CN106226261B - 一种tatp检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种TATP检测装置，激光控制器控制激光器以预设频率交替发射第一波长激光和第二波长激光，分光板将第一波长激光或第二波长激光的一部分激光分至第一光电探测器，另一部分激光分至激光器的准直器的入射孔，通过准直器对光束进行准直后出射；准直后的光束通过TATP检测区域后照射至靶标，并被靶标反射，反射光被望远镜中的主镜反射至辅镜，再通过辅镜汇聚至第二光电探测器上；信号处理器对第一光电探测器接收到的参比信号和第二光电探测器接收到的探测信号进行处理，并将处理后的数据发送至数据处理器；数据处理器对接收到的数据进行分析，输出检测结果。本发明能够较快较准确的检测出TATP。
Description
技术领域
本发明涉及爆炸物检测技术领域，尤其涉及一种TATP检测装置。
背景技术
TATP中文名三过氧化三丙酮，英文名Triacetone triperoxide，又称“熵炸药”。其分子式为C9H18O6，分子为环形结构。TATP不溶于水，易溶于氯仿、丙酮等有机溶剂中，呈白色晶体，易升华，轻微摩擦或温度稍高就会爆炸。当TATP遭受强烈冲击时，则发生熵爆炸的剧烈分解，反应产物主要为丙酮和氧气。一个TATP分子可分解出四个气体分子，且释放出的少量热量可使分解反应继续。通常2g以上的TATP会爆炸，较小质量会在轻微密闭的条件下爆炸。
由于TATP的制作原料易得、自制简单、起爆容易且检测困难，这种炸药近年来频繁出现于恐怖事件当中。例如2015年11月法国恐怖袭击事件中自杀式炸弹所用的炸药就是TATP。所以及时发现并有效检测TATP是国家在保障公共安全方面亟需解决的问题。但由于TATP不含硝基或硝酸酯基，目前传统炸药检测技术无法对其应用。
目前，可用于检测TATP的主要是离子迁移谱技术。其工作原理是：收集待检测物质的气体分子或固体颗粒，送入离化区与电子作用变成离子，离子在迁移区发生漂移，其漂移速度取决于离子的质量、电荷和尺寸，在有效控制迁移区电场强度的情况下可测量出离子迁移率，根据离子迁移率识别每种离子的原始物质。该检测技术需要收集待检测物质，并做加热、过滤等预处理，间接增加了检测识别时间。而且不同的物质可能因为离子尺寸和质量相似而表现出相同的迁移率，这类干扰物的存在也会影响检测的准确性。
发明内容
本发明提供了一种TATP检测装置，能够较快较准确的检测出TATP。
本发明提供了一种TATP检测装置，包括：激光控制器、激光器、分光板、第一光电探测器、靶标、望远镜、第二光电探测器、信号处理器和数据处理器；其中：
所述激光控制器控制所述激光器以预设频率交替发射第一波长激光和第二波长激光，所述第一波长激光为能够被TATP吸收的波长激光，所述第二波长激光为不能够被TATP吸收的波长激光；
所述分光板将所述第一波长激光或第二波长激光的一部分激光分至所述第一光电探测器，另一部分激光分至所述激光器的准直器的入射孔，通过所述准直器对光束进行准直后出射；
准直后的光束通过TATP检测区域后照射至所述靶标，并被所述靶标反射，反射光被所述望远镜中的主镜反射至辅镜，再通过辅镜汇聚至所述第二光电探测器上；
所述信号处理器对所述第一光电探测器接收到的参比信号和所述第二光电探测器接收到的探测信号进行处理，并将处理后的数据发送至所述上位机；
所述上位机对接收到的数据进行分析，输出检测结果。
优选地，所述装置还包括：
发射可见光定位所述靶标的半导体激光器。
优选地，所述第一波长激光的波长为11.2μm。
优选地，所述第二波长激光的波长为10.8μm。
优选地，所述激光器为13CO2射频激励激光器。
优选地，所述13CO2射频激励激光器可调制激光的波长范围为9.2μm～11.2μm。
优选地，所述第一光电探测器为热释电型红外探测器。
优选地，所述第二光电探测器为液氮制冷型镉汞碲红外探测器。
优选地，所述望远镜为主镜直径为250mm的卡塞格林望远镜。
优选地，所述数据处理器为上位机。
