CN112326626A - 一种车载扫描式路面物质激光拉曼光谱分析的探测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种车载扫描式路面物质激光拉曼光谱分析的探测装置，涉及激光检测技术领域，包括：伸缩结构，伸缩结构的一端固定于车辆上，伸缩结构的另一端固定有转台；激光输出装置，固定于转台上，用于向检测目标发射一激光，并接收检测目标在激光作用下产生的散射光；光谱仪，固定于车辆上，用于对散射光进行光谱分析得到目标光谱并输出至分析装置；分析装置用于根据目标光谱生成检测目标的物质成分检测结果；操控平台，用于将物质成分检测结果进行处理显示；控制转台转动和控制伸缩结构伸缩，调整激光输出装置的方向。本发明将光谱仪安装在车辆上，通过激光输出装置发射激光和接收的散射光的方式实现对若干米远处的检测目标进行远距离检测。
Description
技术领域
本发明涉及激光检测领域，尤其涉及一种车载扫描式路面物质激光拉曼光谱分析的探测装置。
背景技术
光谱仪是指能够在进行光谱成像时使用的产品，方便在检测活动中使用，拉曼光谱仪通过激发并检查物质的拉曼光谱实现物质成分鉴别，由于无需样品制备，检测性能快速、准确，拉曼光谱仪广泛适用于科研院所、高等院校物理和化学实验室、生物及医学领域等光学方面，研究物质成分的判定与确认；还可以应用于刑侦及珠宝行业，进行毒品的检测及宝石的鉴定。该仪器以其结构简单、操作简便、测量快速高效准确，以低波数测量能力著称；采用共焦光路设计以获得更高分辨率，可对样品表面进行微米级的微区检测，也可用此进行显微影像测量。
但是国内现有拉曼光谱仪主要是手持式现场检测设备，大多通过使用高分辨率的多级拉曼光谱仪(多为科学实验仪器)贴近物体测量，还没有车载式的拉曼光谱仪的技术方案。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种车载扫描式路面物质激光拉曼光谱分析的探测装置，包括：
伸缩结构，所述伸缩结构的一端固定于一车辆上，所述伸缩结构的另一端固定有一转台；
激光输出装置，固定于所述转台上，用于向一检测目标发射一激光，并接收所述检测目标在所述激光作用下产生的散射光；
光谱仪，分别连接所述激光输出装置和一分析装置，所述光谱仪固定于车辆上，用于对所述散射光进行光谱分析得到目标光谱并输出至所述分析装置；
所述分析装置安装于所述车辆上，用于根据所述目标光谱生成所述检测目标的物质成分检测结果；
操控平台，分别连接所述分析装置、所述转台和所述伸缩结构，用于将所述物质成分检测结果进行处理以显示；以及控制所述转台转动和控制所述伸缩结构伸缩，进而调整所述激光输出装置的方向。
优选的，所述激光输出装置采用光学扫描装置，所述光谱仪连接的一检测探头发射的所述激光通过所述光学扫描装置反射至所述检测目标，所述光学扫描装置将所述散射光反射至所述检测探头。
优选的，所述光谱仪通过一调焦结构固定于所述车辆上，所述光谱仪通过一调焦结构固定于所述车辆上，所述调焦结构包括：
一支撑板，所述支撑板底面的两端各设有一滑轨，两条滑轨互相平行，各所述滑轨下端均设有一弧型凹槽，各所述弧型凹槽的两端分别与一滑轮相抵，各所述滑轮均通过一固定件固定于所述车辆上。
优选的，所述激光输出装置采用检测探头，所述检测探头通过一光纤连接所述光谱仪。
优选的，所述激光输出装置包括一光学扫描装置和一检测探头，所述检测探头通过一光纤连接所述光谱仪，所述检测探头发射的所述激光通过所述光学扫描装置反射至所述检测目标，所述光学扫描装置将所述散射光反射至所述检测探头。
优选的，所述转台上固定有一监控装置，连接所述操控平台，所述监控装置用于监控所述检测目标并生成监控数据以发送至所述操控平台，所述操控平台根据所述监控数据控制所述转台转动和控制所述伸缩结构伸缩。
优选的，所述转台上还固定设置有一石英玻璃窗口，所述监控装置和所述激光输出装置通过所述石英玻璃窗口实现对所述检测目标的检测与监控。
优选的，所述操控平台包括：
存储单元，用于保存所述物质成分检测结果和所述监控数据；
控制单元，连接所述存储单元，用于根据所述物质成分检测结果处理得到一显示信号，并在所述物质成分检测结果表明所述检测目标包含预设的特殊物质时生成一报警信号；
