JP2009264971A - Signal processor for nqr inspection and nqr inspection device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はＮＱＲ検査用信号処理器及びこれを用いたＮＱＲ検査装置に関する。 The present invention relates to a signal processor for NQR inspection and an NQR inspection apparatus using the same.
一般に出入国に際しては、金属検知器による金属物のチェックだけではなく、麻薬や爆発物等の所定薬物（化学物質）の所持チェックが行われている。そこで、このような所定薬物のチェックを行うための手荷物検査装置の１つとしてＮＱＲ（Nuclear Quadropole Resonance：核四極共鳴）を利用した検査装置（以下、ＮＱＲ検査装置という）が提案されている（例えば特許文献１参照）。このＮＱＲ検査装置によれば、所定薬物の検知が可能な小型の検査装置を提供することができる。
上記ＮＱＲ検査装置では、被検査物（手荷物）を、ソレノイドコイルからなるアンテナの内部空間（検知領域）を通過せしめ、その際にアンテナから特定周波数のラジオ波なるパルス状の検査波を被検査物に放射し、その応答波を当該アンテナで受波してその受波信号中のＮＱＲ信号を解析することにより、被検査物が所定薬物を含むか否か判定する。ところが、この応答波の受波信号にはランダムなノイズが乗っており、ＮＱＲ信号はこのノイズに埋もれている。そこで、従来は、例えば、１回の検査において、被検査物に検査波を複数回放射し、それぞれの応答波の受波信号を積算してノイズを相殺して低減し、それによってＮＱＲ信号を抽出していた。また、複数の検査波を、互いに位相を変化させて被検査物に放射し、その位相の変化を利用して応答波の受波信号中のＮＱＲ信号を抽出することも行われていた。 In the NQR inspection apparatus, an object to be inspected (baggage) is allowed to pass through the internal space (detection region) of the antenna formed of a solenoid coil, and at that time, a pulsed inspection wave of a radio wave of a specific frequency is transmitted from the antenna. The response wave is received by the antenna, and the NQR signal in the received signal is analyzed to determine whether or not the test object contains a predetermined drug. However, random noise is on the received signal of the response wave, and the NQR signal is buried in this noise. Therefore, conventionally, for example, in one inspection, the inspection wave is radiated to the inspection object a plurality of times, and the received signals of the respective response waves are integrated to cancel and reduce the noise, thereby reducing the NQR signal. It was extracted. In addition, a plurality of inspection waves are radiated to an object to be inspected while changing the phases of each other, and an NQR signal in the received signal of the response wave is extracted using the change in the phase.
このような従来のＮＱＲ信号の抽出方法では、検査波を被検査物に複数回放射する必要があるため、被検査物を検知領域に停止させて置く必要があり、大量の被検査物を連続して流すことができないという課題があった。 In such a conventional NQR signal extraction method, since it is necessary to radiate the inspection wave to the inspection object multiple times, the inspection object needs to be stopped in the detection region, and a large number of inspection objects are continuously provided. There was a problem that it was not possible to flow.
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、検査波を被検査物に１回放射するだけで検査可能なＮＱＲ検査用信号処理器及びこれを用いたＮＱＲ検査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and provides an NQR inspection signal processor that can be inspected only by radiating an inspection wave to an object to be inspected once, and an NQR inspection apparatus using the same. For the purpose.
上記課題を解決するために、本発明のＮＱＲ検査用信号処理器は、所定のラジオ周波数の検査波をアンテナから被検査物に放射し、この検査波に対し前記被検査物から放出される応答波をアンテナで受波し、この応答波の受波信号（以下、応答波信号）を信号処理して該応答波信号の周波数スペクトルにおける所定の核四極共鳴周波数の信号レベルに基づいて前記被検査物が所定薬物を含むか否かを検査するＮＱＲ検査において前記信号処理をするために用いられる信号処理器であって、前記応答波信号をウェーブレット変換するウェーブレット変換手段と、前記ウェーブレット変換された前記応答波信号を高速フーリエ変換して該応答波信号の周波数スペクトルを演算する高速フーリエ変換手段と、備え、前記ウェーブレット変換手段は、直交基底関数としてドベシーの８次ウェーブレット関数を用いて前記応答波信号をウェーブレット変換する。 In order to solve the above-described problems, the signal processor for NQR inspection of the present invention radiates a test wave having a predetermined radio frequency from an antenna to an inspection object, and a response emitted from the inspection object to the inspection wave. A wave is received by an antenna, a received signal of the response wave (hereinafter referred to as a response wave signal) is subjected to signal processing, and the inspected object is based on a signal level of a predetermined nuclear quadrupole resonance frequency in the frequency spectrum of the response wave signal. A signal processor used for performing the signal processing in an NQR test for testing whether an object contains a predetermined drug, wavelet transform means for wavelet transforming the response wave signal, and the wavelet transformed the wavelet transform A fast Fourier transform means for calculating a frequency spectrum of the response wave signal by performing a fast Fourier transform on the response wave signal, and the wavelet transform means comprises: Wavelet transform the response wave signal using the eighth-order wavelet function Dobeshi as 交基 bottom function.
