CN2919245Y

CN2919245Y - 一种爆炸物探测装置

Info

Publication number: CN2919245Y
Application number: CN 200620085703
Authority: CN
Inventors: 金燕波; 罗发根; 郝国欣; 刘云; 毛云志; 郭华民; 胡大璋
Original assignee: China Research Institute of Radio Wave Propagation CRIRP
Current assignee: China Research Institute of Radio Wave Propagation CRIRP
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2006-06-15
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2016-06-15

Abstract

本实用新型涉及一种爆炸物探测装置，具体地说是涉及一种利用原子核四极矩共振技术探测爆炸物的装置。它属于电磁探测技术领域。本实用新型是由天线、发射机、模拟接收机和控制处理器连接构成，所述的控制处理器是由信号处理器、中央控制器、时序信号发生器、时钟发生器、前置放大器和电源连接组成，而且所述的天线为柱状或平面螺旋线圈；发射机采用低频宽带大功率脉冲发射机；模拟接收机采用VJG11001型模拟接收机；信号处理器采用TMSC6713型DSPs芯片。本实用新型是一种精度高、可靠性强，而且环保的探测手段。可适用于车站、机场等场合做为安全检查设备，以及邮件的安全性检测等，也可在军事上应用于探测地雷等，尤其是对黑索金(RDX)炸药的探测。

Description

一种爆炸物探测装置

技术领域

本实用新型涉及一种爆炸物探测装置，具体地说是涉及一种利用原子核四极矩共振技术探测爆炸物的装置。它属于电磁探测技术领域。

背景技术

目前，国内外普遍采用X射线等光学技术探测爆炸物，这种探测方式是通过光学仪器拍照(二维或三维图像)，然后观察所拍摄的图像，通过观察拍摄到的被探测物的外形特征来判别被探测物的属性。此外还有利用气味等方法来探测爆炸物的。这些探测技术和装置存在着探测精度低、可靠性差等缺点。也正是由于这些原因，使得恐怖分子屡屡得逞，顺利通过安检之关。

发明内容

本实用新型的目的就在于避免和克服已有技术的缺点和不足而提供一种可靠、稳定、实时的探测爆炸物的装置。本实用新型是通过被探测物质的内部结构来判别的，而不受其外形特征、密度等条件的影响，也就是说只要物质的内部结构不发生变化(即化学变化)，其原子核四极矩共振的特性就不会发生改变。本实用新型是一种精度高、可靠性强，而且环保的探测手段。可适用于车站、机场等场合做为安全检查设备，以及邮件的安全性检测等，也可在军事上应用于探测地雷等，尤其是对黑索金(RDX)炸药的探测。

本实用新型是采用以下措施来实现其发明目的的。

一种爆炸物探测装置，它是由天线、发射机、模拟接收机和控制处理器连接构成，所述的控制处理器是由信号处理器、中央控制器、时序信号发生器、时钟发生器、前置放大器和电源连接组成，而且所述的天线为柱状或平面螺旋线圈；发射机采用低频宽带大功率脉冲发射机；模拟接收机采用VJG11001型模拟接收机；信号处理器采用TMSC6713型DSPs芯片。

所述的中央控制器分别连接时序信号发生器、发射机、模拟接收机、信号处理器和时钟发生器连接；时序信号发生器还与发射机、模拟接收机和时钟发生器连接；发射机还与天线和时钟发生器连接；天线还与前置放大器连接；模拟接收机还与前置放大器、信号处理器和时钟发生器连接；信号处理器还与时钟发生器连接；电源9分别与中央控制器、时序信号发生器、发射机、模拟接收机、信号处理器、时钟发生器和前置放大器连接。

所述的中央控制器和时序信号发生器均采用TMSC2812型高性能DSPs芯片；前置放大器采用普通电子管和场效应管组合而成；信号处理器采用TMSC6713型DSPs芯片；时钟发生器采用OCXO-10M晶体振荡器。

所述的天线采用铜丝或铜管绕制成柱状或平面螺旋线圈。

所述的发射机与天线之间及天线与前置放大器之间用SYV＝50＝5电缆连接，所述的时钟发生器与中央控制器、时钟发生器与发射机、时钟发生器与模拟接收机、时钟发生器与信号处理器、前置放大器与模拟接收机、模拟接收机与信号处理器之间用SYV-50-1电缆连接，所述的中央控制器与时序信号发生器、中央控制器与发射机、中央控制器与模拟接收机、中央控制器与信号处理器、时序信号发生器与发射机、时序信号发生器与模拟接收机、时序信号发生器与时钟发生器之间用并行电缆连接。

