一种便携式一体化过氧化物检测装置及其检测方法与流程

本发明涉及危险爆炸物检测领域，具体涉及一种便携式一体化过氧化物检测装置及其检测方法。

背景技术：

随着含能材料应用范围的拓广、新型爆炸物的出现以及新炸药技术发明，意外爆炸事件严重威胁到国家安全及广大人民的人身与财产安全，严重地干扰了人们正常的生活秩序，爆炸物的安全管理问题已引起世界许多国家高度关注。在我国，由于国境线漫长、人口稠密，入境口岸、交通枢纽等因素影响，国家对爆炸物检测类的安全问题更是高度重视，近年来花费巨额投入，在地铁、民航机场建设，以及快速发展的快递行业处处都能看到安全检测的身影。因而，快速、高效、便捷的爆炸物检测装置有着极大的需求，对保障人民群众生命和财产安全，维护社会稳定具有重大意义。

过氧化物爆炸物代表一类含有过氧键、爆炸威力巨大一类的爆炸物。然而这类爆炸物由于缺乏硝基，非荧光，低电离性和极弱的紫外可见吸收而难以被传统的分析技术检测。

目前我国对于检测过氧化物爆炸物的研究刚刚起步，业界一些团队的研发尚处于起步阶段，研发出环境友好、检出限低、选择性高、检测速度快并且成本较低的性能优异的便携式过氧化物爆炸物检测设备，不仅具有较高的科研价值，还具有广阔的应用前景，尤其适合机场、车站、码头等人员流动性强、实施高级别全检有较大困难的大型公共场所进行全员实时检测，从而有效保障我国的社会安定与国土安全。

技术实现要素：

为能够对过氧化物进行快速、便捷、准确的检测，本发明提供一种便携式一体化过氧化物检测装置及其检测方法，本发明的装置体积小、质量轻，方便移动；在对待测物质进行检测时，将被检测物质吸附或擦拭在检测晶片上，通过对检测晶片反应前后光信号的变化进行分析处理，判断其是否为过氧化物，并给出相应的警示信号。

本发明的一个目的在于提出一种便携式一体化过氧化物检测装置。

本发明的便携式一体化过氧化物检测装置包括：光源发生装置、光源发生固定装置、光接收装置、光接收固定装置、检测气室、检测晶片承载装置、固定支架、控制电路和指示装置；其中，检测气室固定安装在固定支架上；光源发生装置通过光源发生固定装置固定安装在固定支架上；光接收装置通过光接收固定装置固定安装在固定支架上；光源发生装置、光接收装置和指示装置连接至控制电路；检测气室包括喇叭形进气口、楔形收缩口、腔室、晶片安装口、入光窗口、出光窗口、导流栅格和吸气风扇，喇叭形进气口通过楔形收缩口安装在腔室的前端，在腔室的侧壁上分别设置有晶片安装口、入光窗口和出光窗口，在腔室的后部设置有导流栅格，在腔室的末端安装吸气风扇；检测晶片放置在检测晶片承载装置内，检测晶片承载装置通过晶片安装口安装至腔室内；光源发生装置和光接收装置分别对着入光窗口和出光窗口，入光窗口的光轴与水平面具有倾角，出光窗口的光轴与水平面垂直；便携式一体化过氧化物检测装置包括擦拭模式和吸附模式；在检测前，吸气风扇对腔室进行清洁，光源发生装置发出激励光，通过入光窗口倾斜照射在腔室内的检测晶片上，产生检测晶片的光信号，检测晶片的光信号通过出光窗口由光接收装置垂直接收并转换成电信号，传输至控制电路作为参考信号；在擦拭模式下，待测物质擦拭在检测晶片上，检测晶片放置在检测晶片承载装置内，检测晶片承载装置通过晶片安装口安装至腔室内；光源发生装置发出激励光，通过入光窗口倾斜照射在腔室内的检测晶片上，待测物质与检测晶片发生反应，激励光照射后产生携带待测物质信息的荧光，荧光通过出光窗口由光接收装置垂直接收并转换成电信号，传输至控制电路得到携带待测物质信息的信号；控制电路对携带待测物质信息的信号与参考信号进行比对，判断出待测物质是否含有过氧化物，将结果传输至指示装置显示；在吸附模式下，待测物质放置在喇叭形进气口处，吸气风扇启动将待测物质随气流吸入腔室内至检测晶片上；光源发生装置发出激励光，通过入光窗口倾斜照射在腔室内的检测晶片上，待测物质与检测晶片发生反应，激励光照射后产生携带待测物质信息的荧光，荧光通过出光窗口由光接收装置垂直接收并转换成电信号，传输至控制电路得到携带待测物质信息的信号；控制电路对携带待测物质信息的信号与参考信号进行比对，判断出待测物质是否含有过氧化物，将结果传输至指示装置显示。