また、本発明のＮＱＲ検査装置は、所定のラジオ周波数の検査波信号を出力する送信器と、コイルから成り、その内部空間を通過する被検査物に前記送信器から出力される検査波信号に応じた検査波を放射し、この検査波に対し前記被検査物から放出される応答波を受波するアンテナと、前記アンテナの電気出力から前記応答波の受波信号（以下、応答波信号）を検出する受信器と、前記受信器で検出された前記応答波信号をウェーブレット変換するウェーブレット変換手段と、前記ウェーブレット変換された前記応答波信号を高速フーリエ変換して該応答波信号の周波数スペクトルを演算する高速フーリエ変換手段と、 前記応答波信号の周波数スペクトルにおける所定の核四極共鳴周波数の信号レベルに基づいて前記被検査物が所定薬物を含むか否かを判定する判定手段と、を備え、前記ウェーブレット変換手段は、直交基底関数としてドベシーの８次ウェーブレット関数を用いて前記応答波信号をウェーブレット変換する。 The NQR inspection apparatus according to the present invention includes a transmitter that outputs an inspection wave signal of a predetermined radio frequency and a coil, and an inspection wave signal output from the transmitter to an object to be inspected that passes through the internal space. An antenna that radiates a corresponding inspection wave and receives a response wave emitted from the inspection object in response to the inspection wave, and a received signal of the response wave from the electrical output of the antenna (hereinafter referred to as a response wave signal) , A wavelet transform means for wavelet transforming the response wave signal detected by the receiver, and a fast Fourier transform of the response wave signal subjected to the wavelet transform to obtain a frequency spectrum of the response wave signal. A fast Fourier transform means for computing, and the test object is a predetermined drug based on a signal level of a predetermined nuclear quadrupole resonance frequency in a frequency spectrum of the response wave signal Judging means for judging whether or comprising, wherein the wavelet transform means wavelet transform the response wave signal using the eighth-order wavelet function Dobeshi as an orthogonal basis functions.
以上の構成によれば、ドベシーの８次ウェーブレット関数を用いて応答波信号をウェーブレット変換することにより、検査波放射１回分の応答波信号からノイズを除去してＮＱＲ信号を抽出することができる。その結果、大量の被検査物を連続して流すことができる。 According to the above configuration, the NQR signal can be extracted by removing noise from the response wave signal for one test wave radiation by performing wavelet transform on the response wave signal using the Dovecy 8th-order wavelet function. As a result, a large amount of inspection objects can be continuously flowed.
前記送信器は、１回の検査において前記被検査物に対し１回のみ前記検査波信号を出力し、前記ウェーブレット変換手段及び前記高速フーリエ変換手段は、前記１回のみの検査波信号に対応する前記応答波信号のみをウェーブレット変換してこれを高速フーリエ変換し、前記判定手段は、この１回のみの検査波信号に対応する前記応答波信号の周波数スペクトルにおける所定の核四極共鳴周波数の信号レベルに基づいて前記被検査物が所定薬物を含むか否かを判定してもよい。 The transmitter outputs the inspection wave signal only once for the inspection object in one inspection, and the wavelet transform means and the fast Fourier transform means correspond to the only inspection wave signal. Only the response wave signal is subjected to wavelet transform and fast Fourier transform is performed, and the determination means is a signal level of a predetermined nuclear quadrupole resonance frequency in the frequency spectrum of the response wave signal corresponding to the one-time test wave signal. Based on the above, it may be determined whether or not the object to be inspected contains a predetermined drug.
本発明は以上に説明したように構成され、検査波を被検査物に１回放射するだけで検査可能なＮＱＲ検査用信号処理器及びこれを用いたＮＱＲ検査装置を提供できるという効果を奏する。 The present invention is configured as described above, and has an effect that it is possible to provide an NQR inspection signal processor that can be inspected by radiating an inspection wave to an object to be inspected once and an NQR inspection apparatus using the same.
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding elements are denoted by the same reference symbols throughout the drawings, and redundant description thereof is omitted.
