CN110941025A - 一种便携式太赫兹安检仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种便携式太赫兹安检仪，包括太赫兹产生装置、分束器、抛物面镜、太赫兹感应装置、信号处理与分析系统以及便携式、轻量化安检传送架子。该仪器可设置在需要进行安全检查的指定地点，采用机械传动，高效、快速、便捷的打开拓展箱体，保障安检活动的有效进行。利用太赫兹源发射特定多个频率的太赫兹波并照射被测物体，由太赫兹感应装置接收透过物体的太赫兹波信号，获得物体各点透射的多个频率的太赫兹波强度信息，通过自适应电路、对数放大、多级灰度解析、大面积着色、库数据调用、3D数字模型处理，进而形成太赫兹精细图像。本发明可应用于物品多层次安检、样品多属性检测等领域，具有安全、快速、无损等特点。
Description
技术领域
本发明涉及公共安全技术领域，特别是涉及一种便携式太赫兹安检仪，适用于物品监测、安防等领域，能够批量、准确、快速、非接触式、非破坏性地实时检测物品的信息。
背景技术
随着社会的发展和科技的不断进步，执法部门面临的难题和调整也越来越多，工作中需进行安检的场合不再仅仅限于传统的地铁、机场、火车站等固定地点，会场、展馆、集会场合的安检需求也越来越大，然而这种场合安检具有较高的流动性和暂时性，安装永久的安检设备完全没有必要，但没有安检设备将给安保人员带来极大的工作量，因此，设计一种能够灵活移动位置，并且兼顾安检功能的安检设备就显得非常必要。
太赫兹波介于微波和红外之间，其频率范围在0.1～10THz、波长为3mm～30μm。在电子学领域里，这种波段的电磁波被称为毫米波及亚毫米波，而在光学领域里，它则被称为远红外射线。透过物质发出的太赫兹波谱包含着非常丰富的物理和化学信息，研究物质在该波段的波谱对于物质结构的探索具有重要的意义。但现有技术多使用单一频点的太赫兹波，不能有效、充分分析出各种物质的详细具体信息。
与传统检测技术相比，太赫兹波谱具有很多独特的性质，例如瞬态性、宽带性、相干性等，以及很多物质具有在某一频点穿透性强的特点等。因此，太赫兹在基础研究领域、医学领域、生物领域、工业领域、军事领域等，具有非常重要的应用前景。
太赫兹波谱与成像技术是太赫兹科学与技术的重要内容，在物理、化学、生物、安检、航空航天等领域有着重要的应用前景，是一种新兴的、高效的、多学科交叉的相干探测技术。
太赫兹波具有较低的光子辐射能量，是X光的100万分之一辐射量级，在进行样品探测时不会产生有害的光致电离，是一种行之有效的无损探测方法。
安全检查的内容主要是检查行李物品中是否携带有枪支、刀具、弹药、易燃、易爆等危险、违禁物品，以确保人员的安全。但由于故意隐匿、多层夹带等原因，造成安检困难，检测难度的提升。常用X光机只能显示金属外形，难以探测到非金属、粉状物质的具体成分；单一频谱的太赫兹安检手段，透射能力有限，对不同物质信息的探测能力不足。
发明内容
本发明目的在于克服背景技术中所描述的缺陷，针对上述现有技术，本发明提供了一种便携式太赫兹安检仪，该安检仪轻巧、便于携带，设置在需要进行安全检查的临时地点，采用机械传动高效、快速、稳定的打开拓展箱体，保障安检活动的有效进行；配备功能强大的太赫兹安检设施，利用了多频段太赫兹波谱透射成像技术，快速高效地检测物品信息。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种便携式太赫兹安检仪，包括太赫兹产生装置、分束器、抛物面镜、太赫兹感应装置、信号处理与分析系统以及便携式、轻量化安检传送架子。