由上述方案可知，本发明提供的一种TATP检测装置，在进行TATP检测检测时，通过激光控制器控制激光器以预设频率交替发射能够被TATP吸收的第一波长激光和不能被TATP吸收的第二波长激光，然后通过分光板将第一波长激光或第二波长激光的部分激光分至第一光电探测器输出参比信号，将另一部分激光分至激光器的准直器入射孔进行准直出射，准直后的光束通过TATP检测区域后照射至靶标，被靶标反射后反射光被望远镜中的主镜反射至辅镜，再通过辅镜汇聚至所述第二光电探测器上输出探测信号，通过信号处理器对参比信号和探测信号进行处理，经过处理后的数据通过数据处理器进行分析，输出检测结果，相对于现有技术无需收集待检测物质，无需对待检测物质进行加热过滤等处理，通过第一波长激光和第二波长激光上探测到的信号差异就可以较快较准确的检测出是否存在TATP。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明公开的一种TATP检测装置实施例1的结构示意图；
图2为本发明公开的一种TATP检测装置实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的物理原理是根据气体在红外波段都有其特征吸收光谱。当探测激光的波长处于目标气体的特征吸收峰时，该波长的激光受到目标气体的强烈吸收和空气的散射；当探测激光的波长处于气体特征吸收峰以外的附近时，该波长的激光只受到空气的散射，根据两个波长上探测到的信号差异计算探测激光的透过率，可以判断该目标气体的存在。
基于上述原理，如图1所示，为本发明公开的一种TATP检测装置实施例1的结构示意图，该TATP检测装置包括：激光控制器101、激光器102、分光板103、第一光电探测器104、靶标105、望远镜106、第二光电探测器107、信号处理器108和数据处理器109；其中：
所述激光控制器101控制所述激光器102以预设频率交替发射第一波长激光和第二波长激光，所述第一波长激光为能够被TATP吸收的波长激光，所述第二波长激光为不能够被TATP吸收的波长激光；
所述分光板103将所述第一波长激光或第二波长激光的一部分激光分至所述第一光电探测器104，另一部分激光分至所述激光器102的准直器1021的入射孔，通过所述准直器1021对光束进行准直后出射；
准直后的光束通过TATP检测区域100后照射至所述靶标105，并被所述靶标反射，反射光被所述望远镜106中的主镜1061反射至辅镜1062，再通过辅镜1062汇聚至所述第二光电探测器107上；
所述信号处理器108对所述第一光电探测器104接收到的参比信号和所述第二光电探测器107接收到的探测信号进行处理，并将处理后的数据发送至所述数据处理器109；
所述数据处理器109对接收到的数据进行分析，输出检测结果。
上述实施例的工作原理为：当需要对TATP物质进行检测时，通过激光控制器101对激光器102进行控制，控制激光器102以预设的频率交替的发射第一波长激光和第二波长激光，其中，第一波长激光为能够被TATP产生的气体吸收的波长激光，具体的，通过傅里叶光谱仪对TATP的光谱透过性进行测量实验后，TATP的较强吸收峰位于3.38μm、7.92μm、8.4μm、10.6μm和11.2μm附近。因此，第一波长激光的波长可以为3.38μm、7.92μm、8.4μm、10.6μm或11.2μm。第二波长激光在第一波长激光附近，为不能被TATP气体吸收或能被TATP气体较弱吸收的波长激光，例如，第二波长激光的波长可以为10.8μm。
产生的第一波长激光或第二波长激光通过分光板103使其中一部分激光分至第一光电探测器104，另一部分分至激光器102。分至第一光电探测器104的激光，通过第一光电探测器104生成参比信号。分至激光器102的部分激光，通过激光器102的准直器1021的入射孔，通过准直器1021对光束进行准直后出射，准直后出射的光束通过TATP检测区域100后照射至靶标105，并被靶标105反射，反射光被所述望远镜106中的主镜1061反射至辅镜1062，再通过辅镜1062汇聚至所述第二光电探测器107上，然后通过第二光电探测器生成探测信号。
信号处理器108对所述第一光电探测器104接收到的参比信号和所述第二光电探测器107接收到的探测信号进行处理，例如进行缓存、平均等处理。然后将经过处理后的数据发送至数据处理器109。
数据处理器109对接收到的数据进行分析，通过对比探测信号与参比信号的比值在两个波长上的差异，可计算出激光的透过率变化，从而判断TATP检测区域100内是否存在TATP爆炸物，当TATP检测区域100内没有TATP爆炸物时，两个波长的信号比值基本无差异。
