本實(shí)用新型涉及太赫茲無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大功率主動(dòng)式太赫茲連續(xù)波二維高分辨率成像的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

一般稱謂的太赫茲波段，其頻率范圍為0.1THz到10THz(波長從0.03mm到3mm)；在有些場合特指0.3THz到3THz，還有些時(shí)候被賦予一種廣義的定義，其頻率范圍可包含高達(dá)100THz的波，這包括整個(gè)中、遠(yuǎn)紅外波段。在電磁波譜中，太赫茲波位于微波和遠(yuǎn)紅外波之間，處于宏觀電子學(xué)向微觀光子學(xué)的過渡階段。在電子學(xué)領(lǐng)域里，這一波段的電磁波又被稱為毫米波或亞毫米波；在光譜學(xué)領(lǐng)域，它也被稱為遠(yuǎn)紅外射線。

自然界中擁有大量的太赫茲輻射源，比如我們身邊絕大多數(shù)物體的熱輻射都在太赫茲波段。但是，由于缺乏太赫茲波段的高效率的發(fā)射源和靈敏的探測器，太赫茲波段的電磁輻射沒有得到像微波和遠(yuǎn)紅外波一樣深入的研究。太赫茲波之所以引起我們濃厚的研究興趣，并不僅僅因?yàn)樗且活悘V泛存在但還不為人所熟知的電磁輻射，更重要的原因是它具有很多獨(dú)特的性質(zhì)。具體來說，太赫茲波主要具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1、太赫茲波對于很多介電材料和非極性的液體有良好的穿透性。太赫茲輻射的一個(gè)很有吸引力的應(yīng)用前景就是作為X射線成像和超聲波成像技術(shù)的補(bǔ)充，用于安全檢查或者在質(zhì)量控制中進(jìn)行無損探傷。

2、太赫茲技術(shù)具有高安全性，相比于X射線具有千電子伏的光子能量，太赫茲輻射的光子能量只有毫電子伏的數(shù)量級(jí)。太赫茲波的光子能量低于各種化學(xué)鍵的鍵能，因此它不會(huì)引起有害的電離反應(yīng)。

3、太赫茲波段包含了豐富的光譜信息。大量的分子，尤其是有機(jī)分子，由于其轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)(包括集體震動(dòng))的躍遷，在這一頻段表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸收和色散特性。

4、太赫茲波與微波相比，頻率更高，在作為通信載體時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)可以承載更多的信息。

5、由于太赫茲波的波長更短，他的發(fā)射方向性要好于微波。

6、在成像應(yīng)用中，太赫茲波具有更高的空間分辨率，或者在保持同等空間分辨率時(shí)具有更長的景深。

目前世界上只有美國倫斯勒理工學(xué)院(Rensselaer Polytechnic Institute，RPI)、美國國家航空航天管理局(NASA)和我國首都師范大學(xué)物理系的太赫茲波普和成像實(shí)驗(yàn)室擁有并將太赫茲連續(xù)波二維成像系統(tǒng)投入使用。他們實(shí)現(xiàn)太赫茲連續(xù)波二維成像采用的方法成本較高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成像分辨率受限制條件較多。

目前利用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和太赫茲時(shí)域光譜分析系統(tǒng)都可以實(shí)現(xiàn)太赫茲波的二維成像，但是太赫茲時(shí)域光譜分析系統(tǒng)探測被測物體的發(fā)射模塊的發(fā)射功率只有幾毫瓦，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀探測被測物體的發(fā)射模塊的發(fā)射功率也只有幾十毫瓦，這就會(huì)限制太赫茲波二維成像的分辨率。

因此，需要一種發(fā)射模塊發(fā)射功率較高、價(jià)格較低、結(jié)構(gòu)簡單和分辨率更高的太赫茲連續(xù)波二維成像系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種以大功率太赫茲連續(xù)波發(fā)射模塊為核心的結(jié)構(gòu)簡單、分辨率高、成本較低的太赫茲連續(xù)波二維成像系統(tǒng)。

