RU81333U1 - Оптическая система для выявления паров этанола - Google Patents

Оптическая система для выявления паров этанола Download PDF

Info

Publication number
RU81333U1
RU81333U1 RU2008134673/22U RU2008134673U RU81333U1 RU 81333 U1 RU81333 U1 RU 81333U1 RU 2008134673/22 U RU2008134673/22 U RU 2008134673/22U RU 2008134673 U RU2008134673 U RU 2008134673U RU 81333 U1 RU81333 U1 RU 81333U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical system
mirror
signal processing
processing system
concave mirror
Prior art date
Application number
RU2008134673/22U
Other languages
English (en)
Inventor
Анатолий Сергеевич Борейшо
Алексей Владимирович Морозов
Алексей Анатольевич Борейшо
Владимир Анатольевич Борейшо
Сергей Юрьевич Страхов
Константин Анатольевич Коновалов
Евгений Михайлович Орлов
Андрей Васильевич Трилис
Дмитрий Николаевич Васильев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Лазерные системы"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Лазерные системы" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Лазерные системы"
Priority to RU2008134673/22U priority Critical patent/RU81333U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU81333U1 publication Critical patent/RU81333U1/ru

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

Заявляемое техническое решение относится к области оптических измерений и может быть использовано в устройствах для выявления паров алкоголя в салоне движущегося автомобиля, для обеспечения безопасности дорожного движения. Задачей заявляемого технического решения является создание компактной, безопасной для глаз оптической системы для выявления паров этанола, позволяющей дистанционно выявлять водителей в стадии алкогольного опьянения, находящихся в движущемся потоке транспортных средств, с высокой степенью надежности идентификации пьяных водителей. Оптическая система включает излучающую часть, содержащую опорный и сигнальный лазеры, работающие на разных длинах волн, блок управления лазерами, приемную систему и систему обработки электрического сигнала. Поставленная задача решается за счет того, что излучающая часть оптической системы снабжена блоком сведения световых каналов опорного и сигнального лазеров, соединенным с коллиматором, обеспечивающего возможность формирования пучка лазерного излучения с апертурой не менее 2 мм, а приемное устройство выполнено в виде телескопа по двухзеркальной схеме, включающей вогнутое зеркало диаметром не менее 100 мм, выпуклое зеркало, расположенное над поверхностью вогнутого зеркала и фотоприемник, расположенный в центре вогнутого зеркала. Заявляемое устройство позволяет использовать для анализа наличия паров алкоголя излучение лазеров диффузно рассеянное от элементов салона или людей, находящихся в салоне. Конструкция оптической системы является компактной, позволяет в кратчайший срок менять направление сканирования и осуществлять зондирование через боковое и лобовое стекло салона автомобиля 1 н.п., 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Заявляемое техническое решение относится к области оптических измерений и может быть использовано в устройствах для выявления паров алкоголя в салоне движущегося автомобиля, для обеспечения безопасности дорожного движения.
Как известно, пьянство за рулем является одной из серьезнейших проблем в обеспечении безопасности дорожного движения. Для борьбы с этим опасным социальным явлением сотрудники ГИБДД оснащены приборами экспресс-контроля содержания паров этанола в выдыхаемом воздухе (алкомерами или алкотестерами). Однако эти приборы нацелены на выборочный контроль и предполагают остановку транспортного средства для обнаружения у водителей признаков алкогольного опьянения.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является оптическая система по патенту US 2003160173, включающая полупроводниковый лазер, просвечивающий салон автомобиля через боковые стекла, ретрорефлектор, стоящий по другую сторону дороги от лазера и отражающий его излучение через салон автомобиля (в обратную сторону) на приемник, находящийся рядом с лазером. Основным недостатком данной схемы является ее сложность, обусловленная обязательным наличием специального зеркального ретрорефлектора устанавливаемого на другой стороне дороги, что, в свою очередь, связано с невозможностью использования диффузно рассеивающих поверхностей в салоне автомобиля из-за малой мощности используемого полупроводникового лазера. Существенными недостатками также являются стационарность оптической системы, невозможность в кратчайший срок менять направление сканирования. При движении автомобилей в несколько рядов и (или) наличии встречного движения на пути зондирования одновременно могут присутствовать два и более автомобиля не позволяет осуществлять
