全 文 ：第３　４卷，第５期　 　　　　　　　　　　　光 谱 学 与 光 谱 分 析 Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．５，ｐｐ１１９６－１２００
２　０　１　４年５月　　　　　　　　　　　 　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ａｎｄ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　 Ｍａｙ，２０１４ 　
基于太赫兹光谱技术的山核桃内部虫害检测初步研究
李　斌１，ＷＡＮＧ　Ｎｉｎｇ２，张伟立２，赵春江３＊，张保华１
１．北京市农林科学院，北京农业智能装备技术研究中心，北京　１０００９７　　
２．Ｏｋｌａｈｏｍａ　Ｓｔａｔｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｔｉｌｗａｔｅｒ，７４０７５，ＵＳＡ
３．北京市农林科学院，北京农业信息技术研究中心，北京　１０００９７
摘　要　美洲山核桃是美国最重要的坚果之一，内部虫害是影响山核桃质量的重要因素。为了实现美洲山
核桃内部虫害的有效快速、无损检测，初步探索应用太赫兹光谱技术检测山核桃虫害研究。收集山核桃样本
并制作核桃仁１，２，３ｍｍ均匀厚度的切片，切片大小为２ｃｍ×１ｃｍ，按照同样的尺寸制作核桃壳和核桃仁
中间夹层的切片；利用太赫兹时域光谱设备采集不同切片０～２ＴＨｚ波段的太赫兹吸收光谱，并对比分析了
所测切片的光谱特性；采集了活体烟草天蛾切片和干燥的山核桃虫害切片的太赫兹时域光谱，由于活体害
虫的较高含水量以及太赫兹光谱对水分等极性分子的强吸收特性，与山核桃切片对比发现，活体虫害呈现
非常明显的光谱吸收特性；最后，对整个山核桃样本进行了无损透射试验。研究表明，太赫兹光谱技术在检
测山核桃内部虫害方面具有较好的应用潜力，为进一步认识太赫兹光谱性质，掌握样品制备方法、实验测试
方法和数据获取及光学参数计算方法，应用太赫兹光谱技术开展山核桃内部虫害快速无损检测提供参考。
关键词　太赫兹；山核桃；无损检测；内部虫害
中图分类号：ＴＮ２９；Ｏ６５７．３　　文献标识码：Ａ　　　ＤＯＩ：１０．３９６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－０５９３（２０１４）０５－１１９６－０５
　收稿日期：２０１３－０７－１７，修订日期：２０１３－１２－１５
　基金项目：国家自然科学基金项目（３１３０１２３７）和北京市自然科学基金项目（６１３２００９）资助
　作者简介：李　斌，１９８３年生，北京市农林科学院博士　　ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｂ＠ｎｅｒｃｉｔａ．ｏｒｇ．ｃｎ
＊通讯联系人　　ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｏｃｊ＠ｎｅｒｃｉｔａ．ｏｒｇ．ｃｎ
引　言
　　美洲山核桃是美国最重要的坚果之一。山核桃有着光滑
的外壳，核桃仁占全部重量的４０％～６０％，因其营养丰富、
口味香美，山核桃有着很高的消费群体和经济价值［１］。尺
寸、重量、密度、内核颜色等是影响山核桃品质的主要因素，
而内部虫害则是影响山核桃质量的重要因素之一。对于存储
过程中的山核桃，及时检测、隔离虫害山核桃，可以避免虫
害的传播，降低同一批次山核桃的经济损失；对于销售到市
场上的山核桃，在使用时发现虫害，不仅损伤了消费者的胃
口，也严重影响了品牌形象，给相应的企业造成很大的经济
损失［２，３］。对于遭受内部虫害的山核桃来讲，仅仅通过重量
或外观品质进行内部虫害检测具有一定的难度。目前主要通
过抽样的方法进行山核桃内部虫害的有损检测，尚无山核桃
内部虫害安全无损检测的相关报道。因此建立有效的山核桃
内部品质无损检测系统对于实现山核桃品质与安全监测、推
动山核桃产业健康发展具有重要意义。
光谱技术已成为农产品品质质量与安全检测的有力工
具。太赫兹（ｔｅｒａｈｅｒｔｚ，ＴＨｚ）波（或称ＴＨｚ辐射、Ｔ－射线、亚
