RU159783U1 - Прибор для мобильного обнаружения взрывчатых и наркотических веществ - Google Patents

Abstract

Прибор для мобильного обнаружения взрывчатых и наркотических веществ в окружающей атмосфере, состоящий из рабочего объема, воздушного насоса, люминесцирующего сенсорного элемента, источника возбуждающего люминесценцию света, оптического светофильтра, фоточувствительного элемента, к которому подключен преобразователь светового потока в электрический сигнал и блока управления с элементами индикации и визуального и звукового оповещения, отличающийся тем, что люминесцирующий сенсорный элемент выполнен съемным и расположен перпендикулярно рабочему объему, введены регулируемый усилитель и аналого-цифровой преобразователь, при этом выход преобразователя тока фотоэлемента в электрический сигнал подключен к входу регулируемого усилителя, выход усилителя соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выходы которого подключены к блоку управления, выполненного на основе микроконтроллера, к которому подключены вход управления регулируемого усилителя, источник возбуждающего света, звуковой излучатель, блок управления и индикации, вход управления насосом.

Description

Полезная модель относится к области сканирующих устройств и методов, более конкретно к системам обнаружения следовых количеств взрывчатых веществ или других контрабандных веществ, например наркотических.

Известны устройства для обнаружения взрывчатых и других контрабандных веществ:

RU 2460067 C1

Изобретение может быть использовано при создании приборов обнаружения следовых количеств взрывчатых веществ (ВВ). Способ обнаружения ВВ включает формирование на поверхности молибденового эмиттера поверхостно-ионизационного детектора оксидной пленки путем нагрева эмиттера в ламинарном потоке воздуха, стекающего с эмиттера, при установленном для анализа расходе, подачу на него воздуха и анализируемого газа и измерение ионного тока процесса ионизации, охлаждение проанализированного газа и воздуха с последующей подачей их на хемилюминесцентный индикатор и измерение люминесценции оптико-электронным способом и сравнение формы полученных сигналов измерений, при этом наличие ВВ определяется при схожей форме полученных сигналов.

US 6984524 В2

Детектор для обнаружения ВВ путем сканирования с инфракрасным лазером. С помощью оптической системы сфокусированный свет от лазера попадает на исследуемую поверхность. Интенсивность и время свечения подобраны так, чтобы вызвать десорбцию селективных молекул ВВ, которые присутствуют на поверхности исследуемого вещества, без повреждения поверхности материала. Пары ВВ попадают в реакционную камеру, содержащую жидкий щелочной люминол-содержащий раствор. Пары ВВ вступают в реакцию с раствором сопровождающуюся хемилюминесценцией. Детектор регистрирует свечение и по его интенсивности после превышения заданного порога активируется устройство сигнализации, сопровождаемое звуковым и световым сигналом.

RU 123527 U1

Лидарная система для дистанционного обнаружения паров взрывчатых веществ в атмосфере. Содержит источник возбуждающего излучения -лазерную систему - для возбуждающего люминесценцию света в воздушном пространстве, приемную оптическую систему, направляющую возбужденную световую волну в монохроматор, фоточувствительный элемент - фотоэлектронный умножитель, к которому подключена система обработки данных. Данный прибор позволяет выделить сигналы флуоресценции NO-фрагментов взрывчатых веществ, хотя и отличается тем, что монохроматор снабжен дополнительным каналом, позволяющим выделить сигналы антистоксового комбинационного рассеяния атмосферного азота и кислорода.

Они выбраны в качестве аналогов данной полезной модели.

US 6558626 В1

Известен прибор для обнаружения следовых количеств паров взрывчатых веществ, который выбран в качестве прототипа заявляемого изобретения. Прототип (фиг. 1) содержит пробозаборник, состоящий из нескольких рабочих объемов: из зоны впуска 1, где происходит изначальный забор проб анализируемого воздуха, зоны равновесия 2, где происходит уравнивание скоростей потока забираемого воздуха, зоны преконцентрирования 3, где происходит пробоподготовка с целью достижения максимальной концентрации анализируемого вещества. Далее содержится впускной клапан 4, зона обнаружения 5 и выпускной клапан 7, соединенный с воздушным насосом 8. В зоне обнаружения 5 располагается источник возбуждающего люминесценцию света 6 и сенсорный материал 9. Непосредственно у сенсорного материала 9 располагается регистрирующий фотоприемник 10, с которого сигнал в виде светового потока преобразуется в электрический сигнал в преобразователе 11 и поступает в блок управления 12.

