KR100948104B1 - 위험물 탐지기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 위험물 탐지기에 관한 것이다.
본 발명은 공항, 항만, 각종 회의장 및 각종 스포츠 경기장 등과 같이 테러에 대한 위험성이 있는 장소에서 출입자가 소지하게 되는 플라스틱 또는 패트병에 담겨진 피측정물 즉 안전물질 또는 위험물 및 유해물질을 위험물 탐지기로 접촉하여 탐지기로부터 전자파를 복사하여 피측정물로부터 반사되어 수신되는 전자파로 피측정물의 유전율을 분석하고 판단하여 안전물질 또는 위험물 및 유해물질임을 손쉽게 탐지해 냄으로써, 위험물 및 유해물질로 인한 테러 방지는 물론 시설물 및 인명을 안전하게 보호할 수 있게 되는 것이다.
위험물, 탐지기, 전자파, 유전율
Description
도 1은 본 발명의 위험물 탐지기의 정면도 및 측면도
도 2는 본 발명의 위험물 탐지기의 전체 불록도
도 3은 본 발명의 위험물 탐지기의 메뉴설정시 표시도
도 4는 본 발명의 위험물 탐지기의 위험물 탐지시 표시도
도 5는 본 발명의 위험물 탐지기의 수신 파형도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10; 피측정물 20; 표시부
21; 전원부 22; 임펄스발생부
23; 임펄스증폭부 24; 송신안테나
25; 수신안테나 26; 수신처리부
27; 신호분석처리부 30; 손잡이
31; 작동스위치
본 발명은 위험물 탐지기에 관한 것으로, 상세하게는 전자파를 탐지대상인 피측정물에 복사하고 반사되어 수신되는 전자파로 유전율을 판단하여 위험물 또는 유해물질을 탐지하는 위험물 탐지기에 관한 것이다.
최근 들어 세계적으로 종교문제, 인종차별, 무역 및 스포츠 마찰 등이 발생하면서 공항과 항만, 각종 회의장 및 각종 스포츠 경기장에는 여행객, 관중, 선수들을 테러하는 행위가 점점 빈번해 지고 있어, 상기 발생 될 수 있는 테러를 사전에 방지하기 위하여 위험물을 탐지할 수 있는 탐지기의 설치가 급증하게 되었다.
상기 탐지기는 크게 두 가지로 분리되는데, 경관이나 안전요원이 휴대하여 출입자의 금속류 소지 여부를 검색하는 휴대용 금속탐지기와, 게이트 형태의 구조물을 통해 출입자를 차례로 통과시킴에 따라 소지한 금속을 탐지해 내는 게이트 검색기가 널리 보급되어 있는 실정이다.
그리고 상기 금속탐지기는 자력선을 발생하여 발생 된 자력선이 금속성 물질의 유무에 따라 변화되는 성질을 이용하여 총기 또는 기타 금속성 위험물을 탐지해 내는 장치로서, 총기류 등의 금속성 물질의 위험물 반입을 사전에 차단하게 된다.
그러나 상기 금속탐지기는 금속을 탐지하는 데는 별다른 문제가 없으나, 금속성 물질이 아닌, 액체성분, 플라스틱 폭탄 등은 근본적으로 탐지하기가 곤란하므로 급변하는 테러양상에 대비하기가 어려운 문제점이 있어, 이를 위해 다수의 경관 또는 안전요원이 일일이 출입자를 검문, 검색해야 하는 부담이 있다.
최근에 폭발물의 불법 사용뿐만 아니라 위험물 및 유해 물질과 같은 금지 품목의 운송이 끊임없이 증가되면서 폭발물 등의 유해물질을 개인적으로 은닉 또는 수화물 등에 위장하여 교묘한 방법으로 반입되고 있다.
그러나 모든 폭발물 또는 위험물 및 유해물질의 밀반입을 검색하거나 방지하는 것은 불가능하며, 현재 사용되고 있는 유해물질 검색방법은 주로 X-선 검색법이나 탐색견 등에 의존하고 있으며, 최근 테러에 대한 위협이 급진적으로 늘어가는 시점에서 폭발물, 화학무기 및 유해 물질을 검색하는 방법은 고도로 훈련된 검색견에서부터 고도의 정교한 검색장치가 개발되어 있으나, 이 또한 유해물질이 잘 밀폐된 용기에 담겨 있는 경우에는 적용할 수 없는 단점이 있다.