毫米波，通常简称为ＴＨｚ）指的是频率在０．１～１０ＴＨｚ（波长
在３ｍｍ～３０μｍ）范围内的电磁辐射（１ＴＨｚ＝１０
１２　Ｈｚ）［４］。
在电磁波谱上，太赫兹波位于微波与红外线之间，其两侧波
段均有了较多的研究应用，低频太赫兹波部分呈现微波辐射
特性，高频太赫兹波部分呈现光学辐射特性，处于由电子学
向光子学过渡区域，安全无电离辐射［５］。太赫兹波的特殊位
置使其波谱具有一些独特的性质，有着良好的研究潜力和应
用前景。
近十几年来，超快激光技术的迅速发展，为太赫兹脉冲
的产生提供了稳定、可靠的激发光源，使太赫兹辐射机理研
究、检测技术和应用探索得到了蓬勃发展。物质的ＴＨｚ响应
光谱（包括透射光谱和反射光谱）包含着丰富的物理和化学信
息，研究物质的ＴＨｚ波谱响应，对于探索和分析物质结构，
开展ＴＨｚ波的现实应用研究等，具有十分重要的价值。
当前，世界各国科学家都在加快推动太赫兹技术在各领
域的应用探索研究，取得了较好的进展［６－１１］。然而，太赫兹
光谱技术在农业和食品领域的研究和探索才刚刚开始，它的
特性还有待于不断的通过实验加以认识，研究其潜在的科学
规律性，并不断探索其在农业和食品领域中的应用，尝试解
决工程应用问题［１２－１４］。以美国山核桃为试验对象，基于太赫
兹光谱技术，通过设计初步试验，对太赫兹波的性质及其应
用潜力进行前期研究和探索，进一步认识太赫兹光谱，掌握
样品制备方法，实验测试方法和数据获取及光学参数计算方
法，探索可以快速无损检测山核桃内部虫害的有效手段，同
时为后续开展基于太赫兹光谱技术的农产品和食品安全检测
研究提供参考和指导。
研究的主要内容为：（１）制作样品切片，并利用太赫兹
时域光谱仪采集不同切片０～２ＴＨｚ波段的太赫兹吸收光谱，
对比分析了所制切片的光谱特性；（２）采集活体烟草天蛾和
干燥的山核桃害虫切片的太赫兹吸收光谱，并与山核桃切片
对比寻找害虫独特的光谱特性；（３）在当前实验条件下，开
展基于太赫兹光谱技术的整个山核桃穿透实验，对测试结果
进行分析和讨论，通过初步研究为利用太赫兹光谱技术开展
山核桃内部虫害无损检测提供参考和建议。
１　实验部分
１．１　试验对象
美洲山核桃样本购买于中南部俄克拉荷马州当地干果市
场，收获于２００９年，测试实验于２０１０年展开。样本共计１００
个，其中优质果９５个，虫害果５个，样本的大小、形状、重
量分布均匀，随机抽取样本用于后续的太赫兹光谱测试实
验。优质样本以及内部虫害果如图１所示。
Ｆｉｇ．１　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｓａｍｐｌｅｓ
１．２　太赫兹时域光谱设备
太赫兹时域光谱测量实验在美国俄克拉荷马州立大学先
进技术研究中心（ＡＴＲＣ，ＯＳＵ）的太赫兹实验室内完成，本
研究所使用的太赫兹时域光谱设备如图２所示。该设备用来
自中心波长８００ｎｍ，频率８０ｆｓ，１００ＭＨｚ的锁模钛蓝宝石
飞秒激光器产生的２０ｍＷ 能量的光脉冲流来驱动光电导开
关用于产生和探测太赫兹辐射。产生的太赫兹辐射经过高阻
抗率的硅膜透镜和抛物镜得到矫正。该系统可以实现频域分
辨率为１ＧＨｚ、时域信噪比达到１００００的测量。设备配有密
封罩，保证整个样品测试过程环境恒温，并通过不断充入氮
气，减少空气中水蒸汽的影响。
１．３　载物台
载物台用于固定测试样品，便于进行太赫兹透、反射光
谱的测量。材料为铝制，整个载物台大小为：１１ｃｍ（长）、５
ｃｍ（宽）。该载物台上有两个直径约８ｍｍ的圆形孔，用于透
射太赫兹波。左侧孔用于放置参考样品，右侧孔用于放置实
验样品，进行对比测试。实验时，将切片直接夹持在平台上
进行透射测量。载物台如图３所示。
Ｆｉｇ．２　ＴＨｚ　ｔｉｍｅ－ｄｏｍａｉｎ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ
Ｆｉｇ．３　Ｓａｍｐｌｅ　ｈｏｌｄｅｒ
１．４　方法
为了研究山核桃不同部位的光谱吸收特性，利用太赫兹
时域光谱设备分别采集山核桃核桃仁、核桃壳和核桃仁中间
夹层部分的太赫兹吸收光谱，同时考虑到太赫兹光源能量较
低而引起的透射深度有限的问题，制作了样品切片，具体做
法为：制作核桃仁１，２，３ｍｍ均匀厚度切片，切片大小为２
