CN115876741A - 一种火灾现场助燃剂探测设备及探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火灾现场助燃剂探测设备及探测方法，方法包括以下步骤：利用激光光源对火灾现场进行辐照扫描，其中，所述激光光源被配置为发射单一波长的激光或者带宽小于4 nm的窄带波长的激光，所述波长的设定范围介于442至450 nm，所述激光光源的出光功率大于或等于6 W；观测受辐照后的火灾现场是否出现符合预设特征的荧光信号，确定该荧光信号所在的一个或多个位置；利用半导体气敏检测装置的探头对所述荧光信号所在的位置进行检测，根据所述半导体气敏检测装置的检测结果，确定所述火灾现场残留助燃剂的所在位置。本发明先利用激光辐照来确定荧光显现位置，然后再利用气敏检测来确定荧光显现位置中含有助燃剂残留的目标位置。

Description

一种火灾现场助燃剂探测设备及探测方法

技术领域

本发明涉及火灾调查领域，尤其涉及一种火灾现场助燃剂探测设备及探测方法。

背景技术

在火灾现场调查领域，常规使用多种颜色LED光源作为现场搜寻与显现火灾残留助燃剂的勘查光源。这种多颜色LED光源以多个单色LED灯珠组成，配合勘查目镜，用于发现火灾残留助燃剂痕迹。

但是，常规使用的多种颜色LED光源因其结构限制，其输出光功率和光谱纯度的品质都受限制，不能提高更大的光辐照功率和更纯正的辐照光谱，因此限制了火灾现场残留助燃剂的搜索与显现效果。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，也不必然会给出技术教导；在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日之前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的是提供一种更加可靠的火灾现场助燃剂探测解决方案。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种火灾现场助燃剂探测方法，包括以下步骤：

利用激光光源对火灾现场进行辐照扫描，其中，所述激光光源被配置为发射单一波长的激光或者带宽小于4 nm的窄带波长的激光，所述波长的设定范围介于442至450 nm，所述激光光源的出光功率大于或等于6 W；

观测受辐照后的火灾现场是否出现符合预设特征的荧光信号，确定该荧光信号所在的一个或多个位置；

利用半导体气敏检测装置的探头对所述荧光信号所在的位置进行检测，根据所述半导体气敏检测装置的检测结果，确定所述火灾现场残留助燃剂的所在位置。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述激光光源被配置为发射带宽小于1.5 nm的窄带波长的激光，所述激光光源的出光功率介于6至12 W。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述激光光源被配置为发射单一波长为447 nm的激光。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，通过人眼佩戴滤光眼镜后观测受辐照后的火灾现场是否出现符合预设特征的荧光信号。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，若所述半导体气敏检测装置在其中一位置检测到预设范围内的目标气体，则确定该位置为所述火灾现场残留助燃剂的所在位置；否则排除该位置。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述半导体气敏检测装置包括第一电源、气敏传感器、负载电阻、第二电源、加热器及处理器，其中，所述气敏传感器与负载电阻串联的支路分别与所述第一电源的正极和负极连接；

所述第二电源为所述加热器供电，以使所述加热器提高所述半导体气敏检测装置的探头的环境温度；

所述处理器被配置为采样所述气敏传感器与负载电阻的中间点电压，并根据采样结果计算所述目标气体的浓度值。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述处理器还被配置为调节所述第二电源的输出电压值，以调节所述加热器的加热温度值。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种火灾现场助燃剂探测设备，包括激光探测装置和半导体气敏检测装置，其中，所述激光探测装置包括激光光源及通过光纤与该激光光源连接的激光探头，所述激光光源被配置为发射单一波长的激光或者带宽小于4 nm的窄带波长的激光，所述波长的设定范围介于442至450 nm，所述激光光源的出光功率大于或等于6 W；

