太赫兹时域光谱技术可以获取物质的时域光谱图,通过光学参数模型计算出物质的相关光学参数,诸如折射率谱、吸收谱与介电常数等信息,进而可以分析出物质的主要结构、组成成份以及相关的化学性质,被广泛应用于物质鉴定领域与成分分析领域。太赫兹时域光谱成像技术不仅可以应用于火车站、汽车站与机场等公共领域的安检,还可以对泡沫、纤维与集成电路板等非极性材料进行缺陷检测,为现有的安检技术与缺陷检测技术提供了新的途径。本论文主要的研究内容如下:(1)设计了一套基于太赫兹时域光谱的二维平移台成像装置,研发了基于ARM高性能微处理器的平移台控制器,以及用VC++软件开发了适配于该平移台的THz自动扫描软件与THz图像处理软件,成功实现THz图像的自动扫描与处理。(2)获取了人工合成色素苋菜红的THz时域光谱,根据THz光学参数模型,计算了其在THz波段内的折射率谱与吸收谱,为食品添加剂检测提供了一种新方法。通过基于分子密度泛函(DFT)仿真的方法对苋菜红分子的吸收峰来源进行了分析仿真,将仿真结果与实验结果相互比较,对苋菜红的吸收峰来源进行指认,为太赫兹时域光谱技术与太赫兹成像技术的实现铺垫了理论基础。(3)研究了基于THz特征谱的物质分类与识别。通过太赫兹时域装置获取了苋菜红、柠檬黄、面粉、酒石酸、抗坏血酸、乳酸清、VB16、坎地沙坦与盐酸罗格列酮这九种标准分析品的太赫兹时域光谱,并经过光学参数模型计算,分别得到这九种物质的吸收谱,建立起相对应的THz特征谱库,为物质的分类和识别提供理论依据。最后采用LS-SVM对建立的特征谱库进行分析建模,利用VC++与Matlab混合编程技术开发了一套基于THz特征谱库的物质在线检测识别系统,成功实现物质的在线检测与识别。(4)研究了基于THz时域光谱的成像原理与成像方法。以金属刀具和缺陷导线为研究对象,采用改进后的太赫兹时域装置与自主研发的THz成像辅助软件,分别获得了隐藏在牛皮纸信封中的金属刀具THz图像、外表完整内部断裂的导线THz图像,然后使用自制的THz图像处理软件对进行图像灰度化、滤波、二值化等常规的图像处理,以增强目标物的有效信息,降低噪音、背景等因素对目标物的影响,便于对目标物进行快速识别。实验成功地检测出牛皮纸信封中的刀具和导线的缺陷位置处,为应用于安检领域与缺陷检测领域的方法提供了新的借鉴。