由于目標支撐系統產生的回波總是與被測目標的回波同 時到達接收系統，因此無法通過時間距離門技術予以有效抑制，從而限制了RCS的測量精 度。
[0003] 目前，在電磁散射測量中主要使用以下三種目標支撐系統，具體包括:泡沫支架、 高強度非金屬懸線、金屬支架。其中，泡沫支架和高強度非金屬懸線主要用于室內測量，金 屬支架主要用于室外測量。考慮到泡沫材料具有透波性好、低散射性等優點，故而可用于制 作太赫茲頻段RCS測量用支架。
[0004] 針對太赫茲頻段RCS測量用支架的設計需求，現有技術中亟需一種選取支架材料 的方法，以提尚目標支架的性能，進而提尚RCS的測量精度。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的在于提出一種太赫茲頻段RCS測量用支架材料的選取方法，以快速、 無損的找到適用于太赫茲頻段RCS測量的支架材料。
[0006] 本發明提供的太赫茲頻段RCS測量用支架材料的選取方法，包括：
[0007] S1、選取Μ種泡沫材料作為測試樣品；對于選取的每種泡沫材料，通過太赫茲時域 光譜測量系統測量未放置測試樣品時的時域光譜E r>1(t)、以及放置測試樣品時的時域光譜 Es，i(t);
[0008] S2、對Er,i(t)、Es,i(t)進行傅里葉變換，以獲取頻域光譜E r,i(W)、Es,i(W);然后，根 據￡1；1(￥)4 3,；1(￥)、以及泡沫材料的厚度(^，計算該泡沫材料的折射率譜]^(￥);
[0009] S3、對于選取的每種泡沫材料，計算其折射率譜的折射率均值m、以及p7-：l|的值， 并且，從所述Μ種泡沫材料中選出|a. -1|為最小值的泡沫材料，將其作為太赫茲頻段RCS測量 用支架材料；
[0010] 其中，Μ為大于1的整數，i = l，'"M。
[0011] 優選的，所述太赫茲時域光譜測量系統為透射型。
[0012] 優選的，根據公式1計算所述折射率譜ru(w);
[0014]式中，c為真空中的光速，w為頻率，<i>s,i(w)為Es,i(w)的相位信息，<i> r,i(w)為Er,i (W)的相位信息。
[0015]優選的，di 滿足:0.9mm^icKl.lmm。
[0016] 優選的，若至少有兩種泡沫材料滿足-ι|取最小值，則所述方法還包括：
[0017] S4、根據Er,i(w)、Es,i(w)、以及泡沫材料的厚度di，計算該泡沫材料的吸收系數譜α i (w);對于選取的每種泡沫材料，計算吸收系數譜的吸收系數均值冗，并且，將|冗-1|最小、且 ?最大的泡沫材料作為太赫茲頻段RCS測量用支架材料。
[0018] 優選的，根據公式2計算ai(w);
[0020]式中，Ir,i(W)是Er,i(W)的幅值信息、Is,i(W)是Es,i(W)的幅值信息。
[0021] 優選的，M = 2,并且所述泡沫材料為發泡聚四氟乙烯和玻璃鋼板。
[0022] 在本發明的技術方案中，主要通過以下步驟選取太赫茲頻段RCS測量用支架材料， 包括:對于每種泡沫材料，通過太赫茲時域光譜測量系統測量未放置測試樣品時的時域光 譜E r>1(t)、以及放置測試樣品時的時域光譜Es>1(t);對ErdthEnU)進行傅里葉變換，以 獲取頻域光譜E r,i(w)、Es,i(w);根據Er,i(w)、E s,i(w)、以及泡沫材料的厚度di，計算該泡沫材 料的折射率譜m(w);計算折射率譜的折射率均值瓦、以及fT-l|，并將|f-l|取最小值的泡沫 材料作為太赫茲頻段RCS測量用支架材料。本發明通過太赫茲時域光譜技術，便于快速、無 損地找到適用于太赫茲頻段RCS測量的支架材料。
【附圖說明】
[0023] 通過以下參照附圖而提供的【具體實施方式】部分，本發明的特征和優點將變得更加 容易理解，在附圖中：
[0024] 圖1是本發明實施例中的太赫茲頻段RCS測量用支架材料的選取方法流程圖；
[0025]圖2是發泡聚四氟乙烯材料的太赫茲時域光譜；
[0026]圖3是玻璃鋼材料的太赫茲時域光譜；
[0027]圖4是發泡聚四氟乙烯材料的折射率曲線；
[0028]圖5是玻璃鋼材料的折射率曲線。
【具體實施方式】
[0029] 下面參照附圖對本發明的示例性實施方式進行詳細描述。對示例性實施方式的描 述僅僅是出于示范目的，而絕不是對本發明及其應用或用法的限制。