（実施の形態）
［構成］
図１は本発明の実施の形態に係るＮＱＲ検査装置の概略の構成を示す模式図である。
(Embodiment)
[Constitution]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an NQR inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
図１に示すように、本実施の形態のＮＱＲ検査装置１００は、送信回路（送信器）１を備えている。送信回路１は、ラジオ周波数（０．１−１０ＭＨｚ）の高周波パルス状の検査波信号（電気信号）を生成してこれを分配器２に出力する。正確には、この検査波の周波数は、後述する所定薬物の核四極共鳴周波数ｆ０である。所定薬物として、例えば、麻薬、爆薬等が挙げられる。送信機１には分配器２が接続されている。この分配器２の一方のターミナルには、整合器３を介してアンテナ４が接続され、他方のターミナルには、増幅器５を介して受信回路（受信器）６が接続されている。整合器３はアンテナ４側の伝送インピーダンスと送信回路１及び受信回路６側の伝送インピーダンスとのマッチングを取るものである。この構成により、送信回路１で生成された検査波信号が分配器２で整合器３に向けられ、整合器３を経由してアンテナ４に伝達される。この検査波信号はアンテナ４でラジオ波（電波）に変換されて検査波として放射される。換言すると、アンテナ４が検査波信号で励磁されて、アンテナ４の内部空間に高周波磁界が形成される。一方、アンテナ４が電波を受波するとこれが電気信号に変換されてアンテナ４から出力される。この電気信号は整合器４を経由し、分配器２で増幅器５に向けられ、そこで増幅されて受信回路６に伝達される。受信回路６は、この電気信号をさらに増幅し、位相検波して後述する被検査物１０からの応答波の受波信号（以下、応答波信号という）を検出する。そして、この応答波信号をＡ／Ｄ変換してこれを制御計測装置７に出力する。制御計測装置７は、入力された応答波信号中のＮＱＲ信号を利用して被検査物１０が所定薬物を含むか否か判定する。また、制御計測装置７は送信回路１及び受信回路６の動作を含むＮＱＲ検査装置１００の全体の動作を制御する。
As shown in FIG. 1, the
アンテナ４はソレノイド状に形成されていて、検査領域２０において、筒状の電磁波シールド８の内部に、当該電磁波シールド８と同軸状に設置されている。この電磁波シールド８及びアンテナ４を軸方向に貫通するようにベルトコンベア９が配設されている。このベルトコンベア９上に被検査物（手荷物）１０が載置されて電磁波シールド８及びアンテナ４を通過する。このベルトコンベア９の動作は制御計測装置７によって制御される。
The
次に、制御計測装置７の構成を詳しく説明する。
Next, the configuration of the
図２は制御計測装置７の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
図２に示すように、制御計測装置７は、受信回路６で検出された応答波信号をウェーブレット変換するウェーブレット変換器１２と、ウェーブレット変換器１２でウェーブレット変換された応答波信号を高速フーリエ変換してこの応答波信号の周波数スペクトルを演算する高速フーリエ変換器１３と、高速フーリエ変換器１３で演算された応答波信号の周波数スペクトルにおける所定の核四極共鳴周波数ｆｏの信号レベルに基づいて被検査物１０が所定薬物を含むか否かを判定する判定器１４と、ＮＱＲ検査装置１００の全体の動作を制御する制御器１５と、を備えている。そして、ウェーブレット変換器１２と高速フーリエ変換器１３とが、本実施の形態に係る信号処理器１１を構成している。制御計測装置７は、例えばパーソナルコンピュータで構成されていて、ＣＰＵ及び内部メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクドライブ等）を備えている。そして、内部メモリに格納された所定のソフトウェアにより、ウェーブレット変換器１２、高速フーリエ変換器１３、判定器１４、及び制御器１５の機能が実現されており、このソフトウェアをＣＰＵが読み出して実行することにより、ウェーブレット変換器１２、高速フーリエ変換器１３、判定器１４、及び制御器１５の動作が遂行される。
As shown in FIG. 2, the
また、ＮＱＲ検査装置は、さらに、検査員が指令を入力するための操作盤１６と、警報器１７と、表示器１８とを備えている。
The NQR inspection apparatus further includes an
制御器１０には判定器１０から判定結果が入力される。制御器１０は、この判定結果を表示器１８に表示し、また、この判定結果に依り必要がある場合には警報器１７を用いて所定の警報を行う。さらに制御器１０には、操作盤１６の操作による指令が入力される他、ＮＱＲ検査装置１００の所要の構成要素から所要の情報が入力されており、制御器１０は、これらの情報に基づいてＮＱＲ検査装置１００の全体の動作を制御する。
The
［動作］
次に、以上のように構成されたＮＱＲ検査装置の動作を説明する。
[Operation]
Next, the operation of the NQR inspection apparatus configured as described above will be described.
まず、一般的な動作を説明する。 First, a general operation will be described.
図３は図１のＮＱＲ検査装置の動作を示す図であって、（ａ）は検査波信号の波形を示すグラフ、（ｂ）は応答波の受波信号の波形を示すグラフ、（ｃ）は応答波の受波信号の周波数スペクトルを示すグラフである。 3A and 3B are diagrams showing the operation of the NQR inspection apparatus of FIG. 1, wherein FIG. 3A is a graph showing the waveform of the inspection wave signal, FIG. 3B is a graph showing the waveform of the reception signal of the response wave, and FIG. FIG. 4 is a graph showing a frequency spectrum of a response wave reception signal.
