CN109752365A - 一种多技术融合的危爆品探测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多技术融合的危爆品探测仪，包括拉曼光谱模块、热传导模块、介电常数模块、控制及显示模块；拉曼光谱模块包括开关单元、激光器、光谱仪和拉曼探头，开关单元连接于激光器，激光器、拉曼探头和光谱仪依次连接，光谱仪还和激光器连接；介电常数模块包括介电常数采集模块和介电常数采集接近开关；热传导模块包括加热模块、温度传感器和热传导采集接近开关；介电常数采集模块、介电常数采集接近开关、加热模块、温度传感器和热传导采集接近开关均连接于采集处理器；光谱仪和采集处理器均连接于控制及显示模块。本发明融合了拉曼光谱技术、介电常数技术及热传导技术，拓展了检测范围，更能满足反恐及安检实战现场检测需要。

Description

一种多技术融合的危爆品探测仪

技术领域

本发明涉及危爆品探测技术领域，具体涉及一种多技术融合的危爆品探测仪。

背景技术

近年来，在我国利用危爆品进行恐怖袭击或报复社会的案件时有发生。然而目前常用的安检设施不能对危爆品进行有效的检测，机场和火车站针对液体危险品仍然采用简单限制携带及开瓶试喝等方法来进行辨别，同时在地铁等公共场所则缺少综合性的检测设备，存在较大的安全隐患。现有的危爆品定性检测设备主要基于拉曼光谱技术，可准确检测出透明、半透明容器内危爆品的化学成分，但对于陶瓷、软包装和金属等不透明容器内的危险液体则无法检测。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种多技术融合的危爆品探测仪，在拉曼光谱危爆品检测仪上融合介电常数模块和热传导模块，拓展仪器功能，解决现有仪器无法检测陶瓷、软包装和金属等不透明容器内危险液体的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多技术融合的危爆品探测仪，包括拉曼光谱模块、热传导模块、介电常数模块、控制及显示模块；所述拉曼光谱模块包括开关单元、激光器、光谱仪和拉曼探头，所述开关单元连接于所述激光器，所述激光器、拉曼探头和光谱仪依次连接，所述光谱仪还和激光器连接；所述介电常数模块包括介电常数采集模块和介电常数采集接近开关；所述热传导模块包括加热模块、温度传感器和热传导采集接近开关；所述介电常数采集模块、介电常数采集接近开关、加热模块、温度传感器和热传导采集接近开关均连接于采集处理器；所述光谱仪和采集处理器均连接于所述控制及显示模块。

进一步地，所述开关单元包括钥匙开关和急停按钮，所述钥匙开关和急停按钮连接于所述激光器。

进一步地，所述控制及显示模块包括中央处理器和触摸屏，所述触摸屏、光谱仪和采集处理器均连接于所述中央处理器。

进一步地，所述多技术融合的危爆品探测仪还包括有网络接口和USB接口，所述网络接口和USB接口均连接于所述控制及显示模块。

进一步地，所述多技术融合的危爆品探测仪还包括有报警模块，所述报警模块连接于所述控制及显示模块。

更进一步地，所述报警模块包括蜂鸣器和报警灯，所述蜂鸣器和报警灯均连接于所述控制及显示模块。

本发明还提供一种利用上述危爆品探测仪对透明或半透明容器内的液体检测的方法，包括如下步骤：

S1、将待检测容器紧贴拉曼探头放置，通过开关单元打开激光器，控制及显示模块控制启动光谱仪，所述光谱仪控制激光器发出激光，激光通过拉曼探头的发射端照射至待检测容器；

S2、待检测容器内的液体会产生拉曼散射效应，拉曼探头的采集端采集拉曼光谱信号并回传至光谱仪，光谱仪将拉曼光谱信号传输至控制及显示模块；

S3、控制及显示模块根据接收到的拉曼光谱信号识别出待检测容器内的液体的化学成分并显示出来。

本发明还提供一种利用上述危爆品探测仪对不透明的非金属容器内的液体检测的方法，包括如下步骤：

S1、将待检测容器放置于介电常数模块的检测区域内，介电常数采集接近开关感应到待检测容器的接近后向采集处理器发送信号，采集处理器控制介电常数采集模块开始工作；

S2、介电常数采集模块采集待检测容器内的液体的参数数据并回传给采集处理器，采集处理器根据接收到的参数数据进行计算得到液体的介电常数，并将计算得到的液体的介电常数传输给控制及显示模块；