综上所述，在上述实施例中，在进行TATP检测检测时，通过激光控制器控制激光器以预设频率交替发射能够被TATP吸收的第一波长激光和不能被TATP吸收的第二波长激光，然后通过分光板将第一波长激光或第二波长激光的部分激光分至第一光电探测器输出参比信号，将另一部分激光分至激光器的准直器入射孔进行准直出射，准直后的光束通过TATP检测区域后照射至靶标，被靶标反射后反射光被望远镜中的主镜反射至辅镜，再通过辅镜汇聚至所述第二光电探测器上输出探测信号，通过信号处理器对参比信号和探测信号进行处理，经过处理后的数据通过数据处理器进行分析，输出检测结果，相对于现有技术无需收集待检测物质，无需对待检测物质进行加热过滤等处理，通过第一波长激光和第二波长激光上探测到的信号差异就可以较快较准确的检测出是否存在TATP。
如图2所示，为本发明在上述实施例的基础上公开的一种TATP检测装置实施例2的结构示意图，该TATP检测装置包括：激光控制器201、激光器202、分光板203、第一光电探测器204、靶标205、望远镜206、第二光电探测器207、信号处理器208、数据处理器209和半导体激光器210；其中：
半导体激光器210发射可见光对靶标205进行定位；
所述激光控制器201控制所述激光器202以预设频率交替发射第一波长激光和第二波长激光，所述第一波长激光为能够被TATP吸收的波长激光，所述第二波长激光为不能够被TATP吸收的波长激光；
所述分光板203将所述第一波长激光或第二波长激光的一部分激光分至所述第一光电探测器204，另一部分激光分至所述激光器202的准直器2021的入射孔，通过所述准直器2021对光束进行准直后出射；
准直后的光束通过TATP检测区域200后照射至所述靶标205，并被所述靶标反射，反射光被所述望远镜206中的主镜2061反射至辅镜2062，再通过辅镜2062汇聚至所述第二光电探测器207上；
所述信号处理器208对所述第一光电探测器204接收到的参比信号和所述第二光电探测器207接收到的探测信号进行处理，并将处理后的数据发送至所述数据处理器209；
所述数据处理器209对接收到的数据进行分析，输出检测结果。
上述实施例的工作原理为：当需要对TATP物质进行检测时，通过激光控制器201对激光器202进行控制，控制激光器202以预设的频率交替的发射第一波长激光和第二波长激光，其中，第一波长激光为能够被TATP产生的气体吸收的波长激光，具体的，通过傅里叶光谱仪对TATP的光谱透过性进行测量实验后，TATP的较强吸收峰位于3.38μm、7.92μm、8.4μm、10.6μm和11.2μm附近。因此，第一波长激光的波长可以为3.38μm、7.92μm、8.4μm、10.6μm或11.2μm。第二波长激光在第一波长激光附近，为不能被TATP气体吸收或能被TATP气体较弱吸收的波长激光，例如，第二波长激光的波长可以为10.8μm。
产生的第一波长激光或第二波长激光通过分光板203使其中一部分激光分至第一光电探测器204，另一部分分至激光器202。分至第一光电探测器204的激光，通过第一光电探测器204生成参比信号。分至激光器202的部分激光，通过激光器202的准直器2021的入射孔，通过准直器2021对光束进行准直后出射，准直后出射的光束通过TATP检测区域200后照射至靶标205，并被靶标205反射，反射光被所述望远镜206中的主镜2061反射至辅镜2062，再通过辅镜2062汇聚至所述第二光电探测器207上，然后通过第二光电探测器生成探测信号。在准直后出射的光束通过TATP检测区域200后照射至靶标205时，通过半导体激光器210发射可见光对靶标205进行定位，以便准直后出射的光束能够准确的照射至靶标205上。
信号处理器208对所述第一光电探测器204接收到的参比信号和所述第二光电探测器207接收到的探测信号进行处理，例如进行缓存、平均等处理。然后将经过处理后的数据发送至数据处理器209。
数据处理器209对接收到的数据进行分析，通过对比探测信号与参比信号的比值在两个波长上的差异，可计算出激光的透过率变化，从而判断TATP检测区域200内是否存在TATP爆炸物，当TATP检测区域200内没有TATP爆炸物时，两个波长的信号比值基本无差异。