所述的中央控制器和信号处理器连接一个主控计算机。

所述的主控计算机与中央控制器、主控计算机与信号处理器之间采用100针SCSI-II并行电缆连接。

本实用新型作为爆炸物探测装置是利用原子核四极矩共振技术来探测爆炸物的。原子核四极矩共振(Nuclear Quadrupole Resonance)，简称“核四极矩共振”，英文缩写为NQR，是一种原子核物理现象，是指原子核的非球对称部分因与核外电场梯度相互作用引起能级分裂，在外加射频场作用下，产生能级跃迁的过程。共振过程所吸收(发射)的能量(电磁场频率)，由能级宽度所决定。这个能级宽度又是由原子核种类与电场梯度的数字形式决定的，后者又由共振原子核核外电子及邻近核的外层电子即电子云的分布所确定，因此，即使同一种原子核处在不同的物质中，或者同一种物质不同的结构型式中，其核四极矩共振频率都不相同，因此核四极矩共振是一种良好的判别物质的途径。

本实用新型是一个电磁探测装置，其天线设计为发、收双向，采用柱状或平面螺旋线圈，线圈内侧或旁侧为探测区，通过天线产生射频场，而被探测物的原子核在该射频场的作用下吸收能量，产生共振，然后再向外界辐射能量，并由天线吸收，天线再将吸收的射频信号传送至相关的信号处理部件进行处理。

本实用新型是一种精度高、可靠性强，而且环保的探测手段。可适用于车站、机场等场合做为安全检查设备，以及邮件的安全性检测等，也可在军事上应用于探测地雷等，尤其是对黑索金(RDX)炸药的探测。

附图说明

图1是本实用新型的探测原理图。

图2是本实用新型电路原理示意图。

图3是本实用新型电路连接示意图。

如图所示，其中1为主控计算机；2为中央控制器；3为时序信号发生器；4为发射机；5为天线；6为模拟接收机；7为信号处理器；8为时钟发生器；9为电源；10为前置放大器；11为被探测物。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明：

一种爆炸物探测装置，它是由天线5、发射机4、模拟接收机6、信号处理器7、中央控制器2、时序信号发生器3、时钟发生器8、前置放大器10和电源9连接构成，所述的天线5为发、收双向式柱状或平面螺旋线圈；发射机4采用低频宽带大功率脉冲发射机；模拟接收机6采用VJG11001型模拟接收机；信号处理器7采用TMSC6713型DSPs芯片。

所述的中央控制器2分别连接时序信号发生器3、发射机4、模拟接收机6、信号处理器7和时钟发生器8连接；时序信号发生器3还与发射机4、模拟接收机6和时钟发生器8连接；发射机4还与天线5和时钟发生器8连接；天线5还与前置放大器10连接；模拟接收机6还与前置放大器10、信号处理器7和时钟发生器8连接；信号处理器7还与时钟发生器8连接；电源9分别与中央控制器2、时序信号发生器3、发射机4、模拟接收机6、信号处理器7、时钟发生器8和前置放大器10连接。

所述的中央控制器2和时序信号发生器3均采用TMSC2812型高性能DSPs芯片；前置放大器10采用普通电子管和场效应管组合而成；信号处理器7采用TMSC6713型DSPs芯片；时钟发生器8采用OCXO-10M晶体振荡器。

所述的天线5采用铜丝或铜管绕制成柱状或平面螺旋线圈。

所述的发射机4与天线5之间及天线5与前置放大器10之间用SYV-50-5电缆连接。

所述的时钟发生器8与中央控制器2、时钟发生器8与发射机4、时钟发生器4与模拟接收机6、时钟发生器8与信号处理器7、前置放大器10与模拟接收机6、模拟接收机6与信号处理器7之间用SYV-50-1电缆连接

所述的中央控制器2与时序信号发生器3、中央控制器2与发射机4、中央控制器2与模拟接收机6、中央控制器2与信号处理器7、时序信号发生器3与发射机4、时序信号发生器3与模拟接收机6、时序信号发生器3与时钟发生器8之间用并行电缆连接。

