太赫兹无损检测是通过用太赫兹源照射物体并探测透射或反射太赫兹波进而分析物体内部结构特征的一种技术。其中,利用太赫兹调频连续波成像系统可实现一种具有层析成像能力的反射式太赫兹无损检测技术,在工业检测和人体安检等领域具有广阔应用前景。然而,太赫兹调频连续波系统中存在着调频非线性、条纹噪声和成像速度慢等问题,制约了这项技术的广泛应用。本文利用加窗傅里叶变换、二维连续小波变换和转镜扫描成像等理论和技术,提出了针对这些问题的解决、改善或改进方法,并通过仿真和实验验证了所提方法的可行性和有效性。本文的研究结果为太赫兹无损检测技术的广泛和有效应用提供了理论和技术支撑。本文主要创新工作是:（1）理想情况下,太赫兹调频连续波成像系统的输出信号频率在一个调制周期内应该随时间线性变化,但现实中存在非线性现象,这降低了系统的层析分辨能力。本文在深入分析非线性现象成因的基础上,提出了一种校正非线性特性的新方法。该方法通过加窗傅里叶变换来计算目标在距离维上的坐标所对应的差频频率,进而确定校正因子进行非线性校正,具有操作方便、测量精准等特点。通过仿真和实验,对所提方法进行了验证。结果表明,经过非线性校正后的输出差频信号频谱能够在理论分辨率范围内准确指示出目标的距离谱信息,比无校正时信噪比提高了大约15 d B,可有效对两层结构的样件进行层析分辨。（2）目前的太赫兹调频连续波成像系统,大多采用光栅式扫描成像方式,存在条纹噪声,影响成像质量。本文提出了一种消除条纹噪声干扰、清晰提取缺陷轮廓的新方法。该方法基于二维连续小波变换将图像信号从空间域变换到二尺度复数域,借助复数模的方向选择性,得以有效滤除噪声。通过制备缺陷样件并进行检测,实验验证了采用该方法可以准确地从带有严重条纹噪声的成像结果中提取缺陷轮廓。（3）采用光栅式扫描方式的太赫兹波成像系统,成像速度很慢,一块7 cm见方的样品需要10 mins左右。转镜扫描系统具有极大提高成像速度的潜力。本文基于转镜扫描成像系统的基本原理,首创了一套单频太赫兹转镜扫描成像系统,构建了一种根据扫描数据重构图像的方法,通过制备金属镂空字母等样品,实验验证了该系统能快速有效地实现太赫兹成像（对7 cm见方样件的成像时间在60 s以内）。在此基础上,提出了一种利用调频连续波成像系统获取扫描数据来重构三维图像的方法,并通过仿真验证了方法的有效性,为日后发展转镜扫描式太赫兹调频连续波快速成像系统提供了一种技术储备。