所述激光探头被配置为对火灾现场进行辐照扫描，以使受辐照后的火灾现场中出现一处或多处符合预设特征的荧光信号；

半导体气敏检测装置包括检测电路和气敏检测探头，其中，所述检测电路包括第一电源、气敏传感器、负载电阻及处理器，其中，所述气敏传感器与负载电阻串联的支路分别与所述第一电源的正极和负极连接；

所述气敏传感器被配置在所述气敏检测探头内，所述气敏检测探头被配置为对所述荧光信号所在的位置进行一一检测，所述处理器被配置为采样所述气敏传感器与负载电阻的中间点电压，并根据采样结果计算预设目标气体的浓度值。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述检测电路还包括第二电源和加热器，所述加热器被配置在所述气敏检测探头内，所述第二电源为所述加热器供电，以使所述加热器提高所述气敏检测探头的环境温度；

所述处理器还被配置为调节所述第二电源的输出电压值，以调节所述加热器的加热温度值。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述激光探头包括按序设置的平凸透镜及一个或多个匀光片，其中，所述平凸透镜被配置为将激光光源发出的点光源转换为平行光，所述匀光片被配置为将所述平凸透镜转换得到的平行光转换为能量分布均匀的光斑。

进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述激光探测装置和半导体气敏检测装置被配置为分体式结构或者集成结构。

本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：利用激光探测装置激发斯托克斯光谱荧光，并结合半导体气敏检测装置检测客体的可燃性气体，由此判断所勘验位置含有残留助燃剂的存在，两种装置交互支撑判断激光辐照时出现的荧光显现位置是否含有助燃剂残留，借此帮助火灾调查人员正确判定火灾现场助燃剂的存在位置。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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为本发明的一个示例性实施例提供的激光探测装置的结构示意图；

图2为本发明的一个示例性实施例提供的半导体气敏检测装置的电路结构示意图；

图3为本发明的一个示例性实施例提供的火灾现场助燃剂探测方法的流程示意图；

图4-a为利用447 nm激光对助燃剂辐照的效果实景图；

图4-b为利用400 nm激光对助燃剂辐照的效果实景图；

图4-c为利用532 nm激光对助燃剂辐照的效果实景图；

图5-a为未燃烧完的汽油在447 nm激光照射下的荧光效果；

图5-b为未燃烧完的珍珠棉在447 nm激光照射下的荧光效果；

图5-c为未燃烧完的丁晴手套在447 nm激光照射下的荧光效果；

图5-d为未燃烧完的塑料在447 nm激光照射下的荧光效果。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本发明的一个实施例中，提供了一种火灾现场助燃剂探测设备，设备包括分体式结构或者集成结构的激光探测装置100和半导体气敏检测装置200，其中，所述激光探测装置如图1所示，其包括激光光源110及通过光纤120与该激光光源连接的激光探头130，所述激光光源被配置为发射单一波长的激光或者带宽小于4 nm的窄带波长的激光，所述波长的设定范围介于442至450 nm，所述激光光源的出光功率大于或等于6 W；

所述激光探头130包括按序设置的平凸透镜132及一个或多个匀光片134，其中，所述平凸透镜132被配置为将激光光源发出的点光源转换为平行光，所述匀光片134被配置为将所述平凸透镜132转换得到的平行光转换为能量分布均匀的光斑。激光探头130对火灾现场进行辐照扫描，以使受辐照后的火灾现场中出现一处或多处符合预设特征的荧光信号；

半导体气敏检测装置200包括检测电路210和气敏检测探头220，如图2所示，所述检测电路210包括第一电源211、气敏传感器212、负载电阻213及处理器，其中，所述气敏传感器212与负载电阻213串联的支路分别与所述第一电源211的正极和负极连接；

所述气敏传感器212被配置在所述气敏检测探头220内，所述气敏检测探头220被配置为对所述荧光信号所在的位置进行一一检测，所述处理器被配置为采样所述气敏传感器212与负载电阻213的中间点电压（图2中的Vo），并根据采样结果计算预设目标气体的浓度值。