図１及び図２において、ＮＱＲ検査装置１００全体の動作は制御器計測装置７の制御器１０によって制御される。従って以下の動作はこの制御器１５の制御によって遂行される。
1 and 2, the operation of the entire
まず、検査員が操作盤１６を操作して所定の指令を入力すると、ベルトコンベア９が作動する。このベルトコンベア９上に被検査物１０が載置される。そして、被検査物１０がアンテナ４の内部空間（検知領域）に位置すると、これを図示されないセンサが検知する。ここで重要なことは、本実施の形態では、このとき、ベルトコンベア９は停止せず、作動したままであるということである。このセンサの検知信号に基づいて、制御器１５の制御により、送信回路１が検査波信号を出力する。図３（ａ）に示すように、この検査波信号Ｗ１は、上述の特定のラジオ周波数の電流が極短い時間継続するパルス状の高周波信号である。この検査波信号Ｗ１が分配器２及び整合器３を経てアンテナ４に伝達され、そこでラジオ波の検査波として被検査物１０に放射される。一方、アンテナ４は電波を受波してこの受波信号を出力する。被検査物１０が所定薬物を含んでいる場合には、被検査物１０からこの検査波に対する応答波（ＮＱＲ信号）が放出され、アンテナ４はこの応答波を受波してこの受波信号を出力する。この応答波の受波信号（応答波信号）Ｗ２は、図３（ｂ）に示すように、所定薬物からのＮＱＲ信号の減衰Ｗ２ａを含んでいる。つまり、所定薬物が検査波に共鳴してこれを吸収しその後に放出されるので、検査波が図３（ｂ）に示すように減衰する。ＮＱＲ信号の減衰Ｗ２ａはこの検査波の減衰カーブを表す信号である。従って、被検査物１０が所定薬物を含んでいない場合には、アンテナ４の受波信号は応答波信号Ｗ２（及びＮＱＲ信号の減衰Ｗ２ａ）を含んではいない。この応答波信号Ｗ２は増幅器５で増幅されて受信回路６に入力される。この受波信号Ｗ２は、元の検査波が変調されたものであるので、受信回路６は、入力された信号を位相検波して、この応答波信号Ｗ２を検出する。そして、これをＡ／Ｄ変換して制御計測装置７に出力する。制御計測装置７では、入力される応答波信号Ｗ２をウェーブレット変換器１２がウェーブレット変換し、このウェーブレット変換された応答波信号Ｗ２を高速フーリエ変換器１３が高速フーリエ変換して、その周波数スペクトルを演算する。被検査物１０が所定薬物を含んでいる場合には、応答波信号Ｗ２がＮＱＲ信号の減衰Ｗ２ａを含んでいて、図３（ｃ）に示すように、この周波数スペクトルにおいて、当該ＮＱＲ信号の減衰Ｗ２ａが共鳴周波数ｆ０にピークとして現われる。この共鳴周波数ｆ０は薬物（化学物質）に固有のものである。そこで、制御計測装置７の判定器１４は、所定薬物に固有の共鳴周波数ｆ０の信号強度が所定レベル以上であるか否かにより、被検査物１０が所定薬物を含んでいるか否か判定する。そして、この判定結果を制御器１５に入力する。制御器１５は、この判定結果を表示器１８に表示する。この判定結果が、被検査物１０が所定薬物を含んでいるという判定結果である場合には、制御器１５は、警報器１７によってその旨警報する。一方、この間に被検査物１０はベルトコンベア９上を移動しており、やがて検査領域２０の外に出てそこで取り出される。そして、次の被検査物１０がベルトコンベア９上に載置され次の検査が行われる。以上の動作が繰り返えされた後、検査員が操作盤１６を操作して所定の指令を入力すると、ベルトコンベア９が停止する。
First, when the inspector operates the
次に、信号処理器１１の動作を詳しく説明する。
Next, the operation of the
信号処理器１１を構成するウェーブレット変換器１２は、応答波信号Ｗ２をウェーブレット変換する。このウェーブレット変換は、直交基底関数としてドベシーの８次ウェーブレット関数を用いて行う。ドベシーの８次ウェーブレット関数については、下記文献を参照されたい。
The
I.Daubechies:"The wavelet transform, time-frequency localization and signal an alysis", IEEE Trans. Information Theory, vol.36, pp.961-1004, (Sep.1990)
応答波信号Ｗ２の信号空間において、Ｖnをスケーリング関数φn,kで張られるＬ2の線形部分空間とし、Ｗnをウェーブレット変換Ψn,kで張られる部分空間とすると、ＮＱＲ信号Ｗ２ａの局在する空間はＷ7であり、ノイズをかなり除去できていることが本発明者等の実験で判明した。このＷ7は下式によって示される。
I. Daubechies: "The wavelet transform, time-frequency localization and signal an alysis", IEEE Trans. Information Theory, vol.36, pp.961-1004, (Sep.1990)
In the signal space of the response wave signal W2, if V n is an L 2 linear subspace spanned by the scaling function φ n, k and W n is a subspace spanned by the wavelet transform Ψ n, k , the NQR signal W2a The localized space is W 7 , and it has been found through experiments by the present inventors that noise can be considerably removed. This W 7 is expressed by the following equation.
次に、ドベシーの８次ウェーブレット関数を用いたウェーブレット変換（以下、ドベシーウェーブレット変換という）のランダムノイズ除去能力について説明する。 Next, the random noise removal capability of wavelet transform (hereinafter referred to as “Dovesy wavelet transform”) using the Dovecy 8th-order wavelet function will be described.
