THz技术及其应用研究

一、THz技术简介 太赫兹(THz,1THz=1012Hz)频段是指频率从0.1THz到10THz,介于毫米波与红外光之间的电磁辐射区域.长期以来,由于缺乏有效的丁Hz产生和检测方法,人们对于该波段电磁辐射性质的了解非常有限,以至于该波段被称为电磁波谱中的THz空隙,也是电磁波谱中有待进行全面研究的最后一个频率窗口.     

草甘膦THz光谱的单分子建模研究

为获得草甘麟在THz波段的光学参数,利用太赫兹时域光谱(THz - TDS)装置对草甘膦标准品进行测试,获得样品在0.4～ 1.5 THz波段的折射率谱和吸收谱.结果表明,草甘膦样品有5个明显的特征吸收峰,吸收峰的位置分别为0.79 THz、0.89 THz、1.09 THz、1.31 THz和1.43 THz,它的平均折射率为1.512.为了更好地解析试验光谱,利用Gaussian 03程序的B3LYP函数与从头算理论HF在6- 311G(d,p)基组水平上.,以及DMol3程序的PW91、VWN - BP和BLYP 3种GGA密度函数在DNP基组水平上模拟草甘膦单分子,其中利用HF和VWN- BP函数计算出的峰位值与其对应的试验值较接近.这两种方法是模拟草甘膦单分子较为适合的方法.利用HF函数计算的键长、键角均与室温下X射线衍射值有相同的一致性趋势,而VWN - BP函数这一趋势不明显.     

噻菌灵的太赫兹时域光谱研究

太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术是一种快速发展的光谱检测新技术.在室温294 K和试验箱内湿度约4.0％的条件下,利用THz-TDS技术测量噻菌灵农药,获得其时域信号.通过快速傅里叶变换(FFT)得到样品的THz频域幅值和相位信息,运用菲涅尔公式计算得到噻菌灵样品在0.2～2.5 THz范围内的吸收谱和折射率.结果表明:噻菌灵样品的时域信号相对于参考信号有一定的时间延迟和幅值衰减;噻菌灵样品吸收谱有5个明显的特征吸收峰;平均折射率为1.50,且随着频率增加,折射率缓慢下降.运用密度泛函理论(DFT)计算了噻菌灵分子在THz波段的振动频率,认为试验吸收光谱中的特征吸收峰是由分子的低频集体振动及分子内分子键的弯曲和扭转引起.结果表明,分子的THz波段吸收谱对分子的结构和空间构形十分敏感,可将特征吸收峰作为分子指纹谱.THz-TDS技术在研究分子低频光谱特性和鉴别物质方面有发展空间.结果也证明THz-TDS技术应用于检测农药残留是可行的.     

基于自记忆模型的煤与瓦斯突出电磁辐射预测研究

利用实验测定的电磁辐射信号时间序列,用双向差分原理反导出一个非线性常微分方程;以其为微分动力核,运用动力系统数据机理自记忆模式构造自记忆方程并求出自记忆系数;利用该方程预测未来电磁辐射信号的变化,并与现场测定对比分析,用误差分析和距平分析法验证该模型正确性和预测准确率。实例表明:该自记忆模型预测与实测结果是一致的,相对误差均在6.7852%左右,距平符合率为90%;自记忆方法能有效应用于煤与瓦斯突出电磁辐射动态预测中;该模型与电磁辐射预测方法的有机结合能有效地提高预测准确性,从而为煤与瓦斯突出电磁辐射预测技术提供了一种新的研究途径。     

基于均生函数模型的冲击矿压电磁辐射预测研究及其应用

通过实验研究煤岩变形破裂过程电磁辐射信号的变化规律,表明非接触电磁辐射法能动态预测冲击矿压等煤岩动力灾害现象;在非接触电磁辐射法动态预测冲击矿压的实验研究基础上,提出一种新的动态时间序列预测模型——均生函数模型,利用电磁辐射监测仪测定的现场工作面电磁辐射信号时间数据序列,通过逐步回归筛选时间序列构造一个均生函数方程;利用该方程预测预报未来电磁辐射信号的发展,并与现场测定的实际值进行对比分析,以此来验证该预测模型的正确性。误差分析和实践结果表明:均生函数模型的预测值与实际测定值的相对误差最大为6.71%左右,且距平趋势正确率均达到了60%,证明该模型与电磁辐射预测方法的有机结合能有效地预测冲击矿压以及提高预测的准确性,为冲击矿压电磁辐射预测技术的研究提供了一种新的研究思路和方法。     

电磁辐射污染知识讲座（三）

四、电磁辐射控制标准 前面已讲述了电磁辐射对周围环境和人体的危害。因此,为有效地保护作业人员与高场强作用下居民的身体健康,防止电磁辐射对生产和生活环境的污染,制订电磁辐射控制标准是非常必要的。电磁辐射控制标准包括四大类:电磁辐射作业安全标准;电磁辐射环境安全标准;电磁辐射干扰标准;电磁泄漏水平抑制标准。     