显示单元，连接所述控制单元，用于根据所述显示信号对所述物质成分检测结果进行显示。
优选的，所述操控平台还包括一报警单元，连接所述控制单元，用于根据所述报警信号进行声光报警。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
本技术方案将光谱仪安装在车辆上，通过激光输出装置发射激光和接收的散射光的方式实现对远处的检测目标进行远距离检测，提高了检测的安全性，适合应用于危险物质的检测。
附图说明
图1为本发明的较佳的实施例中，车载扫描式路面物质激光拉曼光谱分析的探测装置的结构原理图；
图2为本发明的较佳的实施例中，调焦结构的结构原理图；
图3为本发明的较佳的实施例中，操控平台的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本发明并不限定于该实施方式，只要符合本发明的主旨，则其他实施方式也可以属于本发明的范畴。
本发明的较佳的实施例中，基于现有技术中存在的上述问题，现提供一种车载扫描式路面物质激光拉曼光谱分析的探测装置，如图1所示，包括：
伸缩结构1，伸缩结构1的一端固定于一车辆2上，伸缩结构1的另一端固定有一转台3；
激光输出装置4，固定于转台3上，用于向一检测目标发射一激光，并接收检测目标在激光作用下产生的散射光；
光谱仪5，分别连接激光输出装置4和一分析装置7，光谱仪5固定于车辆2上，用于对散射光进行光谱分析得到目标光谱并输出至分析装置7；
分析装置7安装于车辆2上，用于根据目标光谱生成检测目标的物质成分检测结果；
操控平台6，分别连接分析装置7、转台3和伸缩结构1，用于将物质成分检测结果进行处理以显示；以及控制转台3转动和控制伸缩结构1伸缩，进而调整激光输出装置4的方向。
具体地，本实施例中，伸缩结构1采用伸缩臂，转台3采用电动遥控转台3，激光输出装置4采用检测探头和/或光学扫描装置，分析装置7采用髙灵敏度可见光或紫外激光拉曼光谱物质分析探测装置，分析装置7能安装在汽车头、尾部或汽车周围其他位置，光谱仪5采用物距超过一米的可见光或紫外激光拉曼光谱仪5，利于实现远距离物质检测。其中转台3上伸缩结构1的伸缩、激光输出装置4观测角度均可手动控制或电动遥控控制。转台3上还固定设置有一监控装置31，监控装置31对检测目标进行监控并生成监控数据。监控装置31与检测探头都通过固定在转台3一端的石英玻璃窗口32来监控和检测外面的路面及周围物体目标状态与检测目标。石英玻璃窗口32的架设位置在使激光输出装置4与路面或检测目标有一定距离处。分析装置7检测到的检测数据、监控装置31监控到的监控数据、转台3和伸缩结构1运行时产生的遥控电信号均通过线缆将或者无线数据传送方式传输至送至操控平台6。操控平台6将传递而来的数据转化成可供显示的信号并在屏幕上显示处理，操作人员通过对屏幕上显示的信息进行观察，进而控制操控平台6生成相应的控制指令以分别对转台3和伸缩结构1进行控制。
本技术方案采用紫外光或可见光(拉曼信号强度与波长的4次方成反比)光源。光谱仪5的光学接收口径足够大，可以收集更多的回波信号。伴随着信号增强的同时，光谱仪5接收到的杂散光信号也进一步增加，因此本技术方案中的检测探头具有较好的信噪比，配合使用信号提取与噪声抑制算法实现有效滤除杂散光信号。
在本技术方案中，车载扫描式路面物质激光拉曼光谱分析的探测装置按照扫描方式可分为光学扫描方式、机械扫描方式和混合扫描方式三种方式。
在实施例一中，车载扫描式路面物质激光拉曼光谱分析的探测装置采用光学扫描方式：激光输出装置4采用光学扫描装置，与光谱仪5连接的检测探头发射的激光通过光学扫描装置反射至检测目标，光学扫描装置将散射光反射至检测探头，实现对车辆2外检测目标的探测。光谱仪5通过一调焦结构8安装在车辆2上，通过光谱仪5在调焦结构8上的前后滑动实现改变光路；还可以通过检测探头使用变焦镜头来实现改变光路。
在实施例二中，车载扫描式路面物质激光拉曼光谱分析的探测装置采用机械扫描方式：激光输出装置4采用检测探头，检测探头通过一光纤连接光谱仪5。光谱仪5生成激光并通过光纤传递至检测探头以发射至检测目标，检测探头接收检测目标的在激光作用下产生的散射光并通过光纤传递至光谱仪5，实现对车辆2外检测目标的探测。