本発明者等は、検査波放射１回分の応答波信号Ｗ２からノイズを除去してＮＱＲ信号Ｗ２ａを抽出すべくそれに適した信号処理方法を模索した。この模索の過程でウェーブレット変換に着目した。そして、各種のウェーブレット直交基底関数を適用し、高次基底関数については各次数の基底を適用するように試行錯誤して、好適なものを探した。その結果、上述のドベシーの８次ウェーブレット関数が最もＳ／Ｎ比を高くできることが判明した。 The present inventors have sought a signal processing method suitable for extracting the NQR signal W2a by removing noise from the response wave signal W2 for one inspection wave radiation. We focused on the wavelet transform during this exploration process. Then, various wavelet orthogonal basis functions were applied, and for high-order basis functions, a suitable one was searched by trial and error so that each order basis was applied. As a result, it was found that the above-mentioned Dovecy 8th-order wavelet function has the highest S / N ratio.
このＮＱＲ信号抽出実験ついて説明する。本発明者等は、実験用の疑似爆薬物質として、爆薬ヘキソーゲン（ＲＤＸ：Ｃ3Ｈ6Ｎ6Ｏ6）の原料物質であるＨＭＴ（ヘキサメチンテトラミン：Ｃ6Ｈ12Ｎ4）を用いた。このＨＭＴの核四極共鳴周波数ｆ０はＲＤＸと同様の周波数帯にあるので、ＮＱＲ信号抽出実験の疑似爆薬物質として好適である。このＨＭＴ５００ｇについて所定回数の検査波を放射してその応答波信号を計測し、この計測した応答信号に対して所定の信号処理を行ってその結果を評価した。 The NQR signal extraction experiment will be described. The present inventors used HMT (hexamethine tetramine: C 6 H 12 N 4 ), which is a raw material of explosive hexogen (RDX: C 3 H 6 N 6 O 6 ), as an experimental explosive substance. Since the nuclear quadrupole resonance frequency f0 of this HMT is in the same frequency band as that of RDX, it is suitable as a pseudo explosive substance for NQR signal extraction experiments. A response wave signal was measured by radiating a predetermined number of inspection waves with respect to the HMT 500g, a predetermined signal processing was performed on the measured response signal, and the result was evaluated.
図４（ａ）〜（ｆ）は信号のノイズ除去処理を示す波形図であって、（ａ）はノイズ除去処理をしていない応答波信号中のＮＱＲ信号を示す波形図、（ｂ）は２００回積算処理した応答波信号中のＮＱＲ信号を示す波形図、（ｃ）は２００回積算処理したバックグランドのアンテナ受波信号を示す波形図、（ｄ）はノイズ除去処理をしていない応答波信号をドベシーウェーブレット変換してその第７階層空間Ｗ7から取り出した信号を示す波形図、（ｅ）は２００回積算処理した応答波信号をドベシーウェーブレット変換してその第７階層空間Ｗ7から取り出した信号を示す波形図、（ｆ）は２００回積算処理したバックグランドのアンテナ受波信号をドベシーウェーブレット変換してその第７階層空間Ｗ7から取り出した信号を示す波形図である。 4A to 4F are waveform diagrams showing signal noise removal processing, where FIG. 4A is a waveform diagram showing an NQR signal in a response wave signal not subjected to noise removal processing, and FIG. Waveform diagram showing NQR signal in response wave signal subjected to 200-time integration processing, (c) is a waveform diagram showing a background antenna reception signal subjected to 200-time integration processing, and (d) is a response without noise removal processing. FIG. 6E is a waveform diagram showing a signal extracted from the seventh hierarchical space W 7 by Dovecy wavelet transformation of the wave signal; FIG. waveform diagram showing a signal extracted from 7, in waveform diagram showing a signal taken out from the seventh hierarchy space W 7 and Dobe sea wavelet transform (f) the antenna received signals of the background was 200 times integration processing That.
図４（ａ）に示すように、信号処理をしていない応答波信号中のＮＱＲ信号は、ランダムなノイズに埋もれていて、その波形が判然としない。図４（ｂ）に示すように、これを２００回積算処理（コヒーレント積分）すると、ノイズが相殺されて低減され、ＮＱＲ信号の波形がかなりはっきりする。比較のために、ＨＭＴが存在しない状態におけるバックグランドのアンテナ受波信号を２００回積算処理したものを示すと、図４（ｃ）に示すように、一定値を中心に小幅に変動する波形の信号となる。 As shown in FIG. 4A, the NQR signal in the response wave signal not subjected to signal processing is buried in random noise, and its waveform is not clear. As shown in FIG. 4B, when this is integrated 200 times (coherent integration), noise is canceled out and reduced, and the waveform of the NQR signal becomes quite clear. For comparison, when a background antenna reception signal in the state where no HMT is present is integrated 200 times, as shown in FIG. 4C, a waveform that fluctuates slightly around a constant value is shown. Signal.