[0030] 針對現有技術中對太赫茲頻段RCS測量用支架的設計需求，本發明提供了一種支 架材料的選取方法。本發明的主要思路是，通過太赫茲時域光譜測量系統獲取樣品材料的 時域光譜;對時域光譜進行傅里葉變換，以得到頻域光譜;根據頻域光譜計算材料的折射率 譜，進而依據折射率譜選取支架材料。本發明的方法能夠快速、無損的找到適合做支架的泡 沫材料。進一步的，本發明通過對材料的折射率進行定量分析，便于找到散射特性更加優良 的材料，從而有效減少了目標支架對RCS測量的干擾，提高了 RCS的測量精度。
[0031] 下面結合附圖對本發明實施例中的技術方案進行詳細說明。圖1給出了本發明實 施例中的太赫茲頻段RCS測量用支架材料的選取方法流程圖。從圖1可見，所述方法具體包 括：
[0032] 步驟S1、選取Μ種泡沫材料作為測試樣品；對于選取的每種泡沫材料，通過太赫茲 時域光譜測量(THz-TDS)系統測量未放置測試樣品時的時域光譜E r>1(t)、以及放置測試樣 品時的時域光譜Es,i(t)。
[0033] 具體的，在步驟S1中，我們基于透波性能、材料硬度等考慮因素選取Μ種泡沫材料 進行測試。其中，Μ為大于1的整數。比如，Μ可以取2,3,4等等。并且，所述Μ種泡沫材料的厚度 可以相等，也可以不相等。
[0034] 在本實施例中，我們選用透射型太赫茲時域光譜測量系統進行光譜測量。與其他 太赫茲時域光譜測量系統相比，透射型測量系統應用更為廣泛、操作更為簡便。為了取得較 好的測試效果，樣品厚度di的一個優選范圍為:0.9mm<di<l. 1mm。其中，i = l，…Μ。對于每 種泡沫材料，我們通過透射型THz-TDS系統分別測量未放置樣品時的太赫茲信號，即參考信 號的時域光譜E r>1(t)，以及放置樣時后的太赫茲信號，即樣品信號的時域光譜Es>1(t)。
[0035] 步驟S2、對Er, i (t)、Es, i (t)進行傅里葉變換，以獲取頻域光譜Er, i (w)、Es, i (w);然 后，根據Er,i(w)、Es,i(w)、以及泡沫材料的厚度di，計算該泡沫材料的折射率譜m(w)。
[0036]具體的，在步驟S2中，我們可對Er,i(t)、Es,i(t)做快速傅里葉變換，以獲取參考信 號的頻域光譜Er>1(w)、以及樣品信號的頻域光譜Es>1(w)，進而獲取參考信號和樣品信號的 幅值和相位信息。并且，基于Er,i(w)、E s,i(w)以及泡沫材料的厚度di，可計算該種泡沫材料 的折射率譜m (W)。具體的，可采用公式1計算所述折射率譜m (W);
[0038]式中，C為真空中的光速，W為頻率，<i>s,i(W)為Es,i(w)的相位信息，<i>r,i(W)為Er,i (W)的相位信息。
[0039] 步驟S3、對于選取的每種泡沫材料，計算其折射率譜的折射率均值冗、以及p-l|的 值，并且，從所述Μ種泡沫材料中選出|?, -l|為最小值的泡沫材料，將其作為太赫茲頻段RCS 測量用支架材料。
[0040] 在太赫茲頻段RCS測量中，功率反射系數R與目標支架材料的折射率η存在以下關 系：
。由此可見，泡沫材料的折射率越接近1，則功率反射系數越接近0，進而對目 標RCS散射測試的影響越小。鑒于此，我們在步驟S3中計算了折射率譜的折射率均值以及 t-i|的值，并對μ種泡沫材料的計算結果進行比較，將為最小值的泡沫材料作為太赫 茲頻段RCS測量用支架材料。
[0041] 本發明實施例通過以上步驟可以快速、無損的找到適用于太赫茲頻段RCS測量的 支架材料。進一步的，如果至少有兩種泡沫材料同時滿足取最小值，則可通過步驟S4 選取性能更為優良的支架材料。
[0042]步驟S4、根據Er,i(w)、Es,i(w)、以及泡沫材料的厚度di，計算該泡沫材料的吸收系 數譜C^w);對于選取的每種泡沫材料，計算吸收系數譜的吸收系數均值并且，將|?-? 最小、且f最大的泡沫材料作為太赫茲頻段RCS測量用支架材料。
[0043]其中，在步驟S4中，我們可通過公式2計算吸收系數譜〇1(?);
[0045]式中，Ir,i(W)是Er,i(W)的幅值信息、Is,i(W)是Es,i(W)的幅值信息。在獲取了Μ種泡 沫材料的吸收系數譜以后，對于每種泡沫材料，計算其吸收系數譜的吸收系數均值并 且，將μ種泡沫材料的吸收系數均值進行比較，將|?-ι|最小、且g最大的泡沫材料作為太赫 茲頻段RCS測量用支架材料。