S3、控制及显示模块将计算得到的液体的介电常数与设定的介电常数阈值进行比较，当液体的介电常数小于介电常数阈值时，判定待检测容器内的液体为危险品，并将判定结果显示出来。

本发明还提供一种利用上述危爆品探测仪对不透明的金属容器内的液体检测的方法，包括如下步骤：

S1、将待检测容器放置于热传导模块的检测区域内，热传导采集接近开关感应到待检测容器的接近后向采集处理器发送信号，采集处理器控制加热模块和温度传感器开始工作；

S2、加热模块对待检测容器内的液体进行加热，温度传感器感测液体的温度变化并将温度感测数据传输至采集处理器；

S3、所述采集处理器根据液体的温度变化，利用热导率计算公式计算出待检测容器内的液体的热导率，并将计算得到的液体的热导率传输给控制及显示模块；

S4、控制及显示模块根据液体的热导率研判液体的具体性质，得到判定结果并显示出来。

本发明的有益效果在于：本发明融合了拉曼光谱技术、介电常数技术及热传导技术，解决现有仪器无法检测陶瓷、软包装和金属等不透明容器内危险液体的问题，拓展了检测范围，功能更加强大，更能满足反恐及安检实战现场检测需要。

附图说明

图1为本发明实施例1的组成示意图；

图2为本发明实施例5的检测结果示意图；

图3为本发明实施例6的检测结果示意图；

图4为本发明实施例7的检测结果示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围并不限于本实施例。

实施例1

本实施例提供一种多技术融合的危爆品探测仪，包括拉曼光谱模块1、热传导模块2、介电常数模块3、控制及显示模块；所述拉曼光谱模块1包括开关单元、激光器11、光谱仪12和拉曼探头13，所述开关单元连接于所述激光器11，所述激光器11、拉曼探头13和光谱仪12依次连接，所述光谱仪12还和激光器11连接；所述介电常数模块3包括介电常数采集模块31和介电常数采集接近开关32；所述热传导模块2包括加热模块21、温度传感器22和热传导采集接近开关23；所述介电常数采集模块31、介电常数采集接近开关32、加热模块21、温度传感器22和热传导采集接近开关23均连接于采集处理器4；所述光谱仪12和采集处理器4均连接于所述控制及显示模块。

本实施例中，介电常数采集接近开关的产品型号为E2K-C25ME1，温度传感器型号为K型热电偶，热传导采集接近开关的产品型号为EI18-08N1。

进一步地，所述开关单元包括钥匙开关14和急停按钮15，所述钥匙开关和急停按钮连接于所述激光器。通过钥匙开关和急停按钮可以开启或关闭激光器，使其处于可工作或不可工作的状态。

进一步地，所述控制及显示模块包括中央处理器51和触摸屏52，所述触摸屏52、光谱仪12和采集处理器4均连接于所述中央处理器51。

进一步地，所述多技术融合的危爆品探测仪还包括有网络接口6和USB接口7，所述网络接口6和USB接口7均连接于所述控制及显示模块(在本实施例中具体连接于所述中央处理器51)。

进一步地，所述多技术融合的危爆品探测仪还包括有报警模块，所述报警模块连接于所述控制及显示模块(在本实施例中具体连接于所述中央处理器51)。

更进一步地，所述报警模块包括蜂鸣器81和报警灯82，所述蜂鸣器81和报警灯82均连接于所述控制及显示模块。

进一步地，所述多技术融合的危爆品探测仪还包括有电源指示灯9，所述电源指示灯9连接于所述控制及显示模块(在本实施例中具体连接于所述中央处理器51)。

在本实施例中，所述介电常数采集模块31采用电容器。

实施例2

本实施例提供一种利用实施例1所述危爆品探测仪进行透明或半透明容器内的液体检测的方法，包括如下步骤：

S1、将待检测容器紧贴拉曼探头13放置，通过开关单元打开激光器11，控制及显示模块控制启动光谱仪12，所述光谱仪12控制激光器11发出激光，激光通过拉曼探头13的发射端照射至待检测容器；