待测物质为液态时采用擦拭模式；待测物质为气态或易挥发液态或固态时采用吸附模式。

进一步，本发明还包括外壳和电源总开关；光源发生装置、光源发生固定装置、光接收装置、光接收固定装置、检测气室、检测晶片承载装置、固定支架和控制电路均安装在外壳内；光源发生装置、光接收装置、吸气风扇和指示装置分别连接至控制电路，控制电路连接至电源总开关，电源总开关连接至220v电源；控制电路包括相连的单片机和电源管理电路，电源管理电路连接至电源总开关，光源发生装置、光接收装置、吸气风扇和指示装置分别连接至单片机，单片机对各个装置进行控制，并且光源发生装置、光接收装置、吸气风扇和指示装置分别连接至电源管理电路，电源管理电路将220v转换为各个装置的工作电压；在外壳上两个相对的表面分别设置有进气口开口和风扇出气口，喇叭形进气口和吸气风扇分别正对安装在进气口开口和风扇出气口上；在外壳上开设有晶片安装开口，检测晶片承载装置通过晶片安装开口安装在腔室内；在外壳的侧壁上还开设有散热槽，并留有电源接口、串口和usb接口；指示装置和电源总开关安装在外壳的表面上。

指示装置包括报警指示灯和蜂鸣器；报警指示灯包括两种不同颜色的灯，如果判断待测物质含有过氧化物，则报警指示灯亮起一种颜色同时蜂鸣器报警；如果判断待测物质不含有过氧化物，则报警指示灯亮起另一种颜色。

还包括吸附检测按钮、擦拭检测按钮、测试按钮、工作指示灯和备用指示灯；吸附检测按钮、测试按钮、擦拭检测按钮、工作指示灯和备用指示灯设置在外壳的表面；吸附检测按钮、擦拭检测按钮、测试按钮、工作指示灯和备用指示灯均连接至控制电路。

光源发生固定装置包括竖直固定面、倾斜固定面和固定凸台；在竖直面上设置与之具有锐角倾斜角的倾斜固定面，在倾斜固定面的表面设置固定凸台；光源发生装置安装在固定凸台上，从而光源发生装置产生的激励光以设定的角度入射至腔室内，倾斜角为30～60°；同时光接收装置采用垂直接收，减小了入射光路对接收光路的干扰，并且缩短了光路的距离，减小了装置整体的尺寸。

导流栅格包括多片水平隔板和多片竖直隔板；其中，多片水平隔板沿水平方向等间隔排列，多片竖直隔板沿竖直方向与水平隔板交叉等间隔排列；导流栅格减小了吸气模式下，吸气风扇对腔室内的反应区域内部流场的扰动，使得反应后的气体能够更快的排出。

检测气室的腔室一端为喇叭形进气口，与之相对的另一端为出气口，出气口为平底喇叭形，在出气口处设置吸气风扇；吸气风扇能够根据具体需求，调节转速快慢和进气量的大小。

本发明的另一个目的在于提供一种便携式一体化过氧化物检测装置的检测方法。

本发明的便携式一体化过氧化物检测装置的检测方法，包括擦拭模式和吸附模式：

(一)擦拭模式：

1)在检测前，吸气风扇对腔室进行清洁；

2)光源发生装置发出激励光，通过入光窗口倾斜照射在腔室内的检测晶片上，产生检测晶片的光信号，检测晶片的光信号通过出光窗口由光接收装置垂直接收并转换成电信号，传输至控制电路作为参考信号；