在实施例三中，车载扫描式路面物质激光拉曼光谱分析的探测装置采用混合扫描方式：激光输出装置4包括一光学扫描装置和一检测探头，检测探头通过一光纤连接光谱仪5。光谱仪5生成激光并通过光纤传递至检测探头，检测探头发射的激光通过光学扫描装置反射至检测目标，光学扫描装置将散射光反射至检测探头，检测探头接收检测目标的散射光并通过光纤传递至光谱仪5，实现对车辆2外检测目标的探测。
本技术方案可以实现在车辆2上对若干米远出物质的检测与分析，适用于危化品的现场勘验，尤其是易燃易爆品的现场鉴定，能够有效保护人员的安全。
本发明的较佳的实施例中，激光输出装置4采用光学扫描装置，光谱仪5连接的一检测探头发射的激光通过光学扫描装置反射至检测目标，光学扫描装置将散射光反射至检测探头。
具体地，本实施例中，车载扫描式路面物质激光拉曼光谱分析的探测装置采用光学扫描方式：激光输出装置4采用光学扫描装置，与光谱仪5连接的检测探头发射的激光通过光学扫描装置反射至检测目标，光学扫描装置将散射光反射至检测探头，实现对车辆2外检测目标的探测。
本发明的较佳的实施例中，如图2所示，光谱仪5通过一调焦结构8固定于车辆2上，调焦结构8包括：
一支撑板85，支撑板85底面的两端各设有一滑轨81，两条滑轨81互相平行，各滑轨81底端均设有一弧型凹槽82，各弧型凹槽82的两端分别与一滑轮83相抵，各滑轮83均通过一固定件84固定于车辆2上。
具体地，本实施例中，光谱仪5固定在支撑板85上，固定件84将滑轮83固定在车辆2上，各滑轮83与滑轨81底端的弧型凹槽82配合以实现滑轨81的滑动，进而带动位于支撑板85上的光谱仪5的前后移动，实现调焦。
本发明的较佳的实施例中，激光输出装置4采用检测探头，检测探头通过一光纤连接光谱仪5。
具体地，本实施例中，车载扫描式路面物质激光拉曼光谱分析的探测装置采用机械扫描方式：激光输出装置4采用检测探头，检测探头通过一光纤连接光谱仪5。光谱仪5生成激光并通过光纤传递至检测探头以发射至检测目标，检测探头接收检测目标的在激光作用下产生的散射光并通过光纤传递至光谱仪5，实现对车辆2外检测目标的探测。
本发明的较佳的实施例中，激光输出装置4包括一光学扫描装置和一检测探头，检测探头通过一光纤连接光谱仪5，检测探头发射的激光通过光学扫描装置反射至检测目标，光学扫描装置将散射光反射至检测探头。
具体地，本实施例中，车载扫描式路面物质激光拉曼光谱分析的探测装置采用混合扫描方式：激光输出装置4包括一光学扫描装置和一检测探头，检测探头通过一光纤连接光谱仪5。光谱仪5生成激光并通过光纤传递至检测探头，检测探头发射的激光通过光学扫描装置反射至检测目标，光学扫描装置将散射光反射至检测探头，检测探头接收检测目标的散射光并通过光纤传递至光谱仪5，实现对车辆2外检测目标的探测。
本发明的较佳的实施例中，转台3上固定有一监控装置31，连接操控平台6，监控装置31用于监控检测目标并生成监控数据以发送至操控平台6，操控平台6根据监控数据控制转台3转动和控制伸缩结构1伸缩。
具体地，本实施例中，监控装置31使用摄像机，通过使用摄像机实现对检测目标的监控数据并发送至操控平台6，操控平台6根据监控数据生成控制指令并发送至转台3和伸缩结构1以控制转台3转动和控制伸缩结构1伸缩，进而调整激光输出装置4的角度实现对准检测目标。
本发明的较佳的实施例中，转台3上还固定设置有一石英玻璃窗口32，监控装置31和激光输出装置4通过石英玻璃窗口32实现对检测目标的检测与监控。
具体地，本实施例中，通过设置石英玻璃窗口32避免激光输出装置4和监控装置31直接对准检测目标，对激光输出装置4和监控装置31起到保护作用，提升激光输出装置4和监控装置31的使用寿命。
本发明的较佳的实施例中，如图3所示，操控平台6包括：
存储单元61，用于保存物质成分检测结果；
控制单元62，连接存储单元61，用于根据物质成分检测结果处理得到一显示信号，并在物质成分检测结果表明检测目标包含预设的特殊物质时生成一报警信号；