射频辐射的危害

高频电磁场与微波统称为射频辐射,是电磁辐射中量子能量最小、波长最长的波。波长１ｍｍ～１ｍ的电磁波是微波;波长１ｍ～３０００ｍ的电磁波是高频电磁场。 任何射频辐射发射源周围均可区分为两个作用场,即感应场和辐射场。在高频及大部分超高频波段,工人操作岗位主要处在感应场中;对波长较短的超高频电磁场和微波来说,因为波长较短,故作业人员都处在辐射场内。这些电磁辐射因能量太小,不产生电离作用;对机体的慢性作用系引起神经系统和心血管系统的功能紊乱;大强度辐射在组织中有产热作用;微波可能引起白内障。 高频电磁场在工…     

THz发明人川濑晃道谈THz

在电波和可见光之间有一个尚未被人们涉足的THz领域,在很长的一段时间里没有方便适用的THz光源发生器和检出器问世. 川濑晃道,在大学时代就对这个领域抱有兴趣,读研究生时开发出划时代的光源发生器,调入日本理化研究所仙台研究中心"光发生和计量研究组"后,对该研究成果进一步完善和改良,开发出宽频THz检出系统.之后调入研究所本部,从2001年开始进行THz图像技术的研究.最近,成功研制出采用THz对邮件及其他包装物中的毒品等化学物质进行同一性认定的系统.     

毫米波成像技术在人体安检领域的应用探讨

<正>毫米波技术在近三十年来获得越来越多的关注,国内外的研究队伍不断壮大,也涌现出一大批科研成果。然而,在商业应用方面这项技术的进展却一直十分缓慢。目前,毫米波成像技术最为成功的商业应用方向之一是面向人体安检应用的安检门,究其原因,主要有以下两个方面的优势:第一,这类技术的波长刚好可以穿透衣物,获取人体表面信息,并且当前的探测器芯片工艺水平也足以支撑该波段反射信号的解析和图像重建;第二,这类技术不至于对人体造成类似X射线穿透技术的电磁辐射,     

THz发明人川濑晃道谈THz

在电波和可见光之间有一个尚未被人们涉足的THz领域，在很长的一段时间里没有方便适用的THz光源发生器和检出器问世。川濑晃道，在大学时代就对这个领域抱有兴趣，读研究生时开发出划时代的光源发生器，调入日本理化研究所仙台研究中心“光发生和计量研究组”后，对该研究成果进一步完善和改良，开发出宽频THz检出系统。之后调入研究所本部，从2001年开始进行THz图像技术的研究。最近，成功研制出采用THz对邮件及其他包装物中的毒品等化学物质进行同一性认定的系统。     

电磁辐射与电磁防护

本文讨论了电气进程带来的电磁辐射污染及其防护问题。从电磁辐射的来源、作用人群、对人体的影响方式阐述了电磁辐射防护的必要性。介绍了电磁辐射暴露限值标准、电磁辐射防护原理、防护装备标准及产品现状。提出了现有电磁辐射暴露限值标准及防护装备产品标准的不足,指出现阶段应进行的进一步工作：考虑非致热效应对人体的影响,完善统一电磁辐射暴露限值标准;增加电磁辐射防护装备标准覆盖面,以利加强监管,进一步规范产品市场。     

人工电磁辐射源固有危险性指数法评价研究

在总结现有安全评价方法基础上,结合电磁辐射中对污染危害有影响的因素建立了电磁辐射源固有危险性评价的指数法评判模型.在该模型里,就电磁辐射源固有危险性评判的评价指标与等级选取、评价指标标准以及权重确定等进行了研究.     

基于太赫兹波的聚乙烯管道电熔接头缺陷检测分析

以太赫兹(THz)反射成像技术和THz时域光谱透射技术对公称外径D=10mm聚乙烯电熔接头(包含夹杂、分层等缺陷)进行检测,获得接头在不同扫描纵深(Z_1=3mm,Z_2=5mm,Z_3=7mm)的层析图像和时域波形。结果表明:图像可清晰显示样品的夹杂(金属丝)和埋藏缺陷,且不同纵深的层析图像都揭示了管道内壁因流体冲刷产生的机械损伤位置;对THz时域波形进行分析计算获得样品的分层厚度;以样品分层厚度反推THz波的强度,为THz时域光谱装置校准提供了参考。     

应用层次分析-模糊综合评判法对煤与瓦斯突出危险性的预测

现场测定某矿掘进工作面煤与瓦斯突出的预测指标值,该指标包括:电磁辐射强度、电磁辐射脉冲、软分层厚度、钻屑量、瓦斯涌出初速度和综合指标R;运用层次分析法确定各预测指标的重要程度;利用模糊数学综合评价方法对煤与瓦斯突出的危险性进行综合预测。结果表明,该方法对煤与瓦斯突出的预测结果与综合指标R预测情况符合性较好,具有较强的实用性和可靠性,对煤矿的安全生产工作具有一定的指导作用和借鉴价值。     