3)待测物质擦拭在检测晶片上，检测晶片放置在检测晶片承载装置内，检测晶片承载装置通过晶片安装口安装至腔室内；

4)光源发生装置发出激励光，通过入光窗口倾斜照射在腔室内的检测晶片上；

5)待测物质与检测晶片发生反应，激励光照射后产生携带待测物质信息的荧光，荧光通过出光窗口由光接收装置垂直接收并转换成电信号，传输至控制电路得到携带待测物质信息的信号；

6)控制电路对携带待测物质信息的信号与参考信号进行比对，判断出待测物质是否含有过氧化物，将结果传输至指示装置显示；

(二)吸附模式：

1)在检测前，吸气风扇对腔室进行清洁；

2)光源发生装置发出激励光，通过入光窗口倾斜照射在腔室内的检测晶片上，产生检测晶片的光信号，检测晶片的光信号通过出光窗口由光接收装置垂直接收并转换成电信号，传输至控制电路作为参考信号；

3)待测物质放置在喇叭形进气口处，吸气风扇启动将待测物质随气流吸入腔室内至检测晶片上；

4)光源发生装置发出激励光，通过入光窗口倾斜照射在腔室内的检测晶片上；

5)待测物质与检测晶片发生反应，激励光照射后产生携带待测物质信息的荧光，荧光通过出光窗口由光接收装置垂直接收并转换成电信号，传输至控制电路得到携带待测物质信息的信号；

6)控制电路对携带待测物质信息的信号与参考信号进行比对，判断出待测物质是否含有过氧化物，将结果传输至指示装置显示。

本发明的优点：

本发明的光源发生装置采用倾斜入射，光接收装置采用垂直接收，减小了入射光路对接收光路的干扰，同时，缩短了光路的距离，减小了装置整体的尺寸；检测气室的进气口为喇叭形且腔室的前部有一个楔形收缩口，使得进入检测气室的气体能够最大量的通过检测晶片承载装置，使得反应更加充分；检测气室的出气口为平底喇叭形，且腔室的后部有导流栅格，减小了吸附模式下，吸气风扇对腔室内的反应区域内部流场的扰动，使得反应后的气体能够更快的排出；本发明能够对过氧化物进行有效地检测。

附图说明

图1为本发明的便携式一体化过氧化物检测装置的一个实施例的内部示意图；

图2为本发明的便携式一体化过氧化物检测装置的一个实施例的外部示意图，其中，(a)为正面图，(b)为背面图；

图3为本发明的便携式一体化过氧化物检测装置的一个实施例的光源发生固定装置的示意图；

图4为本发明的便携式一体化过氧化物检测装置的一个实施例的光接收固定装置的示意图；

图5为本发明的便携式一体化过氧化物检测装置的一个实施例的检测气室的示意图，其中，(a)为外部图，(b)为内部图；

图6为本发明的便携式一体化过氧化物检测装置的一个实施例的检测晶片承载装置的示意图；

图7为本发明的便携式一体化过氧化物检测装置的一个实施例的检测气室中的导流栅格的示意图；

图8为本发明的便携式一体化过氧化物检测装置的一个实施例的激励光与荧光的光路的示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过具体实施例，进一步阐述本发明。

如图1所示，本实施例的便携式一体化过氧化物检测装置包括：光源发生装置1、光源发生固定装置2、光接收装置3、光接收固定装置4、检测气室5、检测晶片承载装置6、固定支架7、控制电路和指示装置；其中，检测气室5固定安装在固定支架7上；光源发生装置1通过光源发生固定装置2以45°固定安装在固定支架7上；光接收装置3通过光接收固定装置4垂直固定安装在固定支架7上；如图5所示，检测气室5包括喇叭形进气口23、楔形收缩口24、腔室25、晶片安装口26、入光窗口29、出光窗口30、导流栅格31和吸气风扇28，喇叭形进气口23通过楔形收缩口24安装在腔室25的前端，在腔室25的侧壁上分别设置有晶片安装口26、入光窗口29和出光窗口30，在腔室25的后部设置有导流栅格31，检测气室5的腔室25一端为喇叭形进气口23，与之相对的另一端为出气口27，出气口为平底喇叭形，在出气口处设置吸气风扇28；检测晶片放置在检测晶片承载装置6内，检测晶片承载装置6通过晶片安装口26安装至腔室25内；光源发生装置1和光接收装置3分别对着入光窗口29和出光窗口30。