本實(shí)用新型包括有：

收發(fā)共用天線，用于向被測對象的被測表面發(fā)送太赫茲連續(xù)波發(fā)射信號(hào)并接收從被測對象的被測表面返回的回波信號(hào)；

二維掃描平臺(tái)，用于在二維平面上固定并移動(dòng)被測對象；

太赫茲連續(xù)波發(fā)射模塊，用于生成發(fā)送給被測對象的太赫茲連續(xù)波發(fā)射信號(hào)；

太赫茲連續(xù)波接收模塊，用于接收和處理來自收發(fā)共用天線的太赫茲連續(xù)波回波信號(hào)；

TPX透鏡，包括TPX透鏡Ⅰ和TPX透鏡Ⅱ，用于將太赫茲連續(xù)波發(fā)射模塊發(fā)射的太赫茲連續(xù)波先經(jīng)過TPX透鏡Ⅰ變成平行的，再經(jīng)過TPX透鏡Ⅱ會(huì)聚至被測對象的被測表面；或者用于將被測對象的被測表面反射的太赫茲連續(xù)波先經(jīng)過TPX透鏡Ⅱ變成平行的，再經(jīng)過TPX透鏡Ⅰ會(huì)聚至所述收發(fā)共用天線；

數(shù)據(jù)采集和處理模塊，用于采集和處理從太赫茲連續(xù)波接收模塊輸出的回波信號(hào)以生成被測對象的被測表面的二維圖像；

圖像處理模塊，用于進(jìn)一步處理數(shù)據(jù)采集和處理模塊生成的二維圖像以使圖像更加清晰；

圖像顯示單元，用于顯示由圖像處理模塊生成的二維圖像。

收發(fā)共用天線將來自太赫茲連續(xù)波發(fā)射模塊的發(fā)射信號(hào)發(fā)射至TPX透鏡Ⅰ，將太赫茲連續(xù)波變成平行的；進(jìn)一步地，太赫茲波通過TPX透鏡Ⅱ，將太赫茲連續(xù)波會(huì)聚至帶有裂隙的被測對象的被測表面。

所述的TPX透鏡Ⅰ與TPX透鏡Ⅱ之間的距離小于TPX透鏡的焦距。TPX透鏡Ⅰ與TPX透鏡Ⅱ相同，TPX透鏡Ⅰ與TPX透鏡Ⅱ相對放置。

太赫茲連續(xù)波發(fā)射模塊包括第一信號(hào)源、第一功率放大器、第一二倍頻器、第二二倍頻器、可調(diào)衰減器、隔離器和定向耦合器，太赫茲連續(xù)波發(fā)射模塊用于生成發(fā)送給被測對象的太赫茲連續(xù)波發(fā)射信號(hào)。

具體來說，第一信號(hào)源是工作頻率為27.5GHz的點(diǎn)頻信號(hào)源，可以表示為：

其中，A₁表示為初始幅值，f₁為頻率27.5GHz，t為時(shí)間，為第一信號(hào)源的初始相位值。

第二功率放大器對第一信號(hào)源的功率進(jìn)行放大以達(dá)到第一二倍頻器的安全功率輸入范圍，經(jīng)過第一二倍頻器后信號(hào)的頻率達(dá)到55GHz，進(jìn)一步經(jīng)過第二二倍頻器后信號(hào)的頻率達(dá)到110GHz。第一二倍頻器和第二二倍頻器都是有源器件，發(fā)射信號(hào)的大功率主要是由這兩個(gè)二倍頻器的轉(zhuǎn)化效率高決定的(選用第一二倍頻器為VDI公司型號(hào)為D60的高功率窄帶倍頻器，在55GHz頻點(diǎn)處的轉(zhuǎn)換效率為30％以上；第二二倍頻器為VDI公司型號(hào)為D110的高功率窄帶倍頻器，在110GHz頻點(diǎn)處的轉(zhuǎn)換效率為25％)。

