CN111579529A - 一种基于激光遥感的动态预检测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及交通监控技术领域，具体涉及一种基于激光遥感的动态预检测试装置及方法，所述装置包括：激光器、激光控制装置、发射装置、光汇聚装置、光探测与信号分析装置，以及光反射装置；所述激光器包括一个波长位于测试气体特征吸收峰的第一激光器和波长偏离吸收区域，且位于水汽吸收峰处的第二激光器，所述测试气体包括酒精气体、毒品气体；所述激光器、激光控制装置、发射装置、光汇聚装置、光探测与信号分析装置位于一机箱内，所述机箱与光反射装置相对设置于道路两侧；本发明还相应的提供了酒驾或毒驾的测试方法，本发明能够提高对酒驾或毒驾检测的效率和覆盖面。
Description
技术领域
本发明涉及交通监控技术领域，具体涉及一种基于激光遥感的动态预检测试装置及方法。
背景技术
现有技术中，国内外针对酒驾或毒驾的检测一般在车辆肇事之后进行，便携式毒品定性检测大都采用激光拉曼光谱仪，固定式毒品定性检测除采用激光拉曼光谱仪外也用“气相法”；酒驾检测技术主要是接触式采样检测方法。
当前的检测技术手段主要依赖人工检查，存在检测效率低、覆盖面小的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种基于激光遥感的动态预检测试装置及方法，能够提高对酒驾或毒驾检测的效率和覆盖面。
为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一方面，提供一种基于激光遥感的动态预检测试装置，包括：
激光器、激光控制装置、发射装置、光汇聚装置、光探测与信号分析装置，以及光反射装置；
所述激光器包括一个波长位于测试气体特征吸收峰的第一激光器和波长偏离吸收区域，且位于水汽吸收峰处的第二激光器，所述测试气体包括酒精气体、毒品气体；
所述激光控制装置包括激光驱动控制模块和温度控制模块；
所述发射装置由激光束耦合镜、扩束镜组成；
所述光汇聚装置由抛物线集光器及D型反射镜组成；
所述光探测与信号分析装置由光电探测器、数据采集与处理装置及计算机终端组成；
所述光反射装置包括至少一个角反射器；
所述激光器、激光控制装置、发射装置、光汇聚装置、光探测与信号分析装置位于一机箱内，所述机箱与光反射装置相对设置于道路两侧。
作为上述技术方案的进一步改进，所述抛物线集光器中间留有间隙。
作为上述技术方案的进一步改进，本技术方案还包括瞄准装置，所述激光器与瞄准装置安装在激光束耦合镜的两侧，所述瞄准装置与所述激光器的激光出口方向一致。
作为上述技术方案的进一步改进，所述激光器为分布式反馈激光器。
作为上述技术方案的进一步改进，所述激光器分别与激光驱动控制模块和温度控制模块连接。
作为上述技术方案的进一步改进，本技术方案还包括俯仰角调整装置，所述的俯仰角调整装置与瞄准装置联用，以适应不同车辆高度的检测。
另一方面，提供一种基于激光遥感的动态预检测试方法，包括以下步骤：
a、激光经过准直反射后投射到含有测试气体的待测区域内，所述测试气体包括酒精气体、毒品气体；
b、激光通过待测空间后再通过角反射器两次反射；
c、激光经由抛物线集光器的汇聚及D型反射镜的反射，进入光电探测器中；
d、与光电探测器相连接的信号分析装置和计算机终端进行数据分析与处理，得到测试结果，所述信号分析装置采用三层BP神经网络算法。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于激光遥感的动态预检测试装置及方法，所述装置包括：激光器、激光控制装置、发射装置、光汇聚装置、光探测与信号分析装置，以及光反射装置；所述激光器包括一个波长位于测试气体特征吸收峰的第一激光器和波长偏离吸收区域，且位于水汽吸收峰处的第二激光器，所述测试气体包括酒精气体、毒品气体；所述激光器、激光控制装置、发射装置、光汇聚装置、光探测与信号分析装置位于一机箱内，所述机箱与光反射装置相对设置于道路两侧；本发明还相应的提供了酒驾或毒驾的测试方法。本发明能够提高对酒驾或毒驾检测的效率和覆盖面。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一种基于激光遥感的动态预检测试装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的测试装置的安装位置示意图；