所述便携式太赫兹安检仪整体呈箱式结构，箱式主体内固定设置有所述太赫兹产生装置、分束器、抛物面镜、太赫兹感应装置、信号处理与分析系统，所述分束器与所述太赫兹产生装置相连接，所述抛物面镜与所述分束器相邻，所述太赫兹感应装置、信号处理与分析系统设置于箱式主体基座传送带上下层之间。
作为本发明的优选技术方案，所述安检仪箱式主体的进货端和出货端可折叠打开设置有进货连接架和出货连接架，所述进货连接架和出货连接架分别铰接设置于安检仪箱式主体的进货端和出货端。
作为本发明的优选技术方案，所述进货连接架包括进货连接架体、驱动辊和进货支撑杆，所述驱动辊包括内置驱动电机固定设置于进货连接架体一端，所述进货支撑杆可拆卸、折叠设置于进货连接架体远离安检仪一端下部；所述出货连接架包括出货连接架体、从动辊和出货支撑杆，所述从动辊设置于出货连接架体另一端，所述出货支撑杆可拆卸、折叠设置于出货连接架体远离安检仪一端下部；所述传送带安装设置于所述进货连接架体、箱式主体基座和出货连接架体上且由所述驱动辊带动旋转、所述从动辊伴随转动；所述进货连接架和出货连接架在安检完毕后可以方便的折叠固定于安检仪箱式主体的进货端和出货端，从而如行李箱般携带移动。
作为本发明的优选技术方案，所述进货连接架和出货连接架以及箱式主体基座均匀布置多个滚动光辊，支撑传送带及其上行李物品高效、快速、稳定传动；所述进货连接架上还设置有限位器，用于绷紧传送带、方便进货连接架和出货连接架扩展打开与固定。
作为本发明的优选技术方案，所述太赫兹安检仪采用轻量化设计，使用包括但不仅限于铝型材、钛合金以及碳纤维材料制成，保障架子强度与稳定性，便于携带移动，随时扩展打开，在任何临时场合进行中小型物品的安全检查。
所述的太赫兹产生装置包括太赫兹信号源采用但不限于雪崩二极管太赫兹源(IMPPTT)、太赫兹量子级联激光器(QCL)、太赫兹倍频发射链路等。太赫兹信号源的数量不限，可以是一个，也可以是多个。此外，太赫兹信号源的频谱是可调的，在低频100GHz左右波段是连续变频的，在高频波段是多个间隔的频率点变换的。太赫兹发射单元通常与太赫兹信号源配套设置，包含但不限于喇叭口天线、整形透镜、反射镜等。
所述的分束器将多频谱太赫兹波发射到所述抛物面镜上，经所述抛物面镜反射，照射到待检行李物品上，与待测物品相互作用并透射，汇聚并穿过滤波器，透射太赫兹波被太赫兹感应装置收集接收，从而构成整个太赫兹波谱传输、探测路径。太赫兹分析系统对载波信号进行分析对比，通过提取光谱信息中的时间延迟、透射率、吸收系数以及吸收峰、谐振峰等信息，解析出物品的成分等信息。
本发明选择了高精度、大面积和低频信号采集能力强的抛物面镜，这是因为太赫兹波谱是类似高斯光束，是一种发散的波谱，只有使用高精度、大面积和低频信号采集能力强的抛物面镜才能有效反射并收集光谱。利用斩波器对信号噪声进行控制，大幅度抑制无用噪声，改善检测信噪比，提高了检测灵敏度，实现了弱信号的有效探测；利用滤波器对不同频域的信号进行选择性透过，去除了繁琐庞杂的无效信号，实现了信号提取的针对性；利用信号放大器对电信号强度进行选择性调制，提高了信号的对比度，实现了信号对比的有效分析。
所述的太赫兹感应装置用于接收从被检测对象透射过来的太赫兹波，并将其转化为电学信号传递给所述信号处理与分析系统。应当指出，这里太赫兹感应装置的种类和工作原理不限，包括但不限于太赫兹焦平面辐射热感应、太赫兹热释电感应、外差式太赫兹接收链路等。太赫兹感应单元的排布方式包括但不限于二维阵列、面阵型、线阵型或其它排布，例如环形排布、方形排布等。
本发明便携式安检仪的有益效果：箱式结构，拓展打开方便，具有极强的灵活移动性，可以对一些场所进行临时快速便捷的安检，显著降低了安保人员的安检劳动量，并且安检流速快，安检效率显著提高。本发明可应用于物品安全检测等领域，具有安全、快速、无损等特点。
附图说明
图1为本发明的内部示意图.