继续参考图2，所述检测电路还包括第二电源214和加热器215，所述加热器215被配置在所述气敏检测探头220内，所述第二电源214为所述加热器215供电，以使所述加热器215提高所述气敏检测探头220的环境温度；

所述处理器还被配置为调节所述第二电源214的输出电压值，以调节所述加热器215的加热温度值，进而在外部温度有波动的情况下，能够通过调节第二电源214来进行温度补偿。

下面就上述实施例提供的火灾现场助燃剂探测设备来实现火灾现场助燃剂探测的方法进行详细的说明，参见图3，探测方法包括以下步骤：

第一步、利用激光光源对火灾现场进行辐照扫描，其中，所述激光光源被配置为发射单一波长的激光或者带宽小于4 nm的窄带波长的激光，所述波长的设定范围介于442至450 nm，所述激光光源的出光功率大于或等于6 W；在一个具体的实施例中，激光光源被配置为发射带宽小于1.5 nm的窄带波长的激光，本实施例中选用单一波长为447 nm的、出光功率为10 W的激光光源。选用此参数的激光光源，对燃烧后残留的助燃剂的辐照效果如图4-a所示；选用400 nm的激光光源对相同条件的残留助燃剂的辐照效果如图4-b所示；选用532 nm的激光光源对相同条件的残留助燃剂的辐照效果如图4-c所示；447 nm激光辐照物质产生主峰为490-510 nm光谱荧光，在人眼的视敏曲线中处于比较容易被观察到的光谱段，而其他波段比如400 nm、532 nm的激光的辐照效果显示其并不能很好地将残留助燃剂给识别出来。

第二步、观测受辐照后的火灾现场是否出现符合预设特征的荧光信号，确定该荧光信号所在的一个或多个位置；具体地，现场勘查人员通过佩戴专用的滤光护目眼镜，人眼可以直接观察到含有脂肪烃和环烷烃物质痕迹的荧光信号，其特征参见图4-a。

多种颜色LED光源作为现场搜寻与显现火灾残留助燃剂的勘查光源存在的输出光功率低和光谱纯度低的缺陷，开始尝试利用激光光源作为勘查光源。但是本申请中，不仅提出了独特的光源工作参数，并且更重要的是，至此，火灾现场助燃剂探测工作并没有结束，通过试验发现：铁块上未燃烧完的汽油在447 nm激光照射下的荧光效果如图5-a所示，未燃烧完的珍珠棉（聚乙烯）在相同激光照射条件下的荧光效果如图5-b所示，未燃烧完的丁晴手套在相同激光照射条件下的荧光效果如图5-c所示，未燃烧完的塑料在相同激光照射条件下的荧光效果如图5-c所示，对比可以看出，珍珠棉、丁晴手套、塑料的燃烧残留物在激光辐照下也会产生类似特征的荧光，造成假阳性干扰，这会干扰火灾调查人员而对助燃剂残留作出虚假判断。本发明实施例基于此发现，提出了能够排除假阳性干扰的火灾现场助燃剂探测方法，即继续执行下述第三步。

第三步、利用半导体气敏检测装置的探头对所述荧光信号所在的位置进行检测；具体地，所述半导体气敏检测装置的电路结构如图2所示，在此不再赘述。

第四步、根据所述半导体气敏检测装置的检测结果，确定所述火灾现场残留助燃剂的所在位置。若所述半导体气敏检测装置在其中一位置检测到预设范围内的目标气体，则作出报警提示，进而确定该位置为所述火灾现场残留助燃剂的所在位置；否则将该位置作为假阳性干扰进行排除。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (11)

1.一种火灾现场助燃剂探测方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用激光光源对火灾现场进行辐照扫描，其中，所述激光光源被配置为发射单一波长的激光或者带宽小于4 nm的窄带波长的激光，所述波长的设定范围介于442至450 nm，所述激光光源的出光功率大于或等于6 W；

