一种违禁品检测仪及违禁品检测方法与流程

本发明涉及违禁品检测领域，特别是涉及一种违禁品检测仪及违禁品检测方法。

背景技术：

随着社会发展与文明的进步，人们对于公共安全与毒品控制的要求日益增高。现在公共场所已经有一些类似的设备，比如安检仪，但是其装置结构复杂，且拥有放射性源；针对这一问题，美国斯柏克公司(spectrex)提供了一种利用化学试剂检测爆炸物与毒品的检测仪(型号为ex-detectxd-2)，虽然结构简单，但是需要手动添加试剂，因此重复检测时间比较长，大大影响了检测效率。

所以，如何提供一种结构简单，无放射性源，并且使用方便快捷的违禁品检测装置成为本领域亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种违禁品检测仪及违禁品检测方法，用于解决现有违禁品检测装置不能同时满足结构简单和使用方便快捷的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种违禁品检测仪，包括信号发生器、环形器、天线、检波器、滤波器、放大器、模数转换器和处理器；所述信号发生器、所述环形器、所述检波器、所述滤波器、所述放大器、所述模数转换器和所述处理器依次连接，所述天线与所述环形器连接；

所述信号发生器产生ka波段的毫米波信号，通过所述环形器传送给所述天线，并通过所述天线辐射出去；

所述天线接收回波信号，并通过所述环形器将所述回波信号传送给所述检波器，所述检波器分离出所述回波信号中的低频信号，所述低频信号经所述滤波器滤去杂波后，再经过所述放大器进行放大，最后通过模数转换器进行模数转换，得到数字信号；

所述处理器对所述数字信号进行处理，得到特征值，并将所述特征值与标准阈值范围进行比较，得出所述待测物品的种类。

可选的，所述违禁品检测仪还包括供电电源；所述供电电源具备10000ma的电池容量。

可选的，所述违禁品检测仪还包括人机交互界面，与所述处理器连接，用于设定标准阈值范围、检测时间和显示检测结果。

可选的，所述违禁品检测仪还包括音频播放器和指示灯；所述音频播放器与所述处理器连接，用于可疑品的报警；所述指示灯与所述处理器连接，用于显示所述检测仪的电源状态、故障状态和待测物品的状态；所述指示灯包括电源指示灯、故障指示灯和可疑品指示灯。

可选的，所述放大器的放大倍数大于或等于100，所述模数转换器的采样速率大于或等于1m/s。

可选的，所述天线为天线增益为30dbi、波束宽度为5度的喇叭天线。

本发明还提供了一种违禁品检测方法，所述检测方法包括：

获取ka波段的毫米波信号辐射待测物品后的回波信号；

分离出所述回波信号中的低频信号；

将所述低频信号进行滤波，除去杂波信号，得到标准低频信号；

将所述标准低频信号进行放大后，再进行模数转换，得到数字信号；

对所述数字信号进行处理，得到特征值；

判断所述特征值是否属于标准阈值范围，得到判断结果：

当判断结果表示所述特征值属于所述标准阈值范围，确定所述待测物品为可疑品；

当判断结果表示所述特征值不属于所述标准阈值范围，确定所述待测物品为非可疑品。

可选的，对所述数字信号进行处理，得到特征值，具体包括：

将所述数字信号进行滤波处理，得到一组信号数据组；

对所述信号数据组中元素进行标准偏差处理，得到标准偏差值；

剔除所述信号数据组中小于3倍的标准偏差的元素，对信号数据组中剩余的有用元素进行取平均值处理，所求得的平均值即为相应的特征值。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

1、本发明提供的违禁品检测仪采用毫米波源作为待检样品的信号源，通过采集处理毫米波与待测物品相互作用的回波信号中带有特征值的电磁信号，计算得出特征值，并与标准阈值进行比对，从而反演得出待测目标的物质种类，并判断待测物品是否为可疑品。整个测试过程为实时检测，能够快速得出检测结果，并且本发明的违禁品检测仪结构简单、携带方便等优点，能够广泛应用于边检口岸、火车站、飞机场等交通枢纽。

2、毫米波是非电离的，在适度的辐射功率下，对人体健康不会造成影响。因此安全性比较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种违禁品检测仪的实施例的结构示意图；

图2为本发明一种违禁品检测方法的实施例的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种违禁品检测仪及违禁品检测方法，用于解决现有违禁品检测装置不能同时满足结构简单和使用方便快捷的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明一种违禁品检测仪的实施例的结构示意图。如图1所示，一种违禁品检测仪，包括信号发生器101、环形器102、天线103、检波器104、滤波器105、放大器106、模数转换器107和处理器108；所述信号发生器101、所述环形器102、所述检波器104、所述滤波器105、所述放大器106、所述模数转换器107和所述处理器108依次连接，所述天线103与所述环形器102连接；

所述信号发生器101产生ka波段的毫米波信号，通过所述环形器102传送给所述天线103，并通过所述天线103辐射出去；

所述天线103接收回波信号，并通过所述环形器102将所述回波信号传送给所述检波器104，所述检波器104分离出所述回波信号中的低频信号，所述低频信号经所述滤波器105滤去杂波后，再经过所述放大器106进行放大，最后通过模数转换器107进行模数转换，得到数字信号；

所述处理器108对所述数字信号进行处理，得到特征值，并将所述特征值与标准阈值范围进行比较，得出所述待测物品的种类。

根据图1所示，所述违禁品检测仪还可以包括供电电源109；所述供电电源具备10000ma的电池容量，为违禁品检测仪的其他部件供电，能保证产品满载正常工作2小时以上，整个供电电池的体积基本保持在8cm×5cm×3cm的体积范围内。供电电源109还具备充电的功能。供电电源109所能提供的电压为5v，供电电源109还包括一个升压电路，可以将5v电压转化为其他元器件的工作电压。