第二二倍頻器將二倍頻后的信號(hào)輸出至可調(diào)衰減器；可調(diào)衰減器將第二二倍頻器的輸出功率通過調(diào)節(jié)可調(diào)衰減器的旋鈕實(shí)現(xiàn)不同程度的降低，并將可調(diào)衰減器的輸出信號(hào)輸出至隔離器；隔離器將定向耦合器的直通端返回的回波信號(hào)隔離以防止回波信號(hào)輸入至所述可調(diào)衰減器，可調(diào)衰減器的輸出端連接至隔離器的輸入端，隔離器的輸出端連接至定向耦合器的輸入端；定向耦合器將可調(diào)衰減器的直通端連接至定向耦合器的輸入端，將定向耦合器的 直通端連接至收發(fā)共用天線；最終經(jīng)收發(fā)共用天線發(fā)送出去。收發(fā)共用天線的發(fā)射信號(hào)可表示為：

其中，A₁′是發(fā)射信號(hào)的幅值。

太赫茲連續(xù)波接收模塊包括第二信號(hào)源、第二功率放大器、衰減器、第三二倍頻器、次諧波混頻器、帶通濾波器、低噪聲放大器和檢波器，太赫茲連續(xù)波接收模塊用于接收和處理來自收發(fā)共用天線的太赫茲連續(xù)波回波信號(hào)。

具體來說，第二信號(hào)源是工作頻率為27.475GHz的點(diǎn)頻信號(hào)源，可以表示為：

其中，A₂表示為初始幅值，f₂為頻率27.475GHz，t為時(shí)間，為第二信號(hào)源的初始相位值。

第二功率放大器對第二信號(hào)源的功率進(jìn)行放大，進(jìn)一步地衰減器將第二功率放大器的輸出信號(hào)的功率略衰減以達(dá)到第三二倍頻器的安全功率輸入范圍；第三二倍頻器將衰減器輸出的信號(hào)進(jìn)行二倍頻至54.95GHz，并將二倍頻后的信號(hào)輸出至次諧波混頻器本振端；次諧波混頻器將定向耦合器的耦合端連接至次諧波混頻器的射頻端，此時(shí)本振端的信號(hào)頻率為109.9GHz，射頻端的信號(hào)頻率為110GHz。次諧波混頻器本振端的信號(hào)可表示為

其中，A₂′是本振端信號(hào)的幅值。次諧波混頻器射頻端的信號(hào)可表示為：

其中，A₁″是射頻端信號(hào)的幅值，是射頻端信號(hào)的初始相位值。次諧 波混頻器的中頻輸出信號(hào)可表示為：

次諧波混頻器的中頻輸出端連接至帶通濾波器的輸入端；帶通濾波器的中心頻率為100MHz，將次諧波混頻器的中頻輸出信號(hào)中100MHz以外的雜波濾除，帶通濾波器314的輸出信號(hào)可表示為：

帶通濾波器的輸出端連接至低噪聲放大器；將帶通濾波器的輸出信號(hào)的噪聲降低并功率放大以提高100MHz中頻信號(hào)的輸出功率，低噪聲放大器的輸出信號(hào)可表示為：

其中，K是低噪聲放大器的放大系數(shù)，是信號(hào)變化的相位值。低噪聲放大器能夠使經(jīng)過兩次下變頻的微弱中頻信號(hào)進(jìn)行放大，提高了輸出信號(hào)的信噪比、探測靈敏度，然后使用檢波器將低噪聲放大器的輸出信號(hào)由交流信號(hào)變?yōu)橹绷餍盘?hào)，并將其輸出信號(hào)被送入數(shù)據(jù)采集和處理模塊。