图3是本发明实施例含有酒精分子的气体特征吸收峰和水汽的吸收峰示意图；
图4是本发明实施例含有毒品分子的气体特征吸收峰。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
为解决背景技术中提出来的问题，本发明采用气体遥感探测技术实现车辆免停车的情况下，对酒驾或毒驾行为实时监控，实现对酒驾或毒驾人员快速筛查，提供一种监督司机酒驾行为的实时预警技术，可大幅提高检测效率和检测覆盖面。
参考图1，如图1所示为一种基于激光遥感的动态预检测试装置，包括：
激光器(9)、激光控制装置、发射装置、光汇聚装置、光探测与信号分析装置，以及光反射装置；
所述激光器(9)包括一个波长位于测试气体特征吸收峰的第一激光器和波长偏离吸收区域，且位于水汽吸收峰处的第二激光器，所述测试气体包括酒精气体、毒品气体；
所述激光控制装置包括激光驱动控制模块(2)和温度控制模块(3)；
所述发射装置由激光束耦合镜(4)、扩束镜(12)组成；
所述光汇聚装置由抛物线集光器(10)及D型反射镜(11)组成；
所述光探测与信号分析装置由光电探测器(8)、数据采集与处理装置及计算机终端(1)组成；
所述光反射装置包括至少一个角反射器(7)；
所述激光器(9)、激光控制装置、发射装置、光汇聚装置、光探测与信号分析装置位于一机箱(6)内，一机箱(6)与光反射装置相对设置于道路两侧。
当本装置工作时，激光驱动控制模块(2)和温度控制模块(3)通过控制电流及温度输出稳定波长的激光，一个波长位于测试气体特征吸收峰处，另一个波长偏离吸收区域，位于水汽的一个吸收峰处，激光通过光纤传输到激光器(9)发射出激光，先后经过D型反射镜(11)和抛物线集光器(10)反射，射到待测的含有酒精或毒品的气体区域(车辆驾驶室)中，装置适应的工作环境如图2所示。
本发明装置用TDLAS原理(TDLAS：Tunable Diode Laser AbsorptionSpectroscopy，可调谐半导体激光吸收光谱)进行检测，TDLAS原理的定义为：利用可调谐半导体激光器的窄线宽和波长随注入电流改变的特性实现对分子的单个或几个距离很近很难分辨的吸收线进行测量。
本实施例采用两种物质吸收峰波长处的激光进行检测，先对激光进行波长调制，调制信号为锯齿波和正弦波的叠加信号，锯齿波通过改变激光器(9)注入电流的方式使激光的调谐波长固定，激光经过准直反射后投射到含有酒精或毒品气体的待测区域内，酒精或毒品气体会对此波长的激光产生一个吸收光谱，激光经过酒精或毒品气体吸收后所散射的光线就携带了酒精或毒品浓度信息，通过待测空间后再通过角反射器(7)两次反射，再经由抛物线集光器(10)的会聚及D型反射镜(11)的反射，进入光电探测器(8)中，随后信号分析部分和计算机进行数据分析与处理，就可以得到人呼出的含有酒精或毒品气体的浓度数据。
本发明的理论依据为：激光(频率为ν)穿过均匀介质时，激光强度随着光程增加呈指数衰减，其衰减程度由Beer-LAmBert定律表示，公式如下：
Iν＝Iν,0exp[-S(T)g(ν-ν0)PρL]；
式中，Iν,0表示：激光器(9)输出频率为ν时的光强；Iν表示：激光器(9)发出的光通过待测气体后的光强；S(T)表示：气体对特定温度特定波长的吸收截面；g(ν-ν0)表示：气体吸收光谱的线型函数；P表示：压强；ρ表示：浓度；L表示：光程。
进一步作为优选的实施方式，所述抛物线集光器(10)中间留有间隙。
进一步作为优选的实施方式，所述激光器(9)与瞄准装置(5)安装在激光束耦合镜(4)的两侧，所述瞄准装置(5)与所述激光器(9)的激光出口方向一致。