ｃｍ×１ｃｍ，按照同样的尺寸制作核桃壳和核桃仁中间夹层的
切片，然后分别固定在太赫兹设备的夹持平台上。对于每一
个切片，取不同部位多次测量，每部位测量３次，然后取平
均，作为该切片在太赫兹波段的吸收特性曲线。切片样本如
图４所示。
　　太赫兹波对水这种极性分子极为敏感，水分与太赫兹的
相互作用造成了其对太赫兹辐射的强烈吸收，不同含水量的
物体呈现的太赫兹透射光谱特性曲线不同，因此可以据此区
分高含水量和低含水量的物体。Ｃｈｕａ等［１５］研究了小麦粉末
对太赫兹时域光谱的吸收情况。分别探测了含水量在０％，
１２％，１４％和１８％水平下的吸收峰。结果表明，干面粉与不
同水平下湿面粉的信号差值和含水量呈现良好相关性；Ｏｇａ－
ｗａ等［１６］使用太赫兹反射光谱评价西红柿质量，其检测依据
是西红柿运输途中碰伤区域与正常区域的组织液含量不同而
造成太赫兹反射特性不同。为了研究山核桃样本的含水量，
本研究利用烘干的方式对山核桃含水量进行了详细的实验测
试研究，每隔一段时间，对山核桃的含水率进行测试；为了
研究山核桃与害虫的太赫兹吸收光谱差异，以及活体烟草天
蛾与干燥的核桃虫子之间的太赫兹吸收光谱差异，利用太赫
兹时域光谱设备采集了活体烟草天蛾和干燥的山核桃害虫切
７９１１第５期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　光谱学与光谱分析
片的太赫兹吸收光谱。活体烟草天蛾和干燥的山核桃害虫样
本如图５所示。
Ｆｉｇ．４　Ｓｌｉｃｅ　ｓａｍｐｌｅ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐａｒｔｓ　ｏｆ　ｐｅｃａｎｓ
Ｆｉｇ．５　Ｉｎｓｅｃｔ　ｓａｍｐｌｅｓ
　　为了探索利用太赫兹时域光谱设备无损检测山核桃内部
虫害的应用可行性，分别选取了不同尺寸大小（２０×４２ｍｍ，
１４×２５ｍｍ）的山核桃进行透射试验，测试整个山核桃的太
赫兹光谱透射情况，获取其太赫兹时域吸收光谱，并对测试
结果进行分析和讨论。
２　结果与讨论
２．１　山核桃切片的太赫兹吸收光谱
不同厚度的山核桃仁、山核桃壳和山核桃仁中间夹层的
太赫兹吸收光谱如图６所示。从吸收光谱可知在０．１～０．６
ＴＨｚ波段，山核桃仁切片、山核桃壳切片，和山核桃中间夹
层的太赫兹吸收光谱几乎具有相同的吸收系数，也即是相同
的吸收谱值。在０．６～２ＴＨｚ波段，不同厚度或者不同部位
的切片具有不同的吸收光谱，其中１．２１ｍｍ厚的核桃仁中
间夹层具有最高的吸收光谱；１．８和１ｍｍ的山核桃仁切片
具有中等的吸收光谱，但是１．８ｍｍ的山核桃切片由于比较
厚，呈现相对较高的吸收特性；１．９３ｍｍ的山核桃仁中间夹
层因致密性较差，具有较低的吸收特性。从图６也可以知道，
太赫兹时域光谱设备对于不同物料的穿透能力不同，相同物
料的厚度差异也影响其吸收特性。山核桃不同部位的太赫兹
吸收特性都会随着波长增加而增强，但没有明显的吸收峰；
在低频太赫兹波段，山核桃对太赫兹波的吸收作用有限。
２．２　山核桃含水率的测量
在８０℃条件下，利用烘培方式开展了不同干燥程度的
山核桃水分含量测试实验，随机选取４个山核桃样本在不同
烘培时间的含水量测试曲线如图７所示。从测试结果可以看
出，烘培前后每个山核桃含水率基本上维持在同一水平线，
相差不大，烘培前山核桃的含水率大约占总重的６％～８％左
右，随着烘培时间的延长含水率有所下降，但总体上变化并
不明显。由此可知，对于含水量较低的山核桃来说，由水分
对其造成的太赫兹波吸收特性影响不大。
Ｆｉｇ．６　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｐａｒｔｓ　ｉｎ　ＴＨｚ　ｒａｎｇｅ
Ｆｉｇ．７　Ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｎｕｔｍｅａｔｓ
２．３　害虫的太赫兹吸收光谱特性
为了对比内部干燥害虫、活体害虫以及山核桃之间的太
赫兹吸收光谱特性差异，还研究了活体烟草天蛾和干燥的山
核桃内部害虫切片的太赫兹吸收光谱特性，其在０．１～５
ＴＨｚ太赫兹波段的吸收曲线如图８所示。从图中可以看出，
在０．１～２ＴＨｚ波段，干燥的山核桃害虫呈现很弱的太赫兹