數(shù)據(jù)采集和處理模塊首先采集回波信號(hào)，再將回波信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)二維重排，然后進(jìn)行均值濾波。圖像處理模塊先實(shí)現(xiàn)直方圖均衡化，再使對比度伸展，然后進(jìn)行邊緣檢測和邊緣銳化，最終得到二維圖像。

數(shù)據(jù)采集和處理模塊后生成第一圖像，圖像處理模塊中直方圖均衡化生成第二圖像，進(jìn)一步通過對比度伸展生成第三圖像，進(jìn)一步通過邊緣檢測生成第四圖像，最后通過邊緣銳化生成第五圖像。

利用上述大功率太赫茲連續(xù)波二維成像系統(tǒng)對被測對象的成像過程包括以下步驟：

二維掃描平臺(tái)移動(dòng)被測對象；

太赫茲連續(xù)波發(fā)射模塊和收發(fā)共用天線掃描被測對象；

太赫茲連續(xù)波發(fā)射模塊生成發(fā)射信號(hào)；

收發(fā)共用天線將發(fā)射信號(hào)發(fā)射給被測對象；

收發(fā)共用天線接收被測對象表面返回的回波信號(hào)并將回波信號(hào)發(fā)送給太赫茲連續(xù)波接收模塊；

太赫茲連續(xù)波接收模塊對回波信號(hào)進(jìn)行處理并發(fā)送給數(shù)據(jù)采集和圖像處理模塊；

數(shù)據(jù)采集和處理模塊對來自太赫茲連續(xù)波接收模塊的信號(hào)進(jìn)行處理以生成被測對象的二維成像；

圖像處理模塊，用于進(jìn)一步處理數(shù)據(jù)采集和處理模塊生成的二維圖像以使圖像更加清晰；

圖像顯示單元顯示由圖像處理模塊生成的二維圖像。

本實(shí)用新型的有益效果：

(1)成本較低：本實(shí)用新型利用電子器件而不采用光學(xué)元件(除TPX透鏡)，大大降低了系統(tǒng)的成本。

(2)結(jié)構(gòu)簡單，易集成：本實(shí)用新型采用的功率放大器、倍頻器和耦合器等器件體積小且系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡單，相比之前利用斬波器等器件的成像系統(tǒng)復(fù)雜度低。

(3)太赫茲連續(xù)波發(fā)射模塊功率大：太赫茲連續(xù)波發(fā)射模塊的功率值在200mW左右。

(4)成像分辨率高：本實(shí)用新型采用倍頻方式獲得110GHz的頻率，使用的倍頻器為轉(zhuǎn)換效率高的有源器件，這大大提高了太赫茲連續(xù)波發(fā)射模塊 的發(fā)射功率，從而成像分辨率能達(dá)到2mm左右。

(5)成像速度快：本實(shí)用新型采用太赫茲連續(xù)波成像，不需要像太赫茲脈沖成像一樣考慮深度和頻譜的信息，在成像算法方面也更簡單，這大大提高了成像速度。

(6)傳輸距離遠(yuǎn)：本實(shí)用新型由太赫茲連續(xù)波發(fā)射模塊發(fā)射的太赫茲連續(xù)波信號(hào)在空氣中的傳輸距離能達(dá)到近百米。

(7)信噪比高：系統(tǒng)采用主動(dòng)式太赫茲成像，通過控制各個(gè)器件的輸出功率范圍來提高天線的發(fā)射功率，當(dāng)然，發(fā)射功率在安全輻射范圍之內(nèi)，使得回波信號(hào)信噪比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于被動(dòng)式太赫茲成像系統(tǒng)接收信號(hào)的信噪比，進(jìn)而獲得更高的成像質(zhì)量。

(8)用途廣泛：利用大功率太赫茲連續(xù)波二維成像技術(shù)高分辨率及結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，可以進(jìn)行各類大型儀器外層損傷的檢測，也適用于違禁品的檢測。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的組成框圖。

圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型的發(fā)射模塊和接收模塊的電路圖。

圖4是本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)采集和處理模塊與圖像處理模塊中進(jìn)行的二維成像算法的流程圖。

圖5是本實(shí)用新型的的數(shù)據(jù)采集和處理模塊與圖像處理模塊成像效果的對比圖。

圖6是本實(shí)用新型的成像過程的流程圖。

具體實(shí)施方式

太赫茲成像系統(tǒng)主要分為太赫茲脈沖成像和太赫茲連續(xù)波成像。太赫茲脈沖成像的基本原理是：從樣品反射的太赫茲電磁波的強(qiáng)度和相位包含了樣品的復(fù)介電常數(shù)的空間分布信息。將反射太赫茲電磁波的強(qiáng)度和相位的二維信息記錄下來，并經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚砗头治龅玫綐悠返奶掌潏D像。太赫茲連續(xù)波成像的基本原理是：連續(xù)波源提供比脈沖源更高的輻射強(qiáng)度，其實(shí)質(zhì)是一種強(qiáng)度成像。在對物體成像時(shí)，根據(jù)物體內(nèi)部的缺陷或損傷的邊緣對太赫茲光的散射效應(yīng)，從而會(huì)影響太赫茲波電磁場的強(qiáng)度分布，反映到物體的太赫茲波圖像上顯示為明暗即強(qiáng)度的不同，據(jù)此可推出物體內(nèi)部的形狀、缺陷或損傷位置。因此，在無需深度和頻譜信息的情況下，采用太赫茲連續(xù)波成像技術(shù)，可以提高太赫茲波成像的速度并降低成像系統(tǒng)的復(fù)雜度。

如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型包括有：

收發(fā)共用天線11，用于向被測對象17的被測表面發(fā)送太赫茲連續(xù)波發(fā)射信號(hào)并接收從被測對象17的被測表面返回的回波信號(hào)；

二維掃描平臺(tái)18，用于在二維平面上固定并移動(dòng)被測對象17；

太赫茲連續(xù)波發(fā)射模塊10，用于生成發(fā)送給被測對象17的太赫茲連續(xù)波發(fā)射信號(hào)；

太赫茲連續(xù)波接收模塊12，用于接收和處理來自收發(fā)共用天線11的太赫茲連續(xù)波回波信號(hào)；

TPX透鏡16，包括TPX透鏡Ⅰ25和TPX透鏡Ⅱ26，用于將太赫茲連續(xù)波發(fā)射模塊10發(fā)射的太赫茲連續(xù)波先經(jīng)過TPX透鏡Ⅰ25變成平行的，再經(jīng)過TPX透鏡Ⅱ26會(huì)聚至被測對象17的被測表面；或者用于將被測對象17的被測表面反射的太赫茲連續(xù)波先經(jīng)過TPX透鏡Ⅱ26變成平行的，再經(jīng)過TPX透鏡Ⅰ25會(huì)聚至所述收發(fā)共用天線11；

數(shù)據(jù)采集和處理模塊13，用于采集和處理從太赫茲連續(xù)波接收模塊輸出的回波信號(hào)以生成被測對象17的被測表面23的二維圖像；

圖像處理模塊14，用于進(jìn)一步處理數(shù)據(jù)采集和處理模塊13生成的二維圖像以使圖像更加清晰；

圖像顯示單元15，用于顯示由圖像處理模塊14生成的二維圖像。

如圖2所示，收發(fā)共用天線11將來自太赫茲連續(xù)波發(fā)射模塊10的發(fā)射信號(hào)發(fā)射至TPX透鏡Ⅰ25，將太赫茲連續(xù)波變成平行的；進(jìn)一步地，太赫茲波通過TPX透鏡Ⅱ26，將太赫茲連續(xù)波會(huì)聚至帶有裂隙24的被測對象17的被測表面23。