一方、信号処理をしていない応答波信号（図４（ａ）に示すＮＱＲ信号を含む信号）をドベシーウェーブレット変換して、その第７階層空間Ｗ7に局在する信号を取り出すと、図４（ｄ）に示すような波形の信号が得られる。この取り出した信号が計測した応答波信号中のＮＱＲ信号を示すことについては、理論上の裏づけが無いので、これを検証する必要がある。そこで、２００回積算処理した応答波信号をドベシーウェーブレット変換して、その第７階層空間Ｗ7に局在する信号を取り出すと、図４（ｅ）に示すような波形の信号が得られる。また、２００回積算処理したバックグランドのアンテナ受波信号をドベシーウェーブレット変換して、その第７階層空間Ｗ7に局在する信号を取り出すと、図４（ｆ）に示すような波形の信号が得られる。 On the other hand, when a response wave signal not subjected to signal processing (a signal including the NQR signal shown in FIG. 4A) is subjected to Dovecy wavelet transform and a signal localized in the seventh hierarchical space W 7 is extracted, FIG. A signal having a waveform as shown in 4 (d) is obtained. It is necessary to verify that the extracted signal indicates the NQR signal in the measured response wave signal because there is no theoretical support. Therefore, when the response wave signal subjected to the 200-time integration process is subjected to Dovecy wavelet transform and a signal localized in the seventh hierarchical space W 7 is extracted, a signal having a waveform as shown in FIG. 4E is obtained. Further, when a background antenna received signal subjected to the integration processing 200 times is subjected to Dovecy wavelet transform to extract a signal localized in the seventh hierarchical space W 7 , a signal having a waveform as shown in FIG. Is obtained.
図４（ｆ）の信号波形を図４（ｃ）の信号波形と比較すると、図４（ｆ）の信号波形は、図４（ｃ）の信号からランダムノイズが除去された信号の波形を表していることが明らかである。また、図４（ｅ）の信号波形を図４（ｂ）の信号波形と比較すると、図４（ｅ）の信号波形は、図４（ｂ）の信号からランダムノイズが除去された信号の波形を表していることが明らかである。よって、図４（ｄ）の信号波形は、図４（ａ）の信号からランダムノイズが除去された信号の波形を表していることが明らかである。そして、図４（ｄ）の信号波形を図４（ｅ）の信号波形と比較すると明らかなように、図４（ｄ）の信号波形は、ある程度ノイズを含んでいるが、ＮＱＲ信号を抽出できていることが判る。よって、検査波に対するＨＭＴの応答信号を積算処理しないでドベシーウェーブレット変換すると、その第７階層空間Ｗ7に、かなりランダムノイズが除去されたＮＱＲ信号が局在していて、これを取り出すことにより、ＮＱＲ信号を抽出できることが判明した（検証された）。 Comparing the signal waveform of FIG. 4 (f) with the signal waveform of FIG. 4 (c), the signal waveform of FIG. 4 (f) represents the waveform of a signal obtained by removing random noise from the signal of FIG. 4 (c). It is clear that Further, when the signal waveform of FIG. 4E is compared with the signal waveform of FIG. 4B, the signal waveform of FIG. 4E is a waveform of a signal obtained by removing random noise from the signal of FIG. 4B. It is clear that Therefore, it is clear that the signal waveform in FIG. 4D represents the waveform of a signal obtained by removing random noise from the signal in FIG. 4D, the signal waveform of FIG. 4D contains noise to some extent, but it is possible to extract the NQR signal, as is apparent from the comparison of the signal waveform of FIG. 4D with the signal waveform of FIG. You can see that Therefore, when the Dovecy wavelet transform is performed without integrating the response signal of the HMT with respect to the inspection wave, the NQR signal from which the random noise is considerably removed is localized in the seventh hierarchical space W 7. It has been found that the NQR signal can be extracted (verified).
次に、このようにして抽出されるＮＱＲ信号のＳ／Ｎ比について説明する。 Next, the S / N ratio of the NQR signal extracted in this way will be described.
図５（ａ）〜（ｆ）は高速フーリエ変換された信号の周波数スペクトルを示す図であって、（ａ）はノイズ除去処理をしていない応答波中のＮＱＲ信号の周波数スペクトル示す図、（ｂ）は２００回積算処理した応答波信号中のＮＱＲ信号の周波数スペクトル示す図、（ｃ）は２００回積算処理したバックグランドのアンテナ受波信号の周波数スペクトル示す図、（ｄ）はノイズ除去処理をしていない応答波信号をドベシーウェーブレット変換してその第７階層空間Ｗ7から取り出した信号の周波数スペクトル示す図、（ｅ）は２００回積算処理した応答波信号をドベシーウェーブレット変換してその第７階層空間Ｗ7から取り出した信号の周波数スペクトル示す図、（ｆ）は２００回積算処理したバックグランドのアンテナ受波信号をドベシーウェーブレット変換してその第７階層空間Ｗ7から取り出した信号の周波数スペクトル示す図である。 FIGS. 5A to 5F are diagrams showing the frequency spectrum of the signal subjected to the fast Fourier transform, and FIG. (b) is a diagram showing the frequency spectrum of the NQR signal in the response wave signal subjected to 200-time integration processing, (c) is a diagram showing the frequency spectrum of a background antenna reception signal subjected to 200-time integration processing, and (d) is a noise removal processing. FIG. 5E is a diagram showing the frequency spectrum of a signal extracted from the seventh hierarchical space W 7 after the response wave signal that has not been subjected to Dovecy wavelet transform, and FIG. FIG. 5F is a diagram showing the frequency spectrum of a signal extracted from the seventh hierarchical space W 7, and FIG. FIG. 7 is a diagram showing a frequency spectrum of a signal extracted from the seventh hierarchical space W 7 by wavelet transform.