图2为本发明的结构示意图
具体实施方式
实施例1
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图并通过具体的实施方式对本发明的便携式太赫兹安检仪做更加详细的描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明一种便携式太赫兹安检仪，包括太赫兹产生装置1、分束器2、抛物面镜4、太赫兹感应装置5、太赫兹信号处理与分析系统6，以及便携式、轻量化的安检架子。
如图2所示，本发明一种便携式太赫兹安检仪的安检传送架子，包括箱式主体20、进货连接架21、出货连接架22、伸缩支架23、带刹车万向轮24、支撑杆25、驱动辊9、从动辊10以及传送带11。
所述安检仪箱式主体20的进货端(左)和出货端(右)可折叠打开设置有进货连接架21和出货连接架22，所述进货连接架21和出货连接架22分别铰接设置于所述安检仪箱式主体20的进货端和出货端。所述安检仪箱式主体20底部设置有四个可伸缩支架23和四个带刹车的万向轮24，所述两个进货支撑杆(左)和两个出货支撑杆(右)25均可拆卸、折叠分别设置于远离安检仪一端进货连接架体21和出货连接架体22下部。
所述安检仪闲置时成箱式收纳状态，当进行安检作业时拓展打开进货连接架21和出货连接架22，使得所述进货连接架21和出货连接架22以及安检仪箱式主体20基座保持在一个平面上，调节所述进货连接架21上的限位器，绷紧传送带11；打开并固定进出货支撑杆25(四个)，调节可伸缩支架23(四个)，保证整个安检仪稳稳地立于地面上；待检行李物品放置在传送带11上。需要说明的是，传送带底部与地面高度可调节，方便人员放取待检行李物品。
所述进货连接架21包括进货连接架体、驱动辊9和进货支撑杆25，所述驱动辊9包括内置驱动电机固定设置于进货连接架体21一端；所述出货连接架22包括出货连接架体、从动辊10和出货支撑杆25，所述从动辊10设置于出货连接架体22另一端；传送带11安装设置于进货连接架体21、箱式主体20基座和出货连接架体22上且由驱动辊9带动旋转、从动辊10伴随转动。
优选地，所述驱动电机安装在所述驱动辊9内，可根据安检需要调节转速，方便小巧，功率强劲，检测物品传输效率高。所述进货连接架21和出货连接架22以及箱式主体20基座内等间隔均匀布置多个滚动光辊，支撑传送带11及其上待检行李物品8高效、快速、稳定传动传输。
实施例2
本实施例与实施例1基本相同，为了描述的简要，在本实施例的描述过程中，不再描述与实施例1相同的技术特征，仅说明本实施例与实施例1不同之处：
如图1和2所示，所述太赫兹产生装置1、分束器2、抛物面镜4设置固定于箱式主体20内、基座传送带11上方；所述太赫兹感应装置5、太赫兹信号处理与分析系统6设置于箱式主体20内基座的空腔结构里。
由于各种物体透射的太赫兹波强度等信息是有区别的，因此，隐匿在行李里的金属、陶瓷、毒品、爆炸性液体等违禁品成像存在明显的灰度对比，从而可识别违禁物品。通过太赫兹多波段变频调节、相同强度但不同太赫兹波谱照射，形成多级灰度对比更加强烈的太赫兹图像，重构解析出物品的形状与成分。
优选地，所述信号处理与分析系统将采集到的多个频率的太赫兹波信息通过自适应电路、对数放大、多级灰度解析、大面积着色、库数据调用、3D数字模型处理，进而形成太赫兹精细图像。
针对太赫兹透射扫描成像中介质不均匀及检测抖动造成图像边缘分辨率较差、噪声严重和图像质量差的问题，使用自适应电路对太赫兹透射扫描图像进行去噪复原。依据图像整体的高斯噪声分布，利用主成分分析(PCA)等方法估计最优图像噪声方差，达到由噪声方差自适应设置的最优亮度标准差。实现提高去噪能力的同时更好的保留图像边缘特征，不必像传统方法根据经验设置参数。
优选地，所述信号处理与分析系统中还包含防抖模块；采用以计算机控制和图像处理为核心的最新技术，结合大数据分析和智能处理技术，对比多个频谱太赫兹图像，使得分辨率更高、图像更为清晰、鲜明、更便于对被检测物品的识别。