显示单元63，连接控制单元62，用于根据显示信号对物质成分检测结果进行显示。
具体地，本实施例中，分析装置7生成的物质成分检测结果传递操控平台6并通过存储单元61进行存储，控制单元62从存储单元61中提取物质成分检测结果并根据物质成分检测结果处理得到一显示信号，显示单元63根据显示信号对物质成分检测结果进行显示；同时控制单元62在物质成分检测结果表检测目标包含预设的特殊物质时生成一报警信号。
本发明的较佳的实施例中，操控平台6还包括一报警单元64，连接控制单元62，用于根据报警信号进行声光报警。
具体地，本实施例中，通过设置报警单元64接收控制单元62的报警信号，并根据报警信号进行声光报警，以提醒操作人员检测目标的危险性，避免出现危险，提升了本技术方案的安全性。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种车载扫描式路面物质激光拉曼光谱分析的探测装置，其特征在于，包括：
伸缩结构，所述伸缩结构的一端固定于一车辆上，所述伸缩结构的另一端固定有一转台；
激光输出装置，固定于所述转台上，用于向一检测目标发射一激光，并接收所述检测目标在所述激光作用下产生的散射光；
光谱仪，分别连接所述激光输出装置和一分析装置，所述光谱仪固定于车辆上，用于对所述散射光进行光谱分析得到目标光谱并输出至所述分析装置；
所述分析装置安装于所述车辆上，用于根据所述目标光谱生成所述检测目标的物质成分检测结果；
操控平台，分别连接所述分析装置、所述转台和所述伸缩结构，用于将所述物质成分检测结果进行处理以显示；以及控制所述转台转动和控制所述伸缩结构伸缩，进而调整所述激光输出装置的方向。
2.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述激光输出装置采用光学扫描装置，所述光谱仪连接的一检测探头发射的所述激光通过所述光学扫描装置反射至所述检测目标，所述光学扫描装置将所述散射光反射至所述检测探头。
3.根据权利要求2所述的探测装置，其特征在于，所述光谱仪通过一调焦结构固定于所述车辆上，所述调焦结构包括：
一支撑板，所述支撑板底面的两端各设有一滑轨，两条滑轨互相平行，各所述滑轨下端均设有一弧型凹槽，各所述弧型凹槽的两端分别与一滑轮相抵，各所述滑轮均通过一固定件固定于所述车辆上。
4.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述激光输出装置采用检测探头，所述检测探头通过一光纤连接所述光谱仪。
5.根据权利要求1所述的车载式远距离物质检测装置，其特征在于，所述激光输出装置包括一光学扫描装置和一检测探头，所述检测探头通过一光纤连接所述光谱仪，所述检测探头发射的所述激光通过所述光学扫描装置反射至所述检测目标，所述光学扫描装置将所述散射光反射至所述检测探头。
6.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述转台上固定有一监控装置，连接所述操控平台，所述监控装置用于监控所述检测目标并生成监控数据以发送至所述操控平台，所述操控平台根据所述监控数据控制所述转台转动和控制所述伸缩结构伸缩。
7.根据权利要求6所述的探测装置，其特征在于，所述转台上还固定设置有一石英玻璃窗口，所述监控装置和所述激光输出装置通过所述石英玻璃窗口实现对所述检测目标的检测与监控。
8.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述操控平台包括：
存储单元，用于保存所述物质成分检测结果；
控制单元，连接所述存储单元，用于根据所述物质成分检测结果处理得到一显示信号，并在所述物质成分检测结果表明所述检测目标包含预设的特殊物质时生成一报警信号；
显示单元，连接所述控制单元，用于根据所述显示信号对所述物质成分检测结果进行显示。
9.根据权利要求8所述的探测装置，其特征在于，所述操控平台还包括一报警单元，连接所述控制单元，用于根据所述报警信号进行声光报警。
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