Излучение от источника света 6 проходя через слой полимерного материала вызывает фотовозбуждение и материал начинает флуоресцировать. При контакте с анализируемым воздухом в зоне обнаружения происходит изменение интенсивности флуоресценции в присутствии нитросоединений. После прохождения через зону обнаружения полученный в результате физический сигнал (флуоресценция сенсора) принимается регистратором 10. Регистратор снабжен светофильтром, отсекающим излучение с длиной волны возбуждения источника излучения 6. Полученный физический сигнал из регистратора 10 поступает в преобразователь 11, где он преобразуется в вид, удобный для восприятия оператором (цифровое значение, световой или звуковой сигнал). Блок управления 12 служит для управления временем удержания анализируемой пробы в зоне обнаружения, управляет скоростью подачи воздуха насосом 8, а так же управляет источником излучения 6.

Прототип имеет способность обнаруживать нитросодержащие ВВ, но не позволяет обнаруживать другие виды ВВ (пероксиды, гетероциклы и т.д.), а также наркотических средств, отравляющих веществ (фосфор содержащие и др). Прототип имеет громоздкую конструкцию, состоящую из нескольких последовательно размещенных рабочих объемов, следовательно, не может быть портативным переносным прибором. Сенсорный элемент является составной частью рабочего объема и не может быть оперативно заменен при потере флуоресцентных свойств. Требуется определенное время для определения паров ВВ.

Указанные недостатки можно устранить следующим образом. Вместо нескольких рабочих объемов используется один. Сенсорный элемент является сменным (можно заменять при ухудшении чувствительности или для обнаружения конкретного типа веществ) и прокачка воздуха осуществляется сквозь него в непрерывном режиме, а не вдоль него, т.е. сенсорный элемент располагается перпендикулярно потоку продуваемого воздуха. В этом заключается одна из отличительных особенностей полезной модели. Так как, в предлагаемой ПМ сенсор располагается указанным образом, то весь продуваемый воздух пройдет через него и зарегистрируется. При этом не требуется дополнительная подготовка, очистка и прочие действия, необходимые в прототипе. Так же не требуются впускной и выпускной клапана, так как продувка воздуха осуществляется непрерывно.

Задача полезной модели: Создание мобильного прибора, который позволяет проводить процесс непрерывного обнаружения. Иметь возможность обнаруживать различные типы веществ, как взрывчатых, так и наркотических. Иметь минимальное время подготовки к работе, быть портативным мобильным прибором, иметь низкий вес.

Указанная задача решается тем, что прибор для мобильного обнаружения взрывчатых и наркотических веществ в окружающей атмосфере, состоящий из рабочего объема, воздушного насоса, люминесцирующего сенсорного элемента, источника возбуждающего люминесценцию света, оптического светофильтра, фоточувствительного элемента, к которому подключен преобразователь светового потока в электрический сигнал и блок управления с элементами индикации и визуального и звукового оповещения выполнен так, что люминесцирующий сенсорный элемент выполнен съемным и расположен перпендикулярно рабочему объему, введены регулируемый усилитель и аналого-цифровой преобразователь, при этом выход преобразователя тока фотоэлемента в электрический сигнал подключен к входу регулируемого усилителя, выход усилителя соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выходы которого подключены к блоку управления, выполненного на основе микроконтроллера, к которому подключены вход управления регулируемого усилителя, источник возбуждающего света, звуковой излучатель, блок управления и индикации, вход управления насосом.