[0046]為了進一步說明本發明實施例的技術方案，下面給出一個具體的實施例。在該具 體實施例中，M = 2,所述泡沫材料為厚度為1mm的發泡聚四氟乙稀、以及厚度為1. 1mm的玻璃 鋼板。測試系統為透射型THz-TDS系統，測試溫度為23.4°、測試濕度為2.7%。
[0047]通過測試我們得到了圖2、圖3所示的時域光譜。圖2為發泡聚四氟乙烯的太赫茲時 域光譜，圖3為玻璃鋼板的太赫茲時域光譜。在圖2、圖3中，矩形圖標所在曲線為參考信號的 光譜曲線，三角形圖標所在曲線為樣品信號的光譜曲線。通過對圖2、圖3的時域光譜曲線進 行快速傅里葉變換，我們可得到參考信號和樣品信號的頻域光譜，以獲知其幅值和相位信 息。進一步的，結合樣品厚度，我們可計算出兩種樣品的折射率譜。
[0048]圖4為發泡聚四氟乙烯的折射率譜，圖5為玻璃鋼板的折射率譜。從圖4、圖5可見， 在0.2-3THZ頻段，發泡聚四氟乙烯的折射率大致分布在1.038-1.044之間，非常接近1。在 0.2-3THz頻段，玻璃鋼板的折射率大致分布在1-1.1之間，并且絕大多數數頻點的折射率在 1.1附近。由此可見，發泡聚四氟乙烯作為泡沫支架時的功率反射系數較小，玻璃鋼板作為 泡沫支架時的功率反射系數較大。從而，我們可以確定，發泡聚四氟乙烯材料更適用于太赫 茲頻段RCS測量的支架材料。
[0049]雖然參照示例性實施方式對本發明進行了描述，但是應當理解，本發明并不局限 于文中詳細描述和示出的【具體實施方式】，在不偏離權利要求書所限定的范圍的情況下，本 領域技術人員可以對所述示例性實施方式做出各種改變。
【主權項】
1. 一種太赫茲頻段RCS測量用支架材料的選取方法，其特征在于，所述方法包括： 51、 選取Μ種泡沫材料作為測試樣品；對于選取的每種泡沫材料，通過太赫茲時域光譜 測量系統測量未放置測試樣品時的時域光譜Er,i(t)、W及放置測試樣品時的時域光譜Es,i (t); 52、 對Er,i(t)、Es,i(t)進行傅里葉變換，W獲取頻域光譜私,1(巧）心,1(巧）；然后，根據私,1 (W)、Es,i(w)、W及泡沫材料的厚度di，計算該泡沫材料的折射率譜m(w); 53、 對于選取的每種泡沫材料，計算折射率譜的折射率均值/7、W及折射率均值;與 石-的值，并且，從所述Μ種泡沫材料中選出|?-ι|為最小值的泡沫材料，將其作為太赫茲頻 段RCS測量用支架材料； 其中，Μ為大于1的整數，? = 1，···Μ。2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述太赫茲時域光譜測量系統為透射型。3. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，根據公式1計算所述折射率譜m(W);公式1 式中，C為真空中的光速，W為頻率，Φ s,i(w)為Es,i(w)的相位信息，Φ r,i(W)為Er,i(W)的 相位信息。4. 如權利要求3所述的方法，其特征在于，di滿足： 0.9mm《di《1. 1mm。5. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，若至少有兩種泡沫材料滿足|?-?|取最小值， 則所述方法還包括： 54、 根據私,1〇〇、63,1(巧）、^及泡沫材料的厚度(11，計算該泡沫材料的吸收系數譜〇1(訊）； 對于選取的每種泡沫材料，計算吸收系數譜的吸收系數均值并且，將|?^-ι|最小、且云最 大的泡沫材料作為太赫茲頻段RCS測量用支架材料。6. 如權利要求4所述的方法，其特征在于，根據公式2計算αι(W);會《2 式中，Ir,i(W)是Er,i(W)的幅值信息、Is,i(w)是Es,i(w)的幅值信息。7. 如權利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，M= 2，并且所述泡沫材料為發泡聚四 氣乙細和玻璃鋼板。
【文檔編號】G01N21/41GK106092966SQ201610366147
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月27日
【發明人】張少華, 孫金海, 蔡禾, 張旭濤, 張景
【申請人】北京環境特性研究所