所述的中央控制器2、信号处理器7和电源9还连接一个主控计算机1。

所述的主控计算机1与中央控制器2、主控计算机1与信号处理器7之间采用100针SCSI-II并行电缆连接。

如图1所示，在天线系统5辐射来自发射机4某特定频率信号所产生的射频场中，被探测物11的原子核因吸收射频能量而产生共振，从而向天线系统5发射电磁场频率信号，天线系统5将该射频信号传送至前置放大器10，并随后将放大处理后的该射频信号传送至模拟接收机6。

如图2所示，本实用新型由主控计算机1、中央控制器2、时序信号发生器3、发射机4、天线系统5、模拟接收机6、信号处理器7、时钟发生器8和电源9等九大部分组成。主控计算机1提供整个系统操作的软件界面，设定软、硬件系统所需的所有参数，向硬件系统发送各种控制命令，控制整个系统的工作状态，接收探测数据并进行处理输出探测结果；中央控制器2接受主控计算机1的各种控制命令，并将控制命令转发到时序信号发生器3、发射机4、模拟接收机6和信号处理器7等部件，以控制其工作状态；时序信号发生器3根据主控计算机软件设定的脉冲序列参数产生对应的控制脉冲序列，并控制发射机4与模拟接收机6同步工作；发射机4根据有关参数设置产生对应频率的激励信号并对激励信号进行调制、功率放大；天线天线5设计为发、收双向，其主要功能是辐射脉冲激励信号、接收和放大共振信号；前置放大器10对天线接收到的信号进行放大。模拟接收机6对共振信号进行放大、变频、滤波等处理，提高信号的幅度，同时提供一个噪声通道对噪声作相同处理，以便在信号处理器中进行背景噪声的抵消；信号处理器7对模拟接收机6处理过的共振信号和噪声信号进行数字化处理，并对数字化后的信号进行噪声抵消、数字滤波、数字累加和FFT变换等处理；时钟发生器8产生系统中各模块所需要的时钟信号，使本实用新型各模块成为一个相参系统。电源9为主控计算机1、中央控制器2、时序信号发生器3、发射机4、前置放大器10、模拟接收机6、信号处理器7和时钟发生器8等系统各部件提供电源供应。

如图3所示，本实用新型由主控计算机1、中央控制器2、时序信号发生器3、发射机4、天线5、模拟接收机6、信号处理器7、时钟发生器8、前置放大器10和电源9等部分组成。主控计算机1分别与中央控制器2、信号处理器7和电源9连接；中央控制器2分别与时序信号发生器3、发射机4、模拟接收机6、信号处理器7、时钟发生器8和电源9连接；时序信号发生器3分别与中央控制器2、发射机4、模拟接收机6、时钟发生器8和电源9连接；发射机4分别与中央控制器2、时序信号发生器3、天线5、时钟发生器8和电源9连接；天线5分别与发射机4、前置放大器10和电源9连接；模拟接收机6分别与中央控制器2、时序信号发生器3、前置放大器10、信号处理器7、时钟发生器8和电源9连接；信号处理器7分别与主控计算机1、中央控制器2、模拟接收机6、时钟发生器8和电源9连接；时钟发生器8分别与中央控制器2、时序信号发生器3、发射机4、模拟接收机6、信号处理器7和电源9连接；电源9分别与主控计算机1、中央控制器2、时序信号发生器3、发射机4、模拟接收机6、信号处理器7、时钟发生器8和前置放大器10连接。

本实用新型工作原理与雷达类似，系统的所有控制命令均由主控计算机1发出到中央控制器2，中央控制器2随后会将相应的控制命令转发到时序信号发生器3、发射机4、模拟接收机6及信号处理器7等模块，使各模块按照规定的程序工作，最终的探测数据由信号处理器7发送回主控计算机1，以便进行信号显示与判别。

主控计算机1采用市场上普通的PC机即可，当然若采用工程控制计算机性能会更稳定，计算机配置没有特别要求；中央控制器2和时序信号发生器3均采用TMSC2812型高性能DSPs芯片实现；发射机4选用低频宽带大功率脉冲号的发射机；天线5采用铜丝或铜管绕制成柱状或平面螺旋线圈，线圈内侧或旁侧为探测区域；前置放大器10主要采用普通电子管和场效应管组合而成；模拟接收机6采用VJG11001型模拟接收机；信号处理器7采用TMSC6713型DSPs芯片；时钟发生器8采用OCXO-10M晶体振荡器。