基于力电耦合冲击矿压电磁辐射预测法的研究

笔者首先提出了煤岩变形破裂过程电磁辐射与应力耦合的概念 ,然后在实验研究、理论分析和数值模拟的基础上从力电耦合的角度研究了煤岩冲击矿压预测的电磁辐射法 (EME)。研究结果表明 :FLAC3D方法能对矿山巷道掘进过程煤岩内部应力场进行有效的数值模拟 ;电磁辐射信号主要来源于应力集中区 ,在场点监测到的电磁辐射信号主要是应力集中区煤岩变形破裂过程产生的 ;EME信号呈现出与煤岩内部应力变化相同的规律 ;利用力电耦合方法研究煤岩冲击矿压电磁辐射预测法是可行的。笔者最后还对未来煤岩冲击矿压电磁辐射预测法的研究进行了展望。     

移动通信基站电磁辐射环境影响研究——以北京市为例

近来移动通信基站带来的电磁辐射安全问题成为普遍关注的热点,以北京市的移动通信基站为研究对象,对其产生的电磁辐射以及其对地面环境的电磁辐射进行大量监测,并将监测结果与8μW/cm2的基站电磁辐射环境管理目标值进行比较研究,结果表明:基站的电磁辐射水平符合标准并且测值整体较低,从区县分布上看,北京市中心城区基站电磁辐射均值相对较高;基站电磁辐射对地面环境的影响非常小,基站的电磁辐射水平控制在较低水平。环评部门在进行基站环评时应关注基站建设与城市规划的相符性,确保基站电磁辐射安全防护距离得到落实。     

非电离辐射对人体有危害吗?

编辑同志: 非电离辐射对人体有害吗?怎样防护? 四川石油管理局技安处四川石油管理局技安处: 编辑部转来您的询问信,就我所知答复如下: 电磁辐射的波谱很宽,按其生物学作用不同,可分为电离辐射(宇宙线、X射线、r射线)和非电离辐射。非电离辐射系指可见光、红外线、紫外线、电视波、激光和射频辐射而言,是不足以导致组织电离的辐射线,属于电磁波谱中的特定波段。电磁辐射以电磁波的形式在空间向四面传播,具有波的一般特性(波长、频率、一定的传播速度),由无数的量子组成。波长与频率成反比。波长愈短,频率愈高,则辐射的量子能量愈大;量子能量…     

基于电磁辐射峰谷比值法的煤与瓦斯突出预警

为了提高电磁辐射预警煤与瓦斯突出危险的准确性,减少误报现象,在分析大量电磁辐射现场数据基础上,基于电磁辐射预警煤与瓦斯突出危险原理,提出了电磁辐射峰谷比值法,利用正态分布统计特征计算每个班次的电磁辐射瞬时强度峰值均值和谷值均值,并将其比值作为煤与瓦斯突出危险性的预警值。最后,将该方法应用于义忠煤矿11112风巷掘进工作面,研究结果表明:与临界值系数和动态变化趋势系数法相比,峰谷比值法误报较低,预警准确性高,能够很大程度上减少误报对生产的影响。     

大学生使用电脑及受其电磁辐射污染状况的调查

为了解目前高校内大学生拥有个人电脑的情况,以及大学生对其所产生电磁辐射污染的了解程度和受其危害程度,在南开大学本部选取有代表性的学生宿舍楼进行问卷调查.结果显示,大学生中个人电脑的普及率为45.7%,以电磁辐射强度相对大的阴极射线管(Cathod RayTube,CRT)显示器电脑为主,占64.9%;拥有个人电脑的大学生,平均每日使用电脑的时间长;学生使用电脑后出现不良症状(眼疼、头晕等)的比例高,为77.4%,女生对电磁辐射的敏感程度高于男生;随每日使用电脑时间的延长,出现不良症状的人数增加;大学生对电磁辐射的危害有所了解的人数比例为71.9%,但知道防护措施的仅为29.6%,使用防护屏的仅为5.4%.综合调查结果认为,大学生电脑普及率高,使用时间长,且对电脑电磁辐射无应有的防护,大多数大学生在一定程度上已经受到了电磁辐射的影响,大学生受电脑电磁辐射已经成为一个值得关注的新问题.     

煤岩动力灾害电磁辐射信号特征研究

为研究煤岩动力灾害发生前兆特征,即该过程中的电磁辐射信号产生规律,应用煤岩单轴加载破坏测试系统进行原煤及型煤煤样煤岩破裂过程电磁辐射测试试验。对原始电磁辐射信号进行集合经验模分解(EEMD),并在分解各个固有模态函数(IMF)分量波形的基础上,计算各IMF分量在原始辐射信号中的能量比例,确定原始信号的主要频段及优势频段。试验结果表明,煤岩破裂过程先后经过初始压缩阶段、弹性变形阶段以及加速破裂阶段。随着压力的不断增大,电磁辐射信号随着大量裂隙的形成而产生,且电磁辐射信号的强度与压力正相关。当压力增大至使煤体发生首次错动数值时,其电磁辐射信号强度达到极值,此后错动强度不断降低,电磁辐射信号强度也逐步下降。