吸收特性，无明显吸收峰；而对于活体烟草天蛾，其含水量
一般占自身体重的６０％以上，具有较高的含水量，因此活体
Ｆｉｇ．８　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ｏｆ　ｉｎｓｅｃｔｓ　ｉｎ　ＴＨｚ　ｒａｎｇｅ
８９１１ 光谱学与光谱分析　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 第３４卷
烟草天蛾切片呈现较高的太赫兹吸收特性。通过多个样品的
重复测量，太赫兹波穿过核桃切片（２ｍｍ）后，光强约衰减到
了原来的１／７，穿过干燥的核桃害虫后，光强约衰减到了原
来的１／１７，穿过活体烟草天蛾切片后，光强约衰减到了原来
的１／３２７。由此可知，对于虫害山核桃，山核桃核桃仁、外
壳、内部夹层、内部虫害的物理组成成分都不会造成其对太
赫兹辐射的强烈吸收，而水分含量较高的内部生物活体会对
Ｆｉｇ．９　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｏｆ　ｗｈｏｌｅ　ｐｅｃａｎｓ
太赫兹辐射造成较大的吸收，含水率可以作为太赫兹光谱技
术用于山核桃内部虫害检测的判别依据，太赫兹时域光谱设
备在检测山核桃内部虫害方面具有应用研究潜力。
２．４　山核桃无损检测探索
基于以上研究结果，太赫兹时域光谱设备在山核桃内部
虫害检测方面具有一定的潜力，为了探索太赫兹时域光谱设
备无损检测的性能，选取了不同大小尺寸（２０×４２ｍｍ，１４×
２５ｍｍ）的山核桃样本进行了太赫兹透射试验，试验结果如
图９所示。通过设备的实际测量，入射光强（电压表示）最大
达到１．８×１０－２　Ｖ，透射后达到９．５×１０－６　Ｖ，信号衰减了约
２　０００倍，致使输出信号与系统噪声接近，太赫兹源的发射
功率有待提高。在目前条件下，只能进行有损的切片研究。
３　结　论
　　以美洲山核桃为研究对象，测量了山核桃仁、外壳、夹
层等切片在太赫兹波段的吸收曲线，它们在０．１～２ＴＨｚ波
段均没有明显的吸收峰，呈现较弱的吸收特性；作为极性分
子，水分对太赫兹有着强烈的吸收特性，根据太赫兹辐射与
水分的相互作用机理，进行了活体害虫、干燥害虫的太赫兹
光谱吸收特性研究，结果表明，含水率是影响太赫兹波吸收
程度的关键因素；基于水分的差异分布以及太赫兹波的惧水
特性，太赫兹辐射可用于美洲山核桃的内部活体害虫检测。
但是，通过对整个山核桃的测试实验来看，目前的太赫兹源
功率有限，暂不能穿透整个个体而开展无损检测应用，有待
于更高功率太赫兹发射设备的研发。本工作在太赫兹光谱技
术用于农产品和食品品质检测方面展示了较好的应用研究潜
力，为今后提高太赫兹发射功率，进行山核桃内部虫害的无
损检测提供了方法可行性。随着技术的发展、设备的更新以
及成本的降低，太赫兹光谱技术将在农产品和食品品质安全
无损检测领域有着更为广泛的应用前景。
Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ
［１］　Ｓａｎｔｅｒｒｅ　Ｃ　Ｒ．Ｐｅｃａｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｐｍａｎ　ａｎｄ　Ｈａｌ，ＮＹ，１９９４．５７．
［２］　Ｒｅｄｌｉｎｇｅｒ　Ｌ，Ｄａｖｉｓ　Ｒ．Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｐｅａｎｕｔ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｉｎｃ．，Ｙｏａｋｕｍ，ＴＸ，１９８２．５２１．
［３］　Ｐａｙｎｅ　Ｍ．Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｂｕｌｅｔｉｎ．，１９２７，５２（６）：４４９．
［４］　Ｚｈａｎｇ　Ｘ　Ｃ，Ｈｕ　Ｂ　Ｂ，Ｄａｒｒｏｗ　Ｊ　Ｔ，ｅｔ　ａｌ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，１９９０，５６（１１）：１０１１．