図５（ａ）〜（ｃ）は、図４（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ対応しており、図５（ｄ）〜（ｆ）は、図４（ｄ）〜（ｆ）にそれぞれ対応している。また、図５（ａ），（ｂ），（ｄ），（ｅ）において、最も高いピークがＮＱＲ信号の中心周波数を示しており、この中心周波数はＨＭＴの核四極共鳴周波数ｆ０に等しい。また、これらの図において、Ｓは信号のレベルを示し、Ｎはノイズのレベルを示す。 5 (a) to (c) correspond to FIGS. 4 (a) to (c), respectively, and FIGS. 5 (d) to (f) correspond to FIGS. 4 (d) to (f), respectively. is doing. 5 (a), (b), (d), and (e), the highest peak indicates the center frequency of the NQR signal, and this center frequency is equal to the nuclear quadrupole resonance frequency f0 of the HMT. In these drawings, S indicates a signal level, and N indicates a noise level.
まず、図５（ａ）と図５（ｄ）とを比較すると、図５（ａ）の周波数スペクトルにおいては、Ｓ／Ｎ比は２．２ｄＢであり、これは所定薬物を確実に検知できると考えられるＳ／Ｎ（以下、検知基準Ｓ／Ｎ比という）である３ｄＢを満足しない。一方、図５（ｄ）の周波数スペクトルにおいては、Ｓ／Ｎ比は６．５ｄＢであり、これは検知基準Ｓ／Ｎ比である３ｄＢを満足する。 First, when FIG. 5 (a) is compared with FIG. 5 (d), in the frequency spectrum of FIG. 5 (a), the S / N ratio is 2.2 dB, which means that a predetermined drug can be detected reliably. It does not satisfy 3 dB which is a possible S / N (hereinafter referred to as a detection reference S / N ratio). On the other hand, in the frequency spectrum of FIG. 5D, the S / N ratio is 6.5 dB, which satisfies the detection reference S / N ratio of 3 dB.
よって、検出されたＮＱＲ信号をドベシーウェーブレット変換することによって、Ｓ／Ｎ比が十分実用可能な程度となるレベルにまでそのノイズを低減することができる。つまり、ドベシーウェーブレット変換は、生のＮＱＲ信号に対して十分なノイズ除去能力を有していると言える。 Therefore, the noise can be reduced to a level at which the S / N ratio is sufficiently practical by subjecting the detected NQR signal to Dovecy wavelet transform. That is, it can be said that the Dovecy wavelet transform has a sufficient noise removal capability for a raw NQR signal.
次に、図５（ｄ）を図５（ｅ），図５（ｆ）と比較すると、図５（ｅ）及び図５（ｆ）は２００回積算処理した応答波信号をドベシーウェーブレット変換したものの周波数スペクトルを示しているが、図５（ａ）の周波数スペクトル比べて、特にＳ／Ｎ比は向上していない（正確にはむしろ低下している）。 Next, when FIG. 5 (d) is compared with FIGS. 5 (e) and 5 (f), FIGS. 5 (e) and 5 (f) are obtained by performing Dovecy wavelet transform on the response wave signal that has been integrated 200 times. Although the frequency spectrum of the thing is shown, the S / N ratio is not particularly improved (exactly, rather lowered) as compared with the frequency spectrum of FIG.
よって、ドベシーウェーブレット変換は、生のＮＱＲ信号のノイズを除去するために用いてこそ、意義があると言える。 Therefore, it can be said that the Dovecy wavelet transform is meaningful only when it is used to remove noise of a raw NQR signal.
従って、ドベシーウェーブレット変換を用いたノイズ除去処理は、検査波放射１回分の応答波信号Ｗ２からノイズを除去してＮＱＲ信号Ｗ２ａを抽出することに特に適した信号処理であると言える。 Therefore, it can be said that the noise removal process using the Dovecy wavelet transform is a signal process particularly suitable for removing the noise from the response wave signal W2 for one inspection wave radiation and extracting the NQR signal W2a.
［効果］
以上に説明した本実施の形態によれば、応答波信号をドベシーウェーブレット変換してノイズを除去することにより、検査波を被検査物に１回放射するだけで被検査物が所定薬物を含むか否か確実に判定（検査）することができる。
[effect]
According to the present embodiment described above, the test object includes the predetermined drug only by radiating the test wave once to the test object by removing noise by performing Dovecy wavelet transform on the response wave signal. It is possible to reliably determine (inspect) whether or not.
この場合、１回の検査時間、すなわち、検査波を放射してから被検査物が所定薬物を含むか否を判定するまでに要する時間は約０．１秒である。この０．１秒の間の被検査物１０の移動距離（ベルトコンベア９の無端ベルトの移動距離）は１．２５ｃｍであり、電磁気的に判定誤差を生じる距離ではなく、また、被検査物（手荷物）の自他の区別上問題を生じる距離でもない。それ故、本実施の形態によれば、大量の被検査物を連続して流すことができる。 In this case, the time required for one test, that is, the time required to determine whether or not the test object contains a predetermined drug after emitting the test wave is about 0.1 seconds. The moving distance of the object to be inspected 10 during this 0.1 second (the moving distance of the endless belt of the belt conveyor 9) is 1.25 cm, and is not a distance that causes an electromagnetic determination error. It is not a distance that causes a problem in distinguishing between self and others. Therefore, according to the present embodiment, a large amount of inspection objects can be continuously flowed.