优选地，所述信号处理与分析系统中所用对数放大能使弱信号得到高增益放大，对于强信号则自动降低增益，避免饱和；采用包括但不限于基本对数放大器、基带对数放大器和解调对数放大器。
优选地，所述信号处理与分析系统中还包含太赫兹图像处理与传输模块；采用大面积着色的方法对色度通道进行压缩，减少图像占用的系统资源，并经过库数据调用比对、3D数字模型处理重建立体精细图像。该方法有效地提高了图像的清晰度，消除了图像重建中常见的伪彩、马赛克等图像模糊现象。
进一步地，在安检需求较为严苛的情况下，可增加水平太赫兹照射探测。太赫兹垂直与水平照射检测相结合可使得待检行李物品的立体图像合成后更清晰与全面。
优选地，所述信号处理与分析系统中还包含报警模块；当检测到可疑违禁物的信号时，将报警信号发送至所述太赫兹安检仪成像装置的显示终端，PC端或手机等移动终端以及监控中心。需要说明的是，所述处理系统兼容性强，无需配备专有显示装置；在一些安检比较宽松的环境下，可用蜂鸣器报警。
在结束使用时，操作人员可以通过控制开关及时关闭安检设备，从而减少能源损耗，延长设备寿命；可以折叠收纳该便携式安检仪，减小仪器所占空间，也方便携带移动到下一个安检处实施安检作业。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明的便携式安检仪，设置在需要进行安全检查的临时地点，采用机械传动高效、快速、稳定的打开拓展箱体及布置太赫兹安检设施，保障安检活动的有效进行；适用于机场、海关、车站、港口、政府机关、邮检中心、法院、大使馆、会议场所、仓库等地对中小型物品的安全检查。该安检仪适用的物品包括但不限于行李箱包、邮件包裹、纸盒信函等，可广泛应用于如毒品探测、走私查验、检验检疫等多种场景。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡采用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种便携式太赫兹安检仪，包括：
包括便携式、轻量化的安检传送架子，所述安检传送架子闲置时成箱式结构，方便移动，设置有可扩展打开的进货连接架和出货连接架，扩展仓均为敞口设置，采用贯通结构，进出货方向与所述扩展仓贯通方向一致，待检行李物品放置在传送带上；
所述箱式主体内固定设置有太赫兹产生装置、分束器、抛物面镜、太赫兹感应装置、信号处理与分析系统，利用太赫兹光谱的“指纹”特性，可以从分子结构水平鉴别物质的类别与成分，基于透射太赫兹波谱成像技术，实现所述行李物品的多层次、多属性安全检测。
2.根据权利要求1所述的便携式太赫兹安检仪，其特征在于：所述安检仪箱式主体底部设置有可伸缩支架和带刹车的万向轮；所述安检仪扩展打开使用时，进货端和出货端可折叠打开设置有进货连接架和出货连接架；所述进货连接架和出货连接架分别铰接设置于所述安检仪箱式主体的进货端和出货端。
3.根据权利要求2所述的便携式太赫兹安检仪，其特征在于：所述进货连接架包括进货连接架体、驱动辊和进货支撑杆，所述驱动辊包括内置驱动电机固定设置于所述进货连接架体一端，所述进货支撑杆可拆卸、折叠设置于所述进货连接架体远离安检仪一端下部；所述出货连接架包括出货连接架体、从动辊和出货支撑杆，所述从动辊设置于所述出货连接架体另一端，所述出货支撑杆可拆卸、折叠设置于所述出货连接架体远离安检仪一端下部；所述传送带安装设置于所述进货连接架体、箱式主体基座和出货连接架体上且由所述驱动辊带动旋转、所述从动辊伴随转动。
4.根据权利要求2和3所述的便携式太赫兹安检仪，其特征在于：所述进货连接架和出货连接架以及箱式主体基座内均匀布置多个滚动光辊，支撑所述传送带及其上行李物品高效、快速、稳定传动传输；所述进货连接架上还设置有限位器，用于绷紧所述传送带、方便所述进货连接架和出货连接架扩展打开与固定。
5.根据权利要求1至4所述的便携式太赫兹安检仪，其特征在于：所述太赫兹安检仪采用轻量化设计，使用包括但不仅限于铝型材、钛合金以及碳纤维材料制成，保障架子强度与稳定性，便于携带移动，随时扩展打开，在任何临时场合进行中小型物品的安全检查。