综上所述，在上述实施例中，在进行TATP检测检测时，通过激光控制器控制激光器以预设频率交替发射能够被TATP吸收的第一波长激光和不能被TATP吸收的第二波长激光，然后通过分光板将第一波长激光或第二波长激光的部分激光分至第一光电探测器输出参比信号，将另一部分激光分至激光器的准直器入射孔进行准直出射，准直后的光束通过TATP检测区域后照射至靶标，被靶标反射后反射光被望远镜中的主镜反射至辅镜，再通过辅镜汇聚至所述第二光电探测器上输出探测信号，在准直后出射的光束通过TATP检测区域后照射至靶标时，通过半导体激光器发射可见光对靶标进行定位，以便准直后出射的光束能够准确的照射至靶标上，通过信号处理器对参比信号和探测信号进行处理，经过处理后的数据通过数据处理器进行分析，输出检测结果，相对于现有技术无需收集待检测物质，无需对待检测物质进行加热过滤等处理，通过第一波长激光和第二波长激光上探测到的信号差异就可以较快较准确的检测出是否存在TATP。
具体的，在上述的实施例中，所述激光器可以为13CO2射频激励激光器。
所述13CO2射频激励激光器可调制激光的波长范围可以为9.2μm～11.2μm。
所述第一光电探测器可以为热释电型红外探测器。
所述第二光电探测器可以为液氮制冷型镉汞碲红外探测器。
所述望远镜为主镜直径为250mm的卡塞格林望远镜。
所述数据处理器可以为上位机。
本实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种TATP检测装置，其特征在于，包括：激光控制器、激光器、分光板、第一光电探测器、靶标、望远镜、第二光电探测器、信号处理器和数据处理器；其中：
所述激光控制器控制所述激光器以预设频率交替发射第一波长激光和第二波长激光，所述第一波长激光为能够被TATP吸收的波长的激光，所述第二波长激光为不能够被TATP吸收的波长的激光；
所述分光板将所述第一波长激光或第二波长激光的一部分激光分至所述第一光电探测器，另一部分激光分至所述激光器的准直器的入射孔，通过所述准直器对光束进行准直后出射；
准直后的光束通过TATP检测区域后照射至所述靶标，并被所述靶标反射，反射光被所述望远镜中的主镜反射至辅镜，再通过辅镜汇聚至所述第二光电探测器上；
所述信号处理器对所述第一光电探测器接收到的参比信号和所述第二光电探测器接收到的探测信号进行处理，并将处理后的数据发送至所述数据处理器；
所述数据处理器对接收到的数据进行分析，输出检测结果。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
发射可见光定位所述靶标的半导体激光器。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一波长激光的波长为11.2μm。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第二波长激光的波长为10.8μm。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述激光器为13CO2射频激励激光器。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述13CO2射频激励激光器可调制激光的波长范围为9.2μm～11.2μm。
7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一光电探测器为热释电型红外探测器。
8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第二光电探测器为液氮制冷型镉汞碲红外探测器。
9.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述望远镜为主镜直径为250mm的卡塞格林望远镜。
10.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述数据处理器为上位机。
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