观测受辐照后的火灾现场是否出现符合预设特征的荧光信号，确定该荧光信号所在的一个或多个位置；

利用半导体气敏检测装置的探头对所述荧光信号所在的位置进行检测，根据所述半导体气敏检测装置的检测结果，确定所述火灾现场残留助燃剂的所在位置。

2.根据权利要求1所述的火灾现场助燃剂探测方法，其特征在于，所述激光光源被配置为发射带宽小于1.5 nm的窄带波长的激光，所述激光光源的出光功率介于6至12 W。

3.根据权利要求1所述的火灾现场助燃剂探测方法，其特征在于，所述激光光源被配置为发射单一波长为447 nm的激光。

4.根据权利要求1所述的火灾现场助燃剂探测方法，其特征在于，通过人眼佩戴滤光眼镜后观测受辐照后的火灾现场是否出现符合预设特征的荧光信号。

5.根据权利要求1所述的火灾现场助燃剂探测方法，其特征在于，若所述半导体气敏检测装置在其中一位置检测到预设范围内的目标气体，则确定该位置为所述火灾现场残留助燃剂的所在位置；否则排除该位置。

6.根据权利要求5所述的火灾现场助燃剂探测方法，其特征在于，所述半导体气敏检测装置包括第一电源、气敏传感器、负载电阻、第二电源、加热器及处理器，其中，所述气敏传感器与负载电阻串联的支路分别与所述第一电源的正极和负极连接；

所述第二电源为所述加热器供电，以使所述加热器提高所述半导体气敏检测装置的探头的环境温度；

所述处理器被配置为采样所述气敏传感器与负载电阻的中间点电压，并根据采样结果计算所述目标气体的浓度值。

7.根据权利要求6所述的火灾现场助燃剂探测方法，其特征在于，所述处理器还被配置为调节所述第二电源的输出电压值，以调节所述加热器的加热温度值。

8.一种火灾现场助燃剂探测设备，其特征在于，包括激光探测装置和半导体气敏检测装置，其中，所述激光探测装置包括激光光源及通过光纤与该激光光源连接的激光探头，所述激光光源被配置为发射单一波长的激光或者带宽小于4 nm的窄带波长的激光，所述波长的设定范围介于442至450 nm，所述激光光源的出光功率大于或等于6 W；

所述激光探头被配置为对火灾现场进行辐照扫描，以使受辐照后的火灾现场中出现一处或多处符合预设特征的荧光信号；

半导体气敏检测装置包括检测电路和气敏检测探头，其中，所述检测电路包括第一电源、气敏传感器、负载电阻及处理器，其中，所述气敏传感器与负载电阻串联的支路分别与所述第一电源的正极和负极连接；

所述气敏传感器被配置在所述气敏检测探头内，所述气敏检测探头被配置为对所述荧光信号所在的位置进行一一检测，所述处理器被配置为采样所述气敏传感器与负载电阻的中间点电压，并根据采样结果计算预设目标气体的浓度值。

9.根据权利要求8所述的火灾现场助燃剂探测设备，其特征在于，所述检测电路还包括第二电源和加热器，所述加热器被配置在所述气敏检测探头内，所述第二电源为所述加热器供电，以使所述加热器提高所述气敏检测探头的环境温度；

所述处理器还被配置为调节所述第二电源的输出电压值，以调节所述加热器的加热温度值。

10.根据权利要求8所述的火灾现场助燃剂探测设备，其特征在于，所述激光探头包括按序设置的平凸透镜及一个或多个匀光片，其中，所述平凸透镜被配置为将激光光源发出的点光源转换为平行光，所述匀光片被配置为将所述平凸透镜转换得到的平行光转换为能量分布均匀的光斑。

11.根据权利要求8所述的火灾现场助燃剂探测设备，其特征在于，所述激光探测装置和半导体气敏检测装置被配置为分体式结构或者集成结构。

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