［５］　Ｚｈａｎｇ　Ｘ　Ｃ．Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌ．，２００２，４７：３６６７．
［６］　Ｋｏｄｏ　Ｋａｗａｓｅ，Ｙｕｉｃｈｉ　Ｏｇａｗａ，Ｙｕｕｋｉ　Ｗａｔａｎａｂｌｅ，ｅｔ　ａｌ．Ｏｐｔｉｃｓ　Ｅｘｐｒｅｓｓ，２００３，１１（２０）：２５４９．
［７］　ＬＵ　Ｍｅｉ－ｈｏｎｇ，ＳＨＥＮ　Ｊｉｎｇ－ｌｉｎｇ，ＧＵＯ　Ｊｉｎｇ－ｌｕｎ，ｅｔ　ａｌ（逯美红，沈京玲，郭景伦，等）．Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ（光学技术），２００６，３２（３）：３６２．
［８］　ＧＥ　Ｍｉｎ，ＺＨＡＯ　Ｈｏｎｇ－ｗｅｉ，ＪＩ　Ｔｅ，ｅｔ　ａｌ（葛　敏，赵红卫，吉　特，等）．Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ，Ｂ（中国科学Ｂ辑），２００５，３５（６）：４４５．
［９］　Ｗａｌｔｈｅｒ　Ｍ，Ｆｉｓｃｈｅｒ　Ｂ　Ｍ，Ｊｅｐｓｅｎ　Ｐ　Ｕ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．，２００３，２８８（２２３）：２６１．
［１０］　Ｓｅｏｎｇｓｉｎ　Ｍ　Ｋｉｍ，Ｆａｒｉｂａ　Ｈａｔａｍ，Ａｌｉｓｏｎ　Ｗ　Ｋｕｒｉａｎ，ｅｔ　ａｌ．Ｐｒｏｃ．ｏｆ　ＳＰＩＥ，２００５，６０１０（１）：１．
［１１］　Ｍｏｒｉｔａ　Ｙ，Ｄｏｂｒｏｉｕ　Ａ，Ｏｔａｎｉ　Ｃ，ｅｔ　ａｌ．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｆｏｏｄ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，２００５，６８（４）：８３４．
［１２］　Ｌｉ　Ｂ，Ｗａｎｇ　Ｍ　Ｈ，Ｗａｎｇ　Ｎ．Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２０１１，３１１：４０６．
［１３］　Ｌｉ　Ｂ，Ｗａｎｇ　Ｍ　Ｈ，Ｃａｏ　Ｗ，ｅｔ　ａｌ．Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ　８１９５，２０１１，ｄｏｉ：１０．１１１７／１２．９０２３０２．
［１４］　Ｌｉ　Ｂ，Ｗａｎｇ　Ｍ　Ｈ，Ｗａｎｇ　Ｎ，ｅｔ　ａｌ．ｈｔｔｐ：／／ｅｌｉｂｒａｒｙ．ａｓａｂｅ．ｏｒｇ／ｔｏｃ．ａｓｐ，２０１１，１１０００２０．
［１５］　Ｃｈｕａ　Ｈ　Ｓ，Ｕｐａｄｈｙａ　Ｐ　Ｃ，Ｈａｉｇｈ　Ａ　Ｄ，ｅｔ　ａｌ．Ｊｏｉｎｔ　２９ｔｈ　Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．ｏｆ　Ｉｎｆｒａｒｅｄ　ａｎｄ　Ｍｉｌｉｍｅｔｅｒ　Ｗａｖｅｓ　ａｎｄ　１２ｔｈ　Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．ｏｎ　Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００４，３９９．
［１６］　Ｏｇａｗａ　Ｙ，Ｈａｙａｓｈｉ　Ｓ，Ｋｏｎｄｏ　Ｎ，ｅｔ　ａｌ．ｈｔｔｐ：／／ｅｌｉｂｒａｒｙ．ａｓａｂｅ．ｏｒｇ／ｔｏｃ．ａｓｐ，２００６，０６３０５０．
９９１１第５期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　光谱学与光谱分析
Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｉｎｓｅｃｔ　Ｄａｍａｇｅ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｐｅｃａｎｓ　Ｕｓｉｎｇ
Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ
ＬＩ　Ｂｉｎ１，ＷＡＮＧ　Ｎｉｎｇ２，ＺＨＡＮＧ　Ｗｅｉ－ｌｉ　２，ＺＨＡＯ　Ｃｈｕｎ－ｊｉａｎｇ３＊，ＺＨＡＮＧ　Ｂａｏ－ｈｕａ１