Работа сенсорного элемента такова, что при наличии паров ВВ в продуваемом воздухе будет происходить тушение люминесценции сенсорного элемента. Для постоянства продуваемого потока воздуха необходим воздушный насос. Возможность простой смены сенсорного элемента позволяет выбирать какой типа пары требуется обнаруживать, что значительно расширяет спектр обнаруживаемых материалов от взрывчатых веществ до наркотиков. В качестве источника возбуждающего света применен светодиод, для отрезания спектра с длинами волн возбуждающего света используется оптический светофильтр, а фоточувствительным элементом является фотодиод или другой полупроводниковый фоторегистратор, например, малогабаритный твердотельный фотоэлектронный умножитель. Система обработки данных должна содержать преобразователь тока фотодиода (или твердотельного ФЭУ) в электрический сигнал. К выходу преобразователя подключен регулируемый усилитель, который необходим для подбора в процессе калибровки коэффициента преобразования фототока в электрический сигнал, подаваемый на АЦП. Это необходимо при замене сенсорного элемента, так как Сенсорные элементы имеют разную интенсивность начальной флуоресценции. К выходу регулируемого усилителя подсоединен аналого-цифровой преобразователь, цифровые выходы которого подключены к цифровым входам микроконтроллера. К микроконтроллеру подключены звуковой излучатель и блок управления и индикации. Аналого-цифровой преобразователь может быть составной частью микроконтроллера.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в применении только одного рабочего объема. Сенсорный элемент является съемным и расположен перпендикулярно рабочему объему, чем обеспечивается контакт всех паров, находящихся в воздухе с материалом сенсорного элемента, что приводит к повышению чувствительности обнаружения по сравнению с прототипом. Разные типы сенсорных элементов позволяют обнаруживать не только нитросодержащие ВВ, но и другие ВВ (пероксиды, гетероциклы и т.д.), а также наркотических средств, отравляющих веществ (фосфор содержащие и другие). Регулируемый усилитель позволяет быстро калибровать преобразовательный тракт для разных типов сенсорных элементов.

Преимущества полезной модели:

1. Прибор непрерывного действия и непосредственного (на месте и в реальном времени) обнаружения.

2. Не требует предварительной настройки.

3. Короткое время подготовки к работе.

4. Обнаружение различных взрывчатых веществ.

5. Мобильность, низкий вес, портативность. Схема прибора фиг. 2

Прибор содержит воздушный насос 8 (ВН), продувающий воздух через сенсорный элемент 9 (СЭ), источник возбуждающего флуоресценцию света 6 (ИС), фотоэлемент для регистрации интенсивности люминесценции 10 (ФЭ), светофильтр 16 (СФ), препятствующий попаданию возбуждающего света на ФЭ, преобразователь ток фотоэлеменента - напряжение 13 (ПТН), регулируемый усилитель 14 (РУ), аналого-цифровой преобразователь 15 (АЦП), микроконтроллерный блок управления 12 (МК), звуковой излучатель 17 (ЗИ), блок управления и индикации 18 (БУИ).

Прибор работает следующим образом.

ВН при работе прибора обеспечивает постоянство объема прокачиваемого воздуха через рабочий объем, в котором находится сенсорный элемент.При этом происходит возбуждение флуоресценции сенсора под действием излучения ИС.ПТН преобразует ток ФЭ, пропорциональный интенсивности света, в сигнал напряжения, наиболее подходящий для дальнейшего преобразования в АЦП. РУ применяется для дальнейшего усиления сигнала и приведения его в диапазон оптимального значения электрического сигнала, подаваемого на АЦП. Для выбора коэффициента усиления производится калибровка, предшествующая процессу обнаружения. Функционирование прибора осуществляется под управлением микроконтроллерного (МК) блока. Включение и выключение прибора, выбор режима работы, задание числовых констант, индикация и считывание информации производится посредством БУИ. На индикаторе прибора высвечивается двухуровневое меню. Верхний уровень соответствует выбору режима работы прибора, нижний - значению данного режима. Вся информация о времени проведения измерений, результатах, и их статуса (тестовые, поисковые, боевые и пр.) заносится в энергонезависимую память прибора. Имеется возможность подключения прибора к персональному компьютеру посредством интерфейса USB. В этом режиме управление прибором передается ПК и осуществляется доступ к базе данных прибора. ЗИ - является звуковым сигнализатором обнаружения ВВ и служит дополнительным индикатором этого события. ЗИ может быть как встроенным в прибор, так и подключаемым к стандартному разъему.

Claims (1)

1. Прибор для мобильного обнаружения взрывчатых и наркотических веществ в окружающей атмосфере, состоящий из рабочего объема, воздушного насоса, люминесцирующего сенсорного элемента, источника возбуждающего люминесценцию света, оптического светофильтра, фоточувствительного элемента, к которому подключен преобразователь светового потока в электрический сигнал и блока управления с элементами индикации и визуального и звукового оповещения, отличающийся тем, что люминесцирующий сенсорный элемент выполнен съемным и расположен перпендикулярно рабочему объему, введены регулируемый усилитель и аналого-цифровой преобразователь, при этом выход преобразователя тока фотоэлемента в электрический сигнал подключен к входу регулируемого усилителя, выход усилителя соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выходы которого подключены к блоку управления, выполненного на основе микроконтроллера, к которому подключены вход управления регулируемого усилителя, источник возбуждающего света, звуковой излучатель, блок управления и индикации, вход управления насосом.

   

Images