S2、待检测容器内的液体会产生拉曼散射效应，拉曼探头13的采集端采集拉曼光谱信号并回传至光谱仪12，光谱仪将拉曼光谱信号传输至控制及显示模块；

S3、控制及显示模块根据接收到的拉曼光谱信号识别出待检测容器内的液体的化学成分并显示出来。

一般地，根据接收到的拉曼光谱信号识别出待检测容器内的液体的化学成分的过程主要包括对拉曼光谱信号进行滤波、特征提取和归一化处理，并与数据库标准谱图比对，即可识别出待检测容器内的液体的化学成分。

在本实施例中，步骤S1中，控制及显示模块控制启动光谱仪12的过程为：通过触摸屏52向中央处理器51发出开始检测的指令，由中央处理器51控制启动光谱仪12。

进一步地，步骤S3中，控制及显示模块根据接收到的拉曼光谱信号识别出待检测容器内的液体的化学成分并显示出来的具体过程为：由中央处理器51接收光谱仪12发送的拉曼光谱信号，并根据接收到的拉曼光谱信号识别出待检测容器内的液体的化学成分，检测结果由中央处理器51显示在触摸屏52上。

进一步地，在本实施例中，步骤S3中，如果识别出待检测容器内的液体属于危险品，则控制及显示模块控制报警模块发出报警信息。

具体地，由中央处理器51控制蜂鸣器81发出报警声音，同时控制报警灯82闪烁报警。

实施例3

本实施例提供一种利用实施例1所述危爆品探测仪进行不透明的非金属容器内的液体检测的方法，包括如下步骤：

S1、将待检测容器放置于介电常数模块3的检测区域内，介电常数采集接近开关32感应到待检测容器的接近后向采集处理器4发送信号，采集处理器4控制介电常数采集模块31开始工作；

S2、介电常数采集模块31采集待检测容器内的液体的参数数据并回传给采集处理器4，采集处理器4根据接收到的参数数据进行计算得到液体的介电常数，并将计算得到的液体的介电常数传输给控制及显示模块；

S3、控制及显示模块将计算得到的液体的介电常数与设定的介电常数阈值进行比较，当液体的介电常数小于介电常数阈值时，判定待检测容器内的液体为危险品，并将判定结果显示出来。

在本实施例中，所述介电常数采集模块为电容器，待检测容器进入到电容器内，电容器通电后，采集处理器获取此时电容器的极板间电容值并据此计算获得液体的介电常数。即采用集中电路法获得待检测容器内的介电常数。

在本实施例中，步骤S3的具体过程为：中央处理器51接收采集处理器4计算得到的液体的介电常数，将计算得到的液体的介电常数与设定的介电常数阈值进行比较，当液体的介电常数小于介电常数阈值时，判定待检测容器内的液体属于危险品，否则判定属于非危险品；中央处理器51将判定结果显示在触摸屏52上。

进一步地，步骤S3中，如果判定结果显示待检测容器内的液体属于危险品，控制及显示模块还控制报警模块发出报警信息。

具体地，中央处理器51控制蜂鸣器81发出报警声音，同时控制报警灯82闪烁报警。

实施例4

本实施例提供一种利用实施例1所述危爆品探测仪进行不透明的金属容器内的液体检测的方法，包括如下步骤：

S1、将待检测容器放置于热传导模块的检测区域内，热传导采集接近开关23感应到待检测容器的接近后向采集处理器4发送信号，采集处理器4控制加热模块21和温度传感器22开始工作；

S2、加热模块21对待检测容器内的液体进行加热，温度传感器感测液体的温度变化并将温度感测数据传输至采集处理器；

S3、所述采集处理器根据液体的温度变化，利用热导率计算公式计算出待检测容器内的液体的热导率，并将计算得到的液体的热导率传输给控制及显示模块；

S4、控制及显示模块根据液体的热导率研判液体的具体性质，得到判定结果并显示出来。

需要说明的是，不同性质的液体的热导率不同，在相同加热条件和加热时间下温度差变化不同，利用温度传感器采集到液体温度的变化信息，采集处理器根据温度变化信息计算出液体热导率，从而反过来辨别液体的具体性质。