сканирование нужного автомобиля. Возможно так же экранирования луча оптической системы при определенном положении пассажиров. Данная оптическая система работает только через боковые стекла, что не всегда позволяет получать информацию о состоянии водителя, так как зондирование салона автомобиля с тонированными боковыми стекла затруднено из-за высокой степени поглощения излучения лазеров в используемом спектральном диапазоне. Кроме того, разные автомобили имеют различную высоту боковых стекол, что может затруднить зондирование.
Указанные недостатки не позволяют применять оптическую систему в условиях движущегося многорядного потока транспортных средств, снижают надежность идентификации и одновременно обуславливают высокую вероятность ложного срабатывания.
Технический результат предлагаемого устройства выражается в том, что оно обеспечивает регистрацию в приемной части оптической системы, диффузно отраженного лазерного сигнала.
Задачей заявляемого технического решения является создание компактной, безопасной для глаз оптической системы для выявления паров этанола, позволяющей дистанционно выявлять водителей в стадии алкогольного опьянения в движущемся потоке транспортных средств.
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемая оптическая система, включающая излучающую часть, содержащую опорный и сигнальный лазеры, работающие на разных длинах волн, блок управления лазерами, приемную систему и систему обработки электрического сигнала, согласно полезной модели, излучающая часть снабжена блоком сведения световых каналов опорного и сигнального лазеров, соединенным с коллиматором, обеспечивающим возможность формирования пучка лазерного излучения с апертурой не менее 2 мм, а приемное устройство выполнено в виде телескопа по двухзеркальной схеме, включающей вогнутое зеркало диаметром не менее 100 мм,
выпуклое зеркало, расположенное над поверхностью вогнутого зеркало и фотоприемник, расположенный в центре вогнутого зеркала.
Принцип действия оптической системы основан на диодной лазерной спектроскопии молекул этилового спирта. Используются две длины волны: одна сигнальная, попадающая в линию поглощения этилового спирта, а другая опорная, лежащая вне линии поглощения этилового спирта. По возникающей разнице в принимаемой фотоприемником мощности опорного и сигнального лазеров делается вывод о наличии или отсутствии спирта, а по уровню возникающей разницы - о его концентрации. Наличие опорного сигнала необходимо для определения неактивного поглощения по трассе зондирования.
При работе оптической системы пучки излучения опорного и сигнального лазеров одинаковой мощности, работающих на разных длинах волн, сводятся в один пучок. При этом за счет блока сведения обеспечивается соосное распространение излучения обоих лазеров. Излучение из блока сведения направляется в коллиматор с апертурой диаметром не мене 2 мм для формирования лазерного пучка с интенсивностью, безопасной для глаза человека, и угловой расходимостью не более 3 мрад. Далее излучение направляется на салон автомобиля и рассеянное назад поступает в двухзеркальный телескоп, включающий вогнутое зеркало диаметром не менее 100 мм и выпуклое зеркало, расположенное над поверхностью первого зеркала, отражаясь от которого сигнал фокусируется в фотоприемнике, расположенным в центре вогнутого зеркала, преобразующим его в электрический сигнал. Использование вогнутого зеркала диметром не менее 100 мм обеспечивает необходимый уровень усиления оптического сигнала для срабатывания фотоприемника. Затем электрический сигнал усиливается усилителем, после чего поступает в систему обработки сигнала.
Система обработки сигнала служит для получения сигнала, представления его в цифровом виде и последующей обработки.
Система обработки сигнала при обнаружении разницы принимаемой фотоприемником мощности опорного и сигнального лазеров выдает информацию о наличии или отсутствии спирта, а по уровню возникающей разницы - о его концентрации в салоне анализируемого автомобиля.
В качестве системы обработки сигнала может выступать специальный контроллер обеспечивающий цифроаналоговое преобразование сигнала и обработку поступающей информации.
Возможности системы обработки сигнала могут быть расширены путем использования ЭВМ с платами ЦАП-АЦП и программным обеспечением для дополнительного анализа поступающей информации, например для целей статистики.