최근에 일반 장난감 같이 원하는 형태로 꾸며질 수 있는 플라스틱 폭약 또는 플라스틱 용기에 위험물 및 유해물질(액체)출현과 같은 제조기술의 발달로 인하여 X-선 검색법과 같은 투시 영상을 통해 검색하는 방법으로도 검색이 어려워지고 있는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 피측정물에 전자파를 송신하여 반사되어 수신되는 전자파의 분석 및 판단으로 위험물을 간단하게 탐지해 낼 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 위험물 및 유해물질에 대한 전문적인 지식이 없는 안전요원이라도 손쉽게 위험물을 탐지할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 장소 및 휴대에 구애받지 않고 위험물 및 유해물질을 탐지하게 되어 테러 위험을 사전에 방지는 물론 시설물 및 인명을 안전하게 보호하는데 있다.
상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 필요한 구동전압을 공급하는 전원부; 상기 전원부로부터 공급된 전압으로 주기적으로 소정의 펄스를 발생하는 임펄스발생부; 상기 임펄스발생부에서 발생된 임펄스를 송신 가능한 크기로 증폭하는 임펄스증폭부; 상기 임펄스증폭부에서 증폭된 임펄스를 전자파로 피측정물에 발사하는 송신안테나; 상기 피측정물에서 반사되는 전자파를 수신하는 수신안테나; 상기 수신안테나에서 수신된 전자파를 수신 처리하는 수신처리부; 상기 수신처리부에서 수신 처리된 전자파를 분석하여 위험물 및 유해물질 인가를 판단 처리하는 신호분석처리부; 및 상기 신호분석처리부에서 판단된 결과를 표시하는 표시부;를 포함하고, 상기 신호분석처리부는, 소정의 프로그램과 피 측정물의 유전율에 따른 데이터 값이 저장된 메모리와, 상기 메모리를 통해서 연산 및 제어하고 제어된 신호를 출력하는 중앙처리장치를 포함한다.
이하 첨부되는 도면에 의거 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 위험물 탐지기의 정면도 및 측면도로서, 상기 위험물 탐지기는 전방 내부에 피측정물(10)과 접촉되어 소정의 전자파를 송신하여 반사되는 전자파를 수신하는 송신안테나(24)와 수신안테나(25)가 장착 형성되고, 중앙의 외부에는 수신안테나(25)에서 수신된 피측정물의 분석결과를 표시하는 표시부(20)가 구비되고, 후방에는 파지가 용이하도록 손잡이(30)와 작동스위치(31)를 구비하게 된다.
도 2는 본 발명의 위험물 탐지기의 전체 회로 불록도이고, 도 3은 본 발명의 위험물 탐지기의 메뉴설정시 표시도이며, 도 4는 본 발명의 위험물 탐지기의 위험물 탐지시 표시도이고, 도 5는 본 발명의 위험물 탐지기의 수신 파형도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 위험물 탐지기는 내부의 인쇄회로기판상에 전원부(21), 임펄스발생부(22), 임펄스증폭부(23), 송신안테나(24), 수신안테나(25). 수신처리부(26), 신호분석처리부(27)로 구성된다.
상기 전원부(21)는 전자파 생성에 필요한 구동전압을 발생하게 되며, 상기 전원부(21)는 충전 가능한 충전 밧테리(211)와, 상기 충전 밧테리(211)로부터 충전전압을 받아 12V 그리고 70V를 발생하는 전원공급부(212)로 구성된다.
상기 임펄스발생부(22)는 상기 전원부(21)로부터 공급된 전압을 받아 주기적으로 소정의 펄스를 발생하게 되며, 상기 임펄스발생부(22)는 다이오드의 순간적 역방향 도통 특성을 이용하거나 또는 저항 및 커패시터로 구성된 미분회로로 구성하게 된다.