在本实施例中，步骤S4的具体过程为：中央处理器51接收采集处理器计算得到的液体的热导率，并根据液体的热导率研判液体的具体性质，然后将判定结果显示在触摸屏52上。

进一步地，步骤S4中，如果判定结果显示待检测容器内的液体为危险品，控制及显示模块还控制报警模块发出报警信息。

具体地，所述中央处理器51控制蜂鸣器81发出报警声音，同时控制报警灯82闪烁报警。

实施例5

本实施例提供对利用实施例1所述的危爆品探测仪对透明或半透明容器内的液体进行检测的性能实验。

实验条件：取2mL甲醇密封于透明的玻璃样品瓶中，样品瓶容积为4mL，壁厚为1mm。仪器采集参数：积分时间为1000ms，激光功率为500mW，平均次数为1次。

实现过程：将测试样品瓶紧贴拉曼探头放置，点击触摸屏上的检测按钮，中央处理器通过光谱仪控制激光器发出激光并通过拉曼探头的发射端照射至测试样品瓶，测试样品瓶内的甲醇样品会产生拉曼散射效应，拉曼探头的采集端采集拉曼光谱信号并回传至光谱仪，光谱仪将拉曼光谱信号传输给中央处理器，中央处理器对拉曼光谱信号进行滤波、特征提取、归一化等处理，并与数据库标准谱图比对，准确识别出被测物质的化学成分，检测结果直接显示在触摸屏上，若检测得到液体属于危险品，则蜂鸣器发出报警声音，同时报警灯闪烁报警，至此，完成一次样品检测过程。本实施例中样品检测时间为5.52s，检测速度较快。甲醇的检测结果如图2所示。

图2中，横坐标代表拉曼位移，纵坐标代表相对强度，从中可以看出甲醇的拉曼特征峰清晰可辨，通过对比发现两者的特征峰均匹配，计算得到甲醇的相似度为98.16％，检测相似度高。为了进一步验证实施例1所述危爆品探测仪的稳定性及误报、漏报情况，对甲醇样品进行了50次重复测试实验，实验结果显示检测时间均小于6s，检测相似度均高于95％，未出现漏报及误报情况，表明实施例1所述危爆品探测仪对透明或半透明容器内的液体的检测速度快、检测相似度高，具有良好的稳定性及准确性，能够满足反恐及安检实战现场危爆品检测需要。

实施例6

本实施例提供利用实施例1所述的危爆品探测仪对不透明的非金属容器内的液体进行检测的性能实验。

实验条件：取100mL甲苯密封于陶瓷瓶中，甲苯为分析纯甲苯，陶瓷瓶容积为500mL，壁厚为3mm。

实现过程：将待测样品瓶放置于介电常数模块的检测区域，介电常数采集接近开关感应到样品接近后自动导通，介电常数采集模块(电容器)通电。采集处理器获得介电常数采集模块的极板间电容，并根据极板间电容计算得出液体的介电常数。采集处理器将计算得到的液体的介电常数回传给中央处理器，中央处理器将液体的介电常数和设定的介电常数阈值进行对比，当液体的介电常数小于介电常数阈值时，判定待检测容器内的液体为危险品，触摸屏上会提示未通过(如图3所示)，同时蜂鸣器发出报警声音，报警灯闪烁报警，至此，完成一次样品检测过程。本实施例中样品检测时间为1.32s，检测速度较快。

为了进一步验证介电常数模块的稳定性及误报、漏报情况，本实施例对甲苯样品进行了50次重复测试实验，实验结果显示检测时间均小于2s，未出现漏报及误报情况，表明实施例1所述危爆品探测仪对不透明的非金属容器内的液体检测速度快，具有良好的稳定性及准确性，能够满足反恐及安检实战现场危爆品检测需要。

实施例7

本实施例提供利用实施例1所述的危爆品探测仪对不透明的金属容器内的液体进行检测的性能实验。

实验条件：取100mL丙酮密封于铝罐中，丙酮为分析纯，铝罐容积为320mL，壁厚为0.2mm。

实现过程：将待测样品瓶放置于热传导模块的检测区域，热传导采集接近开关感应到样品接近后自动启动检测，加热模块开始对铝罐中的液体进行加热，温度传感器采集液体温度变化信号并将其转化为数字信号后传给采集处理器。采集处理器根据温度变化值利用热导率计算公式计算出金属容器内液体的热导率，并将计算结果传输给中央处理器。中央处理器根据热导率的数值分析研判液体的具体性质，得出判定结果，并通过触摸屏将结果显示出来。若液体属于危险品，则触摸屏上会提示未通过(如图4所示)，同时蜂鸣器发出报警声音，报警灯闪烁报警。至此，完成一次样品检测过程。本实施例中样品检测时间为3.59s，检测速度较快。