Информация из системы обработки сигнала может поступать на индикатор, обеспечивающий визуализацию результатов измерений и позволяющий сотруднику ГИБДД получить объективную оценку состояния людей находящихся в салоне движущегося автомобиля.
С целью повышения оперативности принятия решения, например остановки автомобиля с «подозрительным» водителем злоупотребившим алкоголем, полученная система обработки сигнала информация может быть передана по специальным каналам связи на посты ГИБДД и в другие службы обеспечения безопасности дорожного движения.
Новым в заявляемом устройстве является:
- использование для анализа наличия паров алкоголя излучения диффузно рассеянного от элементов салона или людей, находящихся в салоне, без применения дополнительных зеркал, устанавливаемых на другой стороне дороги.
- компактность системы, позволяющей в кратчайший срок менять направление сканирования и осуществлять зондирование через любые стекла салона автомобиля.
- использование коллиматора с апертурой диаметром не мене 2 мм для формирования лазерного пучка с интенсивностью, безопасной для глаза человека.
- использование приемного двухзеркального телескопа, построенного по схеме Максутова и включающего вогнутое зеркало диаметром не менее 100 мм и выпуклое зеркало, расположенное над поверхностью первого зеркала, служащий для увеличения количества энергии рассеянного сигнала, поступающего на фотоприемник и позволяющего повысить надежность приема сигнала.
Оптическая система для выявления паров этанола поясняется чертежом фиг.1. Схема управления оптической системой показана на фиг.2.
Оптическая система для выявления паров этанола состоит из трех основных частей: излучающей, приемной и системы обработки сигнала.
Излучающая часть включает в себя блок управления лазерами 1 и два полупроводниковых перестраиваемых лазера, опорный лазер 2 работающий на длине волны λ1 вне линий поглощения этилового спирта и сигнальный лазер 3, работающий на длине волны λ2, соответствующей спектру поглощения этилового спирта. Также в излучающей части предусмотрен блок сведения 4 излучения лазеров 1, 2 и коллиматор 5 для получения излучения нужного диаметра.
Приемная часть включает в себя приемный телескоп 6, содержащий вогнутое зеркало 7 и выпуклое малое зеркало 8, расположенное над поверхностью зеркала 7, ПИН фотоприемник 9, согласующий усилитель 10, предназначенный для усиления сигнала от фотоприемника 9.
Система обработки сигнала представляет собой контролер 11 включающий в себя АЦП (аналогово-цифровой преобразователь) 12, процессор 13, ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь) 14, модулятор включения, выключения лазеров 15.
Оптическая система для выявления паров этанола работает следующим образом: в блоке управления лазерами 1 задается необходимая температура и токи накачки для лазеров 2, 3. Излучение лазеров 2, 3 собирается блоком сведения 4 и направляется через коллиматор 5 на лобовое стекло 16 проезжающего автомобиля, попадая на элементы салона или находящихся в нем людей 17. Полученный отраженный сигнал поступает на главное зеркало 7 приемного телескопа 6, и выпуклым малым зеркалом 8 фокусируется на фотоприемник 9, где оптический сигнал преобразуется в электрический. Усилителем 10 сигнал усиливается и поступает в контроллер 11, в котором происходит обработка результатов измерения. АЦП 12 контроллера 11 производит преобразование сигнала из аналогового в цифровую форму, после чего он попадает в процессор 13. После обработки сигнала с помощью специальной программы процессором 13 контроллера 11, на экран индикатора 18 высвечивается результат проверки в виде указания на наличие/отсутствие спирта и значения его концентрации. С помощью АЦП 12 также возможно контролировать и выводить на экран индикатора 18 значение тока накачки и температуру обоих лазеров. Управляющая ЦАП 14 с помощью специальной программы позволяет управлять мощностью лазеров посредством изменения тока накачки и их температурой. Модулятор 15 дает возможность управлять включением-выключением опорного и сигнального лазеров.
Испытания опытного образца показали, что предлагаемая оптическая система позволяет выявить наличие паров этанола и установить их концентрацию в салоне движущегося автомобиля.
Таким образом, видно, что приведенные выше сведения подтверждают возможность осуществления заявляемой полезной модели, достижения указанного технического результата и решения поставленной задачи.