主控计算机1与中央控制器2、主控计算机1与信号处理器7之间采用100针SCSI-II并行电缆连接；

中央控制器2与时序信号发生器3、中央控制器2与发射机4、中央控制器2与模拟接收机6、中央控制器2与信号处理器7、时序信号发生器3与发射机4、时序信号发生器3与模拟接收机6、时序信号发生器3与时钟发生器8之间采用并行电缆连接；

时钟发生器8与中央控制器2、时钟发生器8与发射机4、时钟发生器8与模拟接收机6、时钟发生器8与信号处理器7、前置放大器10与模拟接收机6、模拟接收机6与信号处理器7之间采用SYV-50-1电缆连接；

发射机4与天线5之间采用SYV-50-5电缆连接。

天线5与前置放大器10之间采用SYV-50-5电缆连接。

本实用新型操作简单，全部采用程序控制方式，操作步骤如下：1)按规定连接好系统各部件间的电路；2)开机(为系统加电)；3)启动主控软件；4)通过主控计算机1软件设定系统运行所需的所有参数；5)编辑好脉冲时间序列(该序列参照理论计算值并结合实验经验值进行了修正)，6)将被探测物11(爆炸物等)放入天线5的探测区；7)编译序列；8)开始探测，由主控软件向中央控制器2发送探测命令；9)主控软件收到由信号处理器7传送回来的探测信号数据并通过屏幕以多种形式(时域/频域，单次/累加，实部/虚部/模)输出；10)通过多种输出结果来进行信号判定。

Claims

1、一种爆炸物探测装置，它是由天线、发射机、模拟接收机和控制处理器连接构成，其特征在于所述的控制处理器是由信号处理器、中央控制器、时序信号发生器、时钟发生器、前置放大器和电源连接组成，而且所述的天线为柱状或平面螺旋线圈；发射机采用低频宽带大功率脉冲发射机；模拟接收机采用VJG11001型模拟接收机；信号处理器采用TMSC6713型DSPs芯片。

2、根据权利要求1所述的一种爆炸物探测装置，其特征在于所述的中央控制器分别连接时序信号发生器、发射机、模拟接收机、信号处理器和时钟发生器连接；时序信号发生器还与发射机、模拟接收机和时钟发生器连接；发射机还与天线和时钟发生器连接；天线还与前置放大器连接；模拟接收机还与前置放大器、信号处理器和时钟发生器连接；信号处理器还与时钟发生器连接；电源分别与中央控制器、时序信号发生器、发射机、模拟接收机、信号处理器、时钟发生器和前置放大器连接。

3、根据权利要求2所述的一种爆炸物探测装置，其特征在于所述的中央控制器和时序信号发生器均采用TMSC2812型高性能DSPs芯片；前置放大器采用普通电子管和场效应管组合而成；信号处理器采用TMSC6713型DSPs芯片；时钟发生器采用OCXO-10M晶体振荡器。

4、根据权利要求3所述的一种爆炸物探测装置，其特征在于所述的天线采用铜丝或铜管绕制成柱状或平面螺旋线圈。

5、根据权利要求4所述的一种爆炸物探测装置，其特征在于所述的发射机与天线之间及天线与前置放大器之间用SYV-50-5电缆连接，所述的时钟发生器与中央控制器、时钟发生器与发射机、时钟发生器与模拟接收机、时钟发生器与信号处理器、前置放大器与模拟接收机、模拟接收机与信号处理器之间用SYV-50-1电缆连接，所述的中央控制器与时序信号发生器、中央控制器与发射机、中央控制器与模拟接收机、中央控制器与信号处理器、时序信号发生器与发射机、时序信号发生器与模拟接收机、时序信号发生器与时钟发生器之间用并行电缆连接。

6、根据权利要求2或5所述的一种爆炸物探测装置，其特征在于所述的中央控制器和信号处理器连接一个主控计算机。

7、根据权利要求6所述的一种爆炸物探测装置，其特征在于所述的主控计算机与中央控制器、主控计算机与信号处理器之间采用100针SCSI-II并行电缆连接。