상기 임펄스증폭부(23)는 상기 임펄스발생부(22)에서 발생된 임펄스를 송신 가능한 크기로 증폭하게 되며, 상기 임펄스증폭부(23)는 트랜지스터 또는 연산증폭기로 증폭하게 된다.
상기 송신안테나(24)는 상기 임펄스증폭부(23)에서 증폭된 임펄스를 피측정물(10)에 소정의 주기 마다 전자파를 복사하게 된다.
상기 피측정물(10)은 위험물 및 유해물질로서, 플라스틱 용기 또는 패트병에 담겨지는 휘발성 인화물질(휘발유, 신나, 메칠알콜, 솔벤트, 톨루엔, 시클로헥산, 에탄올, 메탄올, 백등유, 에틸알콜, 파라핀 리퀴드, 이소프로필알콜, 아세톤, 벤젠, 라이터오일, 유동파라핀, 클리세린 등)이 된다.
상기 피측정물(10)의 안전물로서 플라스틱 용기 또는 패트병에 담겨진 음료(청량음료, 과일쥬스, 커피, 우유 등)이 된다.
상기 수신안테나(25)는 상기 피측정물(10)에서 복사된 전자파가 반사되는 반사파를 수신하게 된다.
상기 수신처리부(26)는 상기 수신안테나(25)를 통해서 수신된 전자파를 임펄스발생부(22)의 임펄스를 기준하여 불필요한 펄스를 제거하게 되며, 상기 수신처리부(26)는 필터로 구성하게 된다.
상기 신호분석처리부(27)는 상기 수신처리부(26)에서 처리된 전자파를 기 설정된 소정의 프로그램에 의해 유전율을 분석하고, 이 분석된 유전율이 기 저장되어 있는 위험물 또는 유해물질에 해당하는 유전율 인가로 판단하게 되며, 상기 신호분석처리부(27)는 소정의 프로그램과 피 측정물의 유전율에 따른 데이터 값이 저장된 메모리(RAM,ROM)와, 상기 메모리(RAM,ROM)로부터 소정의 프로그램을 받아 유전율을 분석하고 분석된 유전율을 연산 및 제어하여 제어된 신호를 출력하는 중앙처리장치(CPU)로 구성된다.
상기 표시부(20)는 상기 신호분석처리부(27)에서 판단된 결과를 표시하게 되며, 상기 표시부(20)는 터치 패널로 구성되고, 도 3에 도시한 바와 같이, 위험물 또는 유해물질 측정시, 메뉴를 설정하게 되며, 상기 피측정물(10)의 결과를 도 4에 도시한 바와 같이, 위험물 및 유해물질 판단시 " 폭발 ", 안전물질로 측정시 " 스마일 "로 간단히 표시하게 된다.
상기 표시부(20)는 상기 신호분석처리부(27)에서 판단된 결과를 표시하게 되며, 상기 표시부(20)는 터치 패널로 구성되고, 도 3에 도시한 바와 같이, 위험물 또는 유해물질 측정시, 메뉴를 설정하게 되며, 상기 피측정물(10)의 결과를 도 4에 도시한 바와 같이, 위험물 및 유해물질 판단시 " 폭발 ", 안전물질로 측정시 " 스마일 "로 간단히 표시하게 된다.
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상기와 같이 구성되는 본 발명은 검색을 요하는 장소, 즉 공항, 항만, 각종 회의장 및 각종 스포츠 경기장을 출입하는 여행객, 관중에 대하여 시설에 안전 및 인명을 보호하기 위하여 검문, 검색 실행 후 출입을 허락하게 되는데, 이때 검문 검색시에는 위험물 또는 유해물질을 소지하고 있는가를 검색하게 된다.
따라서 검색 대상은 출입자의 신체는 물론, 휴대품에 이르기까지 일일이 검색하게 된다. 이때 검문, 검색을 피하기 위하여 폭발물 또는 유해물질을 밀폐된 플라스틱용기에 넣어 탐색을 피하거나, 또는 음료 패트병에 넣어 음료를 가장하여 반 입하는 경우가 종종 발생하게 된다.