Claims (5)

1. Оптическая система, включающая излучающую часть, содержащую опорный и сигнальный лазеры, работающие на разных длинах волн, блок управления лазерами, приемную систему и систему обработки электрического сигнала, отличающаяся тем, что излучающая часть снабжена блоком сведения световых каналов опорного и сигнального лазеров, соединенным с коллиматором, обеспечивающим возможность формирования пучка лазерного излучения с апертурой не менее 2 мм, а приемное устройство выполнено в виде телескопа по двухзеркальной схеме, включающей вогнутое зеркало диаметром не менее 100 мм, выпуклое зеркало, расположенное над поверхностью вогнутого зеркала, и фотоприемник, расположенный в центре вогнутого зеркала.
2. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что система обработки электрического сигнала выполнена в виде контролера с цифроаналоговыми преобразователями.
3. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что система обработки электрического сигнала выполнена в виде ЭВМ, снабженной платами для цифроаналогового преобразования.
4. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что система обработки электрического сигнала обеспечивает вывод информации о наличии и концентрации алкоголя в салоне движущегося автомобиля на индикатор.
5. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что система обработки электрического сигнала обеспечивает вывод информации о наличии и концентрации алкоголя в салоне движущегося автомобиля в специальный канал связи.
Figure 00000001
RU2008134673/22U 2008-08-25 2008-08-25 Оптическая система для выявления паров этанола RU81333U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008134673/22U RU81333U1 (ru) 2008-08-25 2008-08-25 Оптическая система для выявления паров этанола

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008134673/22U RU81333U1 (ru) 2008-08-25 2008-08-25 Оптическая система для выявления паров этанола

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU81333U1 true RU81333U1 (ru) 2009-03-10

Family

ID=40529185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008134673/22U RU81333U1 (ru) 2008-08-25 2008-08-25 Оптическая система для выявления паров этанола

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU81333U1 (ru)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5907407A (en) ILS sensors for alcohol detection within vehicles
EP2669660B1 (en) Method and apparatus for remote detection of ethanol vapors in the atmosphere
US7391557B1 (en) Mobile terawatt femtosecond laser system (MTFLS) for long range spectral sensing and identification of bioaerosols and chemical agents in the atmosphere
EP2223083B1 (en) Sensing using polarization diversity and wavelength dependent backscatter
CN208060384U (zh) 一种多光程机动车尾气遥测系统和装置
US20070024849A1 (en) Wavelength normalized depolarization ratio lidar
US20170270376A1 (en) Automotive collision avoidance sensor system
KR20110059608A (ko) 저 농도 가스의 스펙트럼 분석에 적용되는 장치
JP2010117303A (ja) 気体成分濃度測定装置
JP2009092450A (ja) 飲酒状態検知装置
CN113358160B (zh) 一种大气数据测量方法及系统
WO2017018150A1 (ja) 光センサデバイス、光センサユニット及び光センサシステム
US20220333991A1 (en) Detector device and method for the remote analysis of materials, and mobile sensor system
RU81333U1 (ru) Оптическая система для выявления паров этанола
CN107478603B (zh) 一种便携非接触式激光酒精测量方法
EP3978950A1 (en) Optical device, and vehicle-mounted system and moving device provided with same
CN208984524U (zh) 一种分光装置和跨波段机动车排放遥测仪
KR20240090336A (ko) 오픈-에어 구성에서 레이저 흡수 분광법을 통해 메탄과 에탄의 동시 고감도 측정을 위한 시스템 및 방법
CN111208065A (zh) 酒驾遥测方法、装置和系统
US10627405B2 (en) Detection device and biological information measuring device
Ooi et al. Numerical Assessment of Horizontal Scanning LIDAR Performance Via Comparative Study Method
CN111007030B (zh) 一种基于激光雷达的电子眼一体化酒驾检测装置
CN211478066U (zh) 一种便携式机动车尾气检测仪
JPH05256782A (ja) 微量成分の分析用ラマン分光計
CN212861086U (zh) 采用近红外光酒精检测的汽车防酒驾装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20090826

NF1K Reinstatement of utility model

Effective date: 20121020

PC11 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20130909