为了进一步验证热传导模块的稳定性及误报、漏报情况，本实施例对丙酮样品进行了50次重复测试实验，实验结果显示检测时间均小于4s，未出现漏报及误报情况，表明实施例1所述危爆品探测仪对不透明的金属容器内液体的检测速度快，具有良好的稳定性及准确性，能够满足反恐及安检实战现场危爆品检测需要。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多技术融合的危爆品探测仪，其特征在于，包括拉曼光谱模块、热传导模块、介电常数模块、控制及显示模块；所述拉曼光谱模块包括开关单元、激光器、光谱仪和拉曼探头，所述开关单元连接于所述激光器，所述激光器、拉曼探头和光谱仪依次连接，所述光谱仪还和激光器连接；所述介电常数模块包括介电常数采集模块和介电常数采集接近开关；所述热传导模块包括加热模块、温度传感器和热传导采集接近开关；所述介电常数采集模块、介电常数采集接近开关、加热模块、温度传感器和热传导采集接近开关均连接于采集处理器；所述光谱仪和采集处理器均连接于所述控制及显示模块。

2.根据权利要求1所述的多技术融合的危爆品探测仪，其特征在于，所述开关单元包括钥匙开关和急停按钮，所述钥匙开关和急停按钮连接于所述激光器。

3.根据权利要求1所述的多技术融合的危爆品探测仪，其特征在于，所述控制及显示模块包括中央处理器和触摸屏，所述触摸屏、光谱仪和采集处理器均连接于所述中央处理器。

4.根据权利要求1所述的多技术融合的危爆品探测仪，其特征在于，所述多技术融合的危爆品探测仪还包括有网络接口和USB接口，所述网络接口和USB接口均连接于所述控制及显示模块。

5.根据权利要求1所述的多技术融合的危爆品探测仪，其特征在于，所述多技术融合的危爆品探测仪还包括有报警模块，所述报警模块连接于所述控制及显示模块。

6.根据权利要求5所述的多技术融合的危爆品探测仪，其特征在于，所述报警模块包括蜂鸣器和报警灯，所述蜂鸣器和报警灯均连接于所述控制及显示模块。

7.一种利用权利要求1-6任一所述的危爆品探测仪对透明或半透明容器内的液体检测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将待检测容器紧贴拉曼探头放置，通过开关单元打开激光器，控制及显示模块控制启动光谱仪，所述光谱仪控制激光器发出激光，激光通过拉曼探头的发射端照射至待检测容器；

S2、待检测容器内的液体会产生拉曼散射效应，拉曼探头的采集端采集拉曼光谱信号并回传至光谱仪，光谱仪将拉曼光谱信号传输至控制及显示模块；

S3、控制及显示模块根据接收到的拉曼光谱信号识别出待检测容器内的液体的化学成分并显示出来。

8.一种利用权利要求1-6任一所述的危爆品探测仪对不透明的非金属容器内的液体检测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将待检测容器放置于介电常数模块的检测区域内，介电常数采集接近开关感应到待检测容器的接近后向采集处理器发送信号，采集处理器控制介电常数采集模块开始工作；

S2、介电常数采集模块采集待检测容器内的液体的参数数据并回传给采集处理器，采集处理器根据接收到的参数数据进行计算得到液体的介电常数，并将计算得到的液体的介电常数传输给控制及显示模块；

S3、控制及显示模块将计算得到的液体的介电常数与设定的介电常数阈值进行比较，当液体的介电常数小于介电常数阈值时，判定待检测容器内的液体为危险品，并将判定结果显示出来。

9.一种利用权利要求1-6任一所述的危爆品探测仪对不透明的金属容器内的液体检测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将待检测容器放置于热传导模块的检测区域内，热传导采集接近开关感应到待检测容器的接近后向采集处理器发送信号，采集处理器控制加热模块和温度传感器开始工作；

S2、加热模块对待检测容器内的液体进行加热，温度传感器感测液体的温度变化并将温度感测数据传输至采集处理器；

S3、所述采集处理器根据液体的温度变化，利用热导率计算公式计算出待检测容器内的液体的热导率，并将计算得到的液体的热导率传输给控制及显示模块；

S4、控制及显示模块根据液体的热导率研判液体的具体性质，得到判定结果并显示出来。