根据图1所示，所述违禁品检测仪还可以包括人机交互界面110，通过lcd显示接口与所述处理器108连接，用于设定标准阈值范围、检测时间和显示检测结果。人机交互界面110，是违禁品检测仪与操作者之间的桥梁，它能够有效的将检测结果实时有效的反应给操作者，并且操作者能够根据实际的检测情况对设备进行相关设定，如标准阈值范围的设定，检测时间的设定等。所述人机交互界面110还包括按键(图1中为示出)，按键通过按键接口与处理器108连接。

根据图1所示，所述违禁品检测仪还可以包括音频播放器111和指示灯112；所述处理器108具有音频输出接口，所述音频播放器111通过音频输出接口与所述处理器108连接，用于可疑品的报警；所述指示灯112与所述处理器108连接，用于显示所述检测仪的电源状态、故障状态和待测物品的状态；所述指示灯112包括电源指示灯、故障指示灯和可疑品指示灯。

所述放大器106的放大倍数大于或等于100，所述模数转换器107的采样速率大于或等于1m/s。

信号发生器101可以是腔体振荡器，保证毫米波的发射频率为ka波段，输出功率为13dbm，输出端口为wr-22，电源接口为穿心电容针。

天线103为天线增益为30dbi、波束宽度为5度的高聚焦喇叭天线。频段：ka波段，焦距范围：3-10cm，接口：wr-22；长度：≤100mm，焦斑作用范围：轴向(15cm-20cm)横向(0-2cm)。

检波器104的载频为ka波段，灵敏度：≥800mv/mw，输入接口：wr-22，输出接口：sma。

滤波器105的可以为带通滤波器，其具体性能参数为：频带：1khz±0.3khz，带宽：0.6khz，截止频率：1.5khz。

本发明提供的违禁品检测仪主要用于毒品和人体携带相关危险物的无接触式检测，可测样品为毒品类和危险品(如炸药、酒精、煤油、汽油等)；样品最小可检测量：1g-2g(裸露)，10g-30g(特定种类的包装物或者容器)；检测准确率≥70％；产品外观尺寸：18cm×10cm×5cm(长、高、宽)；重量：≤2kg；检测仪采集端的输入信噪比：s/n＝10:1。

现有的毒品检测设备，检测装置复杂，检测流程复杂，无法做到便携式和实时检测。本发明创造性的将毫米波技术运用到毒品检测，能够实现检测结果实时显示，同时具有高分辨率，小型化、便携式、无放射性等特点，能够广泛应用于边检口岸、火车站、飞机场等交通枢纽。同时该产品能够有效遏制目前日益严重的毒品犯罪，以及社会影响力大的公共安全犯罪问题。

图2为本发明一种违禁品检测方法的实施例的流程图，所述方法具体应用于图1所示的违禁品检测仪上。

如图2所示，一种违禁品检测方法的具体流程如下：

步骤201，获取ka波段的毫米波信号辐射待测物品后的回波信号；

本方法采用的输出功率为13dbm,波长为8mm的连续波信号源，且ka波段是电磁频谱的微波波段的一部分，ka波段的频率范围为26.5-40ghz。先将本发明的违禁品检测仪开机，待检测仪自检完成以后，根据待测物品的承载容器选择目标容器的种类，然后手持本发明的违禁品检测仪，距离待检测物品3-10cm，水平扫过待检物品，整个检测过程时间不超过1s。(检测前，通过视觉先确定检测物品的承载容器和检测物的物理状态，从而先进行粗划分，缩小阈值的检索区间。)违禁品检测仪的天线会接收到混合有目标特征值的回波信号。

步骤202，分离出所述回波信号中的低频信号；

由于ka波段的毫米波信号和待测物品相互作用后的信号，与ka波段的毫米波信号相比是低频信号，此处利用检波器分离出其中的低频信号。

步骤203，将所述低频信号进行滤波，除去杂波信号，得到标准低频信号；

通过此步骤可以减少杂波信号的干扰，提高检测的准确度。

步骤204，将所述标准低频信号进行放大后，再进行模数转换，得到数字信号；

此步骤中必须保证放大倍数大于或等于100，采样速率大于或等于1m/s，可取4000个采样数据。

步骤205，对所述数字信号进行处理，得到特征值，

具体的，步骤205具体包括：

步骤2051，将所述数字信号进行滤波处理，得到一组信号数据组；

步骤2052，计算所述信号数据组中元素的标准偏差，得到相应的标准偏差值；

步骤2053，剔除所述信号数据组中小于3倍的标准偏差值的元素，对信号数据组中剩余的有用元素进行取平均值处理，所求得的平均值即为相应的特征值。

步骤206，判断所述特征值是否属于标准阈值范围，得到判断结果：在违禁品检测仪中，预装了标准阈值范围，对每一种材质的特征值所处的范围都进行了详细的记录，将计算得出的特征值和标准阈值范围进行比较，就可以推断待测物质的种类。

步骤207，当判断结果表示所述特征值属于所述标准阈值范围，确定所述待测物品为可疑品；此时违禁品检测仪的可疑品指示灯就会亮起，音频播放器会发出嘟嘟的报警声，人机交互界面也会显示“可疑品”字样。

步骤208，当判断结果表示所述特征值不属于所述标准阈值范围，确定所述待测物品为非可疑品。

本发明提供的违禁品检测方法，利用特定频率的毫米波与毒品相互作用，使用快速、多次平均、以3倍标准偏差(±3σ)为基准判别特征信号提取回波特征值，与标准阈值范围进行比对，从而实现对违禁品的分辨。采用本方法进行非金属物质的检测，降低了硬件和软件复杂度，能够实现产品的小型化，同时也保证了检测结果的高精度。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。