所述的TPX透鏡Ⅰ25與TPX透鏡Ⅱ26之間的距離小于TPX透鏡16的焦距。TPX透鏡Ⅰ25與TPX透鏡Ⅱ26相同，TPX透鏡Ⅰ25與TPX透鏡Ⅱ26相對放置。

如圖3所示，太赫茲連續(xù)波發(fā)射模塊10包括第一信號(hào)源301、第一功率放大器302、第一二倍頻器303、第二二倍頻器304、可調(diào)衰減器305、隔離器306和定向耦合器307，太赫茲連續(xù)波發(fā)射模塊10用于生成發(fā)送給被測對象的太赫茲連續(xù)波發(fā)射信號(hào)。

具體來說，第一信號(hào)源301是工作頻率為27.5GHz的點(diǎn)頻信號(hào)源，可以表示為：

其中，A₁表示為初始幅值，f₁為頻率27.5GHz，t為時(shí)間，為第一信號(hào)源301的初始相位值。

第二功率放大器302對第一信號(hào)源301的功率進(jìn)行放大以達(dá)到第一二倍頻器303的安全功率輸入范圍，經(jīng)過第一二倍頻器303后信號(hào)的頻率達(dá)到 55GHz，進(jìn)一步經(jīng)過第二二倍頻器304后信號(hào)的頻率達(dá)到110GHz。第一二倍頻器303和第二二倍頻器304都是有源器件，發(fā)射信號(hào)的大功率主要是由這兩個(gè)二倍頻器的轉(zhuǎn)化效率高決定的(選用第一二倍頻器303為VDI公司型號(hào)為D60的高功率窄帶倍頻器，在55GHz頻點(diǎn)處的轉(zhuǎn)換效率為30％以上；第二二倍頻器304為VDI公司型號(hào)為D110的高功率窄帶倍頻器，在110GHz頻點(diǎn)處的轉(zhuǎn)換效率為25％)。

第二二倍頻器304將二倍頻后的信號(hào)輸出至可調(diào)衰減器305；可調(diào)衰減器305將第二二倍頻器304的輸出功率通過調(diào)節(jié)可調(diào)衰減器305的旋鈕實(shí)現(xiàn)不同程度的降低，并將可調(diào)衰減器305的輸出信號(hào)輸出至隔離器306；隔離器306將定向耦合器307的直通端返回的回波信號(hào)隔離以防止回波信號(hào)輸入至所述可調(diào)衰減器305，可調(diào)衰減器305的輸出端連接至隔離器306的輸入端，隔離器306的輸出端連接至定向耦合器307的輸入端；定向耦合器307將可調(diào)衰減器305的直通端連接至定向耦合器307的輸入端，將定向耦合器307的直通端連接至收發(fā)共用天線11；最終經(jīng)收發(fā)共用天線11發(fā)送出去。收發(fā)共用天線11的發(fā)射信號(hào)可表示為：

將定向耦合器307的直通端連接至所述收發(fā)共用天線；最終經(jīng)收發(fā)共用天線發(fā)送出去。收發(fā)共用天線的發(fā)射信號(hào)可表示為：

其中，A₁′是發(fā)射信號(hào)的幅值。

進(jìn)一步地如圖3所示，太赫茲連續(xù)波接收模塊12包括第二信號(hào)源309、第二功率放大器310、衰減器311、第三二倍頻器312、次諧波混頻器313、帶通濾波器314、低噪聲放大器315和檢波器316，太赫茲連續(xù)波接收模塊12用于接收和處理來自收發(fā)共用天線的太赫茲連續(xù)波回波信號(hào)。