１．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｉｎｔｅｌｉｇｅｎｔ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｆｏｒ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，
Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００９７，Ｃｈｉｎａ
２．Ｏｋｌａｈｏｍａ　Ｓｔａｔｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｔｉｌｗａｔｅｒ，７４０７５，ＵＳＡ
３．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｆｏｒ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，
Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００９７，Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｐｅｃａｎ　ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｎｕｔ　ｉｎ　ＵＳ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ　ｉｎｎｅｒ　ｉｎｓｅｃｔ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ　ｐｅｃａｎ’ｓ　ｑｕａｌｉｔｙ　ａ　ｌｏｔ．Ｔｏ　ｒｅａｌｉｚｅ　ｔｈｅ　ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃ－
ｔｉｖｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｓｅｃｔ　ｄａｍａｇｅ　ｉｎ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　ｐｅｃａｎｓ　ｒａｐｉｄｌｙ　ａｎｄ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ，ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｉｎｓｅｃｔ　ｄａｍａｇｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｉｎ
ｐｅｃａｎｓ　ｗａｓ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｅｒａｈｅｒｔｚ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ａ　ｓｅｔ　ｏｆ　ｎａｔｉｖｅ　ｐｅｃａｎ　ｎｕｔｓ　ｗｅｒｅ　ｃｏｌｅｃｔｅｄ　ａｎｄ　ｗｅｒｅ　ｍａｎｕａｌｙ　ｓｌｉｃｅｄ
ｗｉｔｈ　ａ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ａｂｏｕｔ　１，２ａｎｄ　３ｍｍ　ａｎｄ　ｗｉｔｈ　ａ　ｓｉｚｅ　ｏｆ　ａｂｏｕｔ　２ｃｍ（ｌｅｎｇｔｈ）×１ｃｍ（ｗｉｄｔｈ）ｆｏｒ　ｅｖｅｒｙ　ｐｅｃａｎ　ｎｕｔｍｅａｔ；Ｐｅｃａｎ
ｓｈｅｌ　ａｎｄ　ｉｎｎｅｒ　ｓｅｐａｒａｔｏｒ　ｗｅｒｅ　ａｌｓｏ　ｃｕｔ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｓｉｚｅ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎｕｔｍｅａｔ　ｓｌｉｃｅｓ，ｓｈｅｌ，ａｎｄ　ｉｎ－
ｎｅｒ　ｓｅｐａｒａｔｏｒ　ｗｅｒｅ　ｃｏｌｅｃｔｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ＴＨｚ　ｔｉｍｅ－ｄｏｍａｉｎ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＴＨｚ－ＴＤＳ）ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｂｙ　ａｇｒｏｕｐ　ｏｆ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ　ａｔ　Ｏｋｌａｈｏｍａ
Ｓｔａｔｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｌｉｃｅｓ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｉｒｄｌｙ，ｔｈｅ　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｌｉｖｅ　ｍａｎｄｕｃａ
ｓｅｘｔａ　ａｎｄ　ｄｒｙ　ｐｅｃａｎ　ｗｅｅｖｉｌ　ｗｅｒｅ　ｃｏｌｅｃｔｅｄ，ａｎｄ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｃｏｎｔｅｎｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｉｎｓｅｃｔｓ，ｖｅｒｙ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ｓｐｅｃｔｒａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｗｅｒｅ
ｆｏｕｎｄ．Ｆｉｎａｌｙ，ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｗａｓ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｐｅｃａｎｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ　ｓｔｕｄｙ　ｓｈｏｗ
ａｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＴＨｚ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｆｏｒ　ｉｎｓｅｃｔ　ｄａｍａｇｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ａ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ－
ｉｎｇ　ｔｅｒａｈｅｒｔｚ　ａｎｄ　ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ　ｓａｍｐｌｅ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｅｓｔ　ｍｅｔｈｏｄｓ，ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈ－
ｏｄｓ，ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｉｎｓｅｃｔ　ｄａｍａｇｅ　ｉｎ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　ｐｅｃａｎｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｅｒａｈｅｒｔｚ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ；Ｐｅｃａｎ；Ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；Ｉｎｎｅｒ　ｉｎｓｅｃｔ　ｄａｍａｇｅ
（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　Ｊｕｌ．１７，２０１３；ａｃｃｅｐｔｅｄ　Ｄｅｃ．１５，２０１３）　　
＊Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ａｕｔｈｏｒ
００２１ 光谱学与光谱分析　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 第３４卷