그래서 탐지하고자 하는 패트병에 담겨져 있는 피 측정물(10)에 대한 위험물 또는 유해물질을 탐지하기 위해서는 패트병에 담겨져 있는 피 측정물(10), 즉 매체의 유전율을 측정하여 측정된 유전율로 폭발물 또는 유해물질을 탐지하게 된다.
상기 매체의 유전율을 탐지하는 방법은 위험물 탐지기의 송신안테나로부터 복사된 전자파의 점유주파수 대폭을 소정의 목적주파수 성분 이외의 주파수 성분을 선택적 제거하여 송신파의 대역을 상당히 좁게 함과 동시에 펄스 상으로 복사하고, 협대역의 전자파의 반사파를 수신안테나에서 수신하고, 수신된 전자파를 검파함으로써, 수신파형의 주기와 매질의 비 유전율과의 사이에 소정의 상관관계가 발생하게 된다. 즉, 펄스 상의 협대역 전자파는, 매질 중을 전반(傳搬)하는 과정에서, 매질의 비유전율에 상응하는 전반 속도와 감쇠율을 가진다. 게다가, 매질중의 모든 점에서 반사파가 발생하고, 바로 그 다수의 반사파의 합성에 의해 수신파가 형성된다. 이러한 다수의 반사파의 합성으로 구성된 수신파형에는, 검색대상 매질의 평균 비유전율에 대응하는 신호성분이 포함된다. 예를 들면, 이 수신파형의 각 위상마다의 주기가,검색대상 매질의 평균 유전율에 상응하여 변화하거나, 수신파의 각 위상의 노이즈 성분이, 검색대상 매질 중의 평균 유전율에 대응하게 된다. 따라서, 이러한 것들의 신호 성분에 기초하여, 검색대상 매질 중의 유전율의 변화를 관측할 수 있다.
상기 전자파를 복사하는 송신 안테나와, 복사된 전자파의 반사파를 수신하는 수신안테나를 갖추고 있는 본 발명에 따른 전자파 탐지기는, 매체 중 유전율의 측정방법에 대하여, 전자파의 전체 파형의 모든 피크 위치를 탐지하는 단계와, 각 피크 위치 간의 각 구간의 시간폭을 순차 측정하고, 유전율 변화를 다음 식,
비유전율〓(측정주기시간/기준주기시간)2×기준교정 비유전율 로부터 구하는 단계로 유전율을 탐지하게 된다.
비유전율〓(측정주기시간/기준주기시간)2×기준교정 비유전율 로부터 구하는 단계로 유전율을 탐지하게 된다.
상기와 같은 탐지방법으로 패트병에 담겨진 피 측정물(10)에 탐지시, 상기 위험물 탐지기의 표시부(20)를 작동시켜 도 3에 도시한 바와 같이, 초기화 상태에서 탐지된 결과에 대한 위험물 및 유해물질 측정시, 알림 메뉴를 설정하게 된다.
그리고 위험물 또는 유해물질의 표시 및 알림은 도 4에 도시한 바와 같이, 위험물 및 유해물질 판단시 " 폭발 " 또는 "X", 안전물질로 판단시 " 스마일 "또는 "0"으로 간단히 표시하게 된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 위험물 탐지기의 전방에 구성된 송신안테나(24)와 수신안테나(25)를 패트병인 피 측정물(10)의 접촉시킨 후, 후방의 손잡이(30)에 구비된 작동스위치(31)를 작동시키면, 전원부(21)에서는 충전밧데리(211)를 통해서 전원공급부(212)에 전압을 인가되고, 상기 전원공급부(212)에서는 인가된 전압으로 구동에 필요한 전압을 발생하여 임펄스발생부(22)에 출력하게 된다.
상기 임펄스발생부(22)에서는 주기적으로 소정의 펄스를 발생하여 임펄스증폭부(23)에 입력하게 되고, 상기 임펄스증폭부(23)에서는 송신 가능한 크기로 펄스를 증폭하여 증폭된 펄스를 송신안테나(24)를 통해서 전자파로 피 측정물(10)에 복사하게 되고, 상기 송신안테나(24)에서 복사된 전자파는 피 측정물(10)에 일부는 통과하고, 일부는 다시 반사되어 수신안테나(25)에 도 5에 도시한 바와 같은 임펄스인 전자파를 수신하게 된다.