6.根据权利要求1所述的便携式太赫兹安检仪，其特征在于：所述的太赫兹产生装置发射多频谱的太赫兹波先后经过所述分束器分束、所述抛物面镜反射到待检物品上，再由所述太赫兹感应装置将载有物品信息的太赫兹透射波收集，经过太赫兹波谱信号处理与分析系统及软件处理，比对数据库、多层次探测、大面积着色、3D数字模型处理、多属性智能化分析，自动识别并将待检物品信息呈现在显示屏上。
7.根据权利要求6所述的便携式太赫兹安检仪，其特征在于：所述抛物面镜将发散的太赫兹多频率波谱有效反射，精确控制太赫兹波谱路径，低频信号采集能力强，使得多频段太赫兹波谱充分照射到待检物品上。
8.根据权利要求6所述的便携式太赫兹安检仪，其特征在于：所述太赫兹信号处理与分析系统对载有物品信息的载波信号进行分析对比，通过提取光谱信息中的透射率、吸收系数以及吸收峰、谐振峰等信息，利用这些参数信息多层次灰度成像，重构解析出物品的形状与成分。
9.根据权利要求6至8所述的便携式太赫兹安检仪，其特征在于：所述信号处理与分析系统中还包含防抖模块和报警模块；当检测到可疑违禁物的信号时，报警信号将被发送至所述太赫兹安检仪成像装置的显示终端。
10.根据权利要求1至9所述的便携式太赫兹安检仪，其特征在于：所述便携式安检仪上还设置有供电装置和控制所述安检仪工作状态的控制开关。
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| CN201911388405.6A CN110941025A (zh) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 一种便携式太赫兹安检仪 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911388405.6A CN110941025A (zh) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 一种便携式太赫兹安检仪 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
ID=69912379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201911388405.6A Pending CN110941025A (zh) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | 一种便携式太赫兹安检仪 |
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113310939A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-08-27 | 广东工业大学 | 一种基于太赫兹波照明的实时成像检测系统及方法 |
| WO2021196953A1 (zh) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | 同方威视技术股份有限公司 | 用于安检设备的折叠式传输机 |
-
2019
- 2019-12-30 CN CN201911388405.6A patent/CN110941025A/zh active Pending
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| WO2021196953A1 (zh) * | 2020-03-31 | 2021-10-07 | 同方威视技术股份有限公司 | 用于安检设备的折叠式传输机 |
| CN113310939A (zh) * | 2021-05-26 | 2021-08-27 | 广东工业大学 | 一种基于太赫兹波照明的实时成像检测系统及方法 |
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