进一步作为优选的实施方式，所述激光器(9)为分布式反馈激光器(DistributedFeedback Laser，DFB)。
进一步作为优选的实施方式，所述激光器(9)分别与激光驱动控制模块(2)和温度控制模块(3)连接。
进一步作为优选的实施方式，本实施例还包括俯仰角调整装置(13)，所述的俯仰角调整装置(13)与瞄准装置(5)联用，以适应不同车辆高度的检测。
本发明还提供一种基于激光遥感的动态预检测试方法，包括以下步骤：
a、激光经过准直反射后投射到含有测试气体的待测区域内，所述测试气体包括酒精气体、毒品气体；
b、激光通过待测空间后再通过角反射器(7)两次反射；
c、激光经由抛物线集光器(10)的汇聚及D型反射镜(11)的反射，进入光电探测器(8)中；
d、与光电探测器(8)相连接的信号分析装置和计算机终端(1)进行数据分析与处理，所述信号分析装置采用三层BP神经网络算法。
本发明采用BP网络神经算法对数据进行归纳与整理，将数据库预测的酒精浓度与实际检测的酒精浓度进行判断，可提高对酒驾或毒驾检测的效率。
参考图3和图4，图3是本发明实施例含有酒精分子的气体特征吸收峰和水汽的吸收峰示意图；图4是本发明实施例含有毒品分子的气体特征吸收峰(气相色谱图)，根据示意图可知，测试气体和水汽具有不同的波峰，根据TDLAS原理，可以对测试气体进行检测，得出气体中是否含有酒精、毒品。
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求，考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。
Claims (7)
1.一种基于激光遥感的动态预检测试装置，其特征在于，包括：
激光器、激光控制装置、发射装置、光汇聚装置、光探测与信号分析装置，以及光反射装置；
所述激光器包括一个波长位于测试气体特征吸收峰的第一激光器和波长偏离吸收区域，且位于水汽吸收峰处的第二激光器，所述测试气体包括酒精气体、毒品气体；
所述激光控制装置包括激光驱动控制模块和温度控制模块；
所述发射装置由激光束耦合镜、扩束镜组成；
所述光汇聚装置由抛物线集光器及D型反射镜组成；
所述光探测与信号分析装置由光电探测器、数据采集与处理装置及计算机终端组成；
所述光反射装置包括至少一个角反射器；
所述激光器、激光控制装置、发射装置、光汇聚装置、光探测与信号分析装置位于一机箱内，所述机箱与光反射装置相对设置于道路两侧。
2.根据权利要求1所述的基于激光遥感的动态预检测试装置，其特征在于，所述抛物线集光器中间留有间隙。
3.根据权利要求1所述的基于激光遥感的动态预检测试装置，其特征在于，还包括瞄准装置，所述激光器与瞄准装置安装在激光束耦合镜的两侧，所述瞄准装置与所述激光器的激光出口方向一致。
4.根据权利要求3所述的基于激光遥感的动态预检测试装置，其特征在于，所述激光器为分布式反馈激光器。
5.根据权利要求1所述的基于激光遥感的动态预检测试装置，其特征在于，所述激光器分别与激光驱动控制模块和温度控制模块连接。
6.根据权利要求1所述的基于激光遥感的动态预检测试装置，其特征在于，还包括俯仰角调整装置，所述的俯仰角调整装置与瞄准装置联用，以适应不同车辆高度的检测。
7.一种基于激光遥感的动态预检测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、激光经过准直反射后投射到含有测试气体的待测区域内，所述测试气体包括酒精气体、毒品气体；
b、激光通过待测空间后再通过角反射器两次反射；
c、激光经由抛物线集光器的汇聚及D型反射镜的反射，进入光电探测器中；
d、与光电探测器相连接的信号分析装置和计算机终端进行数据分析与处理，得到测试结果，所述信号分析装置采用三层BP神经网络算法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200825 |