具體來說，第二信號(hào)源309是工作頻率為27.475GHz的點(diǎn)頻信號(hào)源，可以表示為：

其中，A₂表示為初始幅值，f₂為頻率27.475GHz，t為時(shí)間，為第二信號(hào)源309的初始相位值。

第二功率放大器310對第二信號(hào)源309的功率進(jìn)行放大，進(jìn)一步地衰減器311將第二功率放大器310的輸出信號(hào)的功率略衰減以達(dá)到第三二倍頻器312的安全功率輸入范圍；第三二倍頻器312將衰減器311輸出的信號(hào)進(jìn)行二倍頻至54.95GHz，并將二倍頻后的信號(hào)輸出至次諧波混頻器313本振端；次諧波混頻器313將定向耦合器307的耦合端連接至次諧波混頻器313的射頻端，此時(shí)本振端的信號(hào)頻率為109.9GHz，射頻端的信號(hào)頻率為110GHz。次諧波混頻器313本振端的信號(hào)可表示為

其中，A₂′是本振端信號(hào)的幅值。次諧波混頻器313射頻端的信號(hào)可表示為：

其中，A₁″是射頻端信號(hào)的幅值，是射頻端信號(hào)的初始相位值。次諧波混頻器313的中頻輸出信號(hào)可表示為：

次諧波混頻器313的中頻輸出端連接至帶通濾波器314的輸入端；帶通濾波器314的中心頻率為100MHz，將次諧波混頻器313的中頻輸出信號(hào)中100MHz以外的雜波濾除，帶通濾波器314的輸出信號(hào)可表示為：

帶通濾波器314的輸出端連接至低噪聲放大器315；將帶通濾波器314的輸出 信號(hào)的噪聲降低并功率放大以提高100MHz中頻信號(hào)的輸出功率，低噪聲放大器315的輸出信號(hào)可表示為：

其中，K是低噪聲放大器的放大系數(shù)，是信號(hào)變化的相位值。低噪聲放大器315能夠使經(jīng)過兩次下變頻的微弱中頻信號(hào)進(jìn)行放大，提高了輸出信號(hào)的信噪比、探測靈敏度，然后使用檢波器316將低噪聲放大器315的輸出信號(hào)由交流信號(hào)變?yōu)橹绷餍盘?hào)，并將其輸出信號(hào)被送入數(shù)據(jù)采集和處理模塊。

如圖4所示，數(shù)據(jù)采集和處理模塊13首先采集回波信號(hào)401，再將回波信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)二維重排402，然后進(jìn)行均值濾波403。圖像處理模塊14先實(shí)現(xiàn)直方圖均衡化404，再使對比度伸展405，然后進(jìn)行邊緣檢測406和邊緣銳化407，最終得到二維圖像408。

如圖5所示，數(shù)據(jù)采集和處理模塊13后生成第一圖像501，圖像處理模塊14中直方圖均衡化生成第二圖像502，進(jìn)一步通過對比度伸展生成第三圖像503，進(jìn)一步通過邊緣檢測生成第四圖像504，最后通過邊緣銳化生成第五圖像505。

如圖6所示，利用上述大功率太赫茲連續(xù)波二維成像系統(tǒng)對被測對象的成像過程包括以下步驟：

二維掃描平臺(tái)18移動(dòng)被測對象17；

太赫茲連續(xù)波發(fā)射模塊12和收發(fā)共用天線11掃描被測對象；

太赫茲連續(xù)波發(fā)射模塊12生成發(fā)射信號(hào)；

收發(fā)共用天線11將發(fā)射信號(hào)發(fā)射給被測對象17；

收發(fā)共用天線11接收被測對象17表面返回的回波信號(hào)并將回波信號(hào)發(fā)送給太赫茲連續(xù)波接收模塊12；

太赫茲連續(xù)波接收模塊12對回波信號(hào)進(jìn)行處理并發(fā)送給數(shù)據(jù)采集和圖像處理模塊13；

數(shù)據(jù)采集和處理模塊13對來自太赫茲連續(xù)波接收模塊的信號(hào)進(jìn)行處理以生成被測對象17的二維成像；

圖像處理模塊14，用于進(jìn)一步處理數(shù)據(jù)采集和處理模塊13生成的二維圖像以使圖像更加清晰；

圖像顯示單元15顯示由圖像處理模塊14生成的二維圖像。