상기 수신안테나(25)에 수신된 반사 전자파는 상기 피 측정물(10)의 매체의 유전율에 따라 다르게 반사되어 수신되게 된다.
상기 수신안테나(25)에 수신된 반사파인 전자파는 수신처리부(26)에 입력되고, 상기 수신처리부(26)에서는 입력된 전자파에 대하여 상기 임펄스발생부(22)로부터 임펄스를 받아 상기 임펄스를 기준하여 불필요한 펄스를 제거한 후 상기 신호분석처리부(27)에 입력하게 된다.
상기 신호분석처리부(27)에서는 상기 수신처리부(26)에서 처리된 전자파를 소정의 프로그램과 피 측정물(10)의 유전율에 따른 데이터 값이 저장된 메모리(RAM,ROM)와, 상기 메모리(RAM,ROM)를 통해서 연산 및 제어하고 제어된 신호를 출력하는 중앙처리장치(CPU)를 통해서 위험물인가, 안전물인가를 판단하게 되고, 상기 판단 결과는 표시부(20)를 통해서 표시하게 되는바, 이때 표시부(20)는 설정된 메뉴에 따라 위험물 및 유해물질, 휘발성 인화물질(휘발유, 신나, 메칠알콜, 솔벤트, 톨루엔, 시클로헥산, 에탄올, 메탄올, 백등유, 에틸알콜, 파라핀 리퀴드, 이소프로필알콜, 아세톤, 벤젠, 라이터오일, 유동파라핀, 클리세린 등) 판단시 " 폭발 " 이라는 표시 또는 "x" 안전물(청량음료, 과일쥬스, 커피, 우유 등)로 판단시 " 스마일 "로 간단히 표시함으로써, 전문적인 지식이 없는 안전 요원들도 간편하게 탐지해 낼 수 있게 되는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 공항, 항만, 각종 회의장 및 각종 스포츠 경기장 등과 같이 테러에 대한 위험성이 있는 장소에서 출입자가 소지하게 되는 플라스틱 또는 패트병에 담겨진 피 측정물 즉 안전물질 또는 위험물 및 유해물질을 위험물 탐지기로 접촉하여 탐지기로부터 전자파를 복사하여 피측정물로부터 반사되어 수신되는 전자파로 피측정물의 유전율을 분석하고 판단하여 안전물질 또는 위험물 및 유해물질임을 손쉽게 탐지해 냄으로써, 위험물 및 유해물질로 인한 테러 방지는 물론 시설물 및 인명을 안전하게 보호할 수 있게 되는 것이다.
Claims (5)
- 구동전압을 공급하는 전원부;상기 전원부로부터 공급된 전압으로 주기적으로 소정의 펄스를 발생하는 임펄스발생부;상기 임펄스발생부에서 발생된 임펄스를 소정의 송신이 가능한 크기로 증폭하는 임펄스증폭부;상기 임펄스증폭부에서 증폭된 임펄스를 전자파로 피측정물에 발사하는 송신안테나;상기 피측정물에서 반사되는 전자파를 수신하는 수신안테나;상기 수신안테나에서 수신된 전자파를 수신 처리하는 수신처리부;상기 수신처리부에서 수신 처리된 전자파를 분석하여 위험물인가를 판단 처리하는 신호분석처리부; 및상기 신호분석처리부에서 판단된 결과를 표시하는 표시부;를 포함하고,상기 신호분석처리부는, 소정의 프로그램과 피 측정물의 유전율에 따른 데이터 값이 저장된 메모리와, 상기 메모리를 통해서 연산 및 제어하고 제어된 신호를 출력하는 중앙처리장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 위험물 탐지기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 임펄스발생부는 다이오드의 순간적 역방향 도통 특성 또는 저항 및 커패시터로 구성된 미분회로 중 어느 하나로 구성한 것을 특징으로 하는 위험물 탐지기.
- 제 1 항에 있어서, 상기 수신처리부는 불필요한 펄스를 제거하는 필터인 것을 특징으로 하는 위험물 탐지기.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 표시부는 터치 패널로 구성한 것을 특징으로 하는 위험물 탐지기.
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