本発明のＮＱＲ検査用信号処理器は、ＮＱＲ検査装置の信号処理器として有用である。 The signal processor for NQR inspection of the present invention is useful as a signal processor of an NQR inspection apparatus.
本発明のＮＱＲ検査装置は、航空機の手荷物検査装置等として有用である。 The NQR inspection device of the present invention is useful as an aircraft baggage inspection device or the like.
１ 送信回路
２ 分配器
３ 整合器
４ アンテナ
５ 増幅器
６ 受信回路
７ 制御計測装置
８ 電磁波シールド
９ ベルトコンベア
１０ 被検査物
１１ 信号処理器
１２ ウェーブレット変換器
１３ 高速フーリエ変換器
１４ 判定器
１５ 制御器
１６ 操作盤
１７ 警報器
１８ 表示器
２０ 検査領域
１００ ＮＱＲ検査装置
Ｗ１ 検査波信号
Ｗ２ 応答波信号（ＮＱＲ信号）
Ｗ２ａ ＮＱＲ信号の減衰部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Attenuation part of W2a NQR signal
Claims (3)
前記応答波信号をウェーブレット変換するウェーブレット変換手段と、
前記ウェーブレット変換された前記応答波信号を高速フーリエ変換して該応答波信号の周波数スペクトルを演算する高速フーリエ変換手段と、備え、
前記ウェーブレット変換手段は、直交基底関数としてドベシーの８次ウェーブレット関数を用いて前記応答波信号をウェーブレット変換する、ＮＱＲ検査用信号処理器。 A test wave having a predetermined radio frequency is radiated from the antenna to the inspection object, and a response wave emitted from the inspection object is received by the antenna in response to the inspection wave. Signal processing in the NQR test for testing whether or not the test object contains a predetermined drug based on the signal level of a predetermined nuclear quadrupole resonance frequency in the frequency spectrum of the response wave signal. A signal processor used to
Wavelet transform means for wavelet transforming the response wave signal;
Fast Fourier transform means for calculating a frequency spectrum of the response wave signal by performing a fast Fourier transform on the response wave signal subjected to the wavelet transform,
The NQR inspection signal processor, wherein the wavelet transform unit performs wavelet transform on the response wave signal using a Dovecy 8th-order wavelet function as an orthogonal basis function.
コイルから成り、その内部空間を通過する被検査物に前記送信器から出力される検査波信号に応じた検査波を放射し、この検査波に対し前記被検査物から放出される応答波を受波するアンテナと、
前記アンテナの電気出力から前記応答波の受波信号（以下、応答波信号）を検出する受信器と、
前記受信器で検出された前記応答波信号をウェーブレット変換するウェーブレット変換手段と、
前記ウェーブレット変換された前記応答波信号を高速フーリエ変換して該応答波信号の周波数スペクトルを演算する高速フーリエ変換手段と、
前記応答波信号の周波数スペクトルにおける所定の核四極共鳴周波数の信号レベルに基づいて前記被検査物が所定薬物を含むか否かを判定する判定手段と、を備え、
前記ウェーブレット変換手段は、直交基底関数としてドベシーの８次ウェーブレット関数を用いて前記応答波信号をウェーブレット変換する、ＮＱＲ検査装置。 A transmitter that outputs a test wave signal of a predetermined radio frequency;
A test wave corresponding to a test wave signal output from the transmitter is radiated to an inspection object comprising a coil and passing through the internal space, and a response wave emitted from the inspection object is received in response to the inspection wave. A wave antenna,
A receiver for detecting a received signal of the response wave (hereinafter referred to as a response wave signal) from the electrical output of the antenna;
Wavelet transform means for wavelet transforming the response wave signal detected by the receiver;
Fast Fourier transform means for calculating a frequency spectrum of the response wave signal by performing a fast Fourier transform on the response wave signal subjected to the wavelet transform;
Determination means for determining whether or not the test object contains a predetermined drug based on a signal level of a predetermined nuclear quadrupole resonance frequency in the frequency spectrum of the response wave signal,
The NQR inspection apparatus, wherein the wavelet transform unit performs wavelet transform on the response wave signal using a Dovecy 8th-order wavelet function as an orthogonal basis function.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008115931A JP2009264971A (en) | 2008-04-25 | 2008-04-25 | Signal processor for nqr inspection and nqr inspection device using the same |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490618C2 (en) * | 2011-01-18 | 2013-08-20 | ФГОУ ВПО Российский государственный университет имени И. Канта | Method of detecting nuclear quadrupole resonance and nuclear magnetic resonance signals |
-
2008
- 2008-04-25 JP JP2008115931A patent/JP2009264971A/en active Pending
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