晶片安装口26设置有螺旋形滑槽，检测晶片承载装置6沿晶片安装口上的螺旋形滑槽顺时针旋转90°，使得检测晶片承载装置6放置稳固，检测晶片承载装置6如图6所示。

如图2所示，光源发生装置1、光源发生固定装置2、光接收装置3、光接收固定装置4、检测气室5、检测晶片承载装置6、固定支架7和控制电路均安装在外壳内；光源发生装置1、光接收装置3、吸气风扇28、指示装置、吸附检测按钮8、擦拭检测按钮9、工作指示灯10和备用指示灯13分别连接至控制电路，控制电路连接至电源总开关19，电源总开关19连接至220v电源；在外壳上两个相对的表面分别设置有进气口开口14和风扇出气口18，喇叭形进气口23和吸气风扇28分别正对安装在进气口开口和风扇出气口上；在外壳上开设有晶片安装开口16，检测晶片承载装置6通过晶片安装开口安装在腔室25内；在外壳的侧壁上还开设有散热槽15，并留有电源接口、串口41和usb接口42；红色报警指示灯11、绿色报警指示灯12、工作指示灯10、备用指示灯13和电源总开关19安装在外壳的正表面上；蜂鸣器17安装在外壳的背表面上。

如图3所示，光源发生固定装置2包括竖直固定面20、倾斜固定面21和固定凸台22；在竖直面上设置与之具有45°倾斜角的倾斜固定面，在倾斜固定面的表面设置固定凸台；光源发生装置1安装在固定凸台上。

如图4所示，光接收固定装置4的结构图，光接收固定装置4包括安装槽、安装平台和固定平台，在水平的安装平台的中心设置有上安装槽，内径与光接收装置3的外径一致；安装槽的底部设置有成中心对称的多个安装孔，安装孔具有内螺纹，与光接收装置3底部的螺纹相匹配；光接收装置3设置在安装槽中，二者通过螺钉连接固定；在安装平台的两侧分别设置固定平台，安装平台高于固定平台；在固定平台设置有固定通孔，与固定支架7固定。

如图7所示，导流栅格31包括多片水平隔板和多片竖直隔板；其中，多片水平隔板沿水平方向等间隔排列，多片竖直隔板沿竖直方向与水平隔板交叉等间隔排列。

如图8所示，检测晶片位于水平面，检测晶片0的入射面为非光滑的平面，具有漫反射，光源发生装置1发出的激励光与水平面具有倾斜角入射，倾斜角为30～60°，本实施例中为45°，光与水平面垂直出射由光接收装置3接收。检测晶片采用将c6nib溶液滴在铝箔基硅胶板上制成。

本实施例的便携式一体化过氧化物检测装置的检测方法，包括擦拭模式和吸附模式：

(一)擦拭模式：

1)打开电源总开关，控制电路控制工作指示灯常亮，系统电源接通；同时，控制电路吸气风机启动，控制电路控制黄色的备用指示灯亮起，系统进行2min自清洁后，吸气风机停止，黄色的备用指示灯熄灭；

2)按下测试按钮，控制电路控制工作指示灯慢闪，并且控制光源发生装置发出激励光，通过入光窗口采用45°入射至腔室内的检测晶片上，产生检测晶片的光信号，检测晶片的光信号通过出光窗口由光接收装置接收并转换成电信号，传输至控制电路作为参考信号，接收到参考信号后，控制电路控制工作指示灯快闪，表明已经得到参考信号；

3)将待测物质擦拭在检测晶片上，晶片放置在检测晶片承载装置内，检测晶片承载装置通过晶片安装口安装至腔室内；

4)按下擦拭检测按钮，控制电路控制工作指示灯慢闪，并且控制光源发生装置发出激励光，通过入光窗口照射在腔室内的检测晶片上；

5)待测物质与检测晶片发生反应，激励光照射后产生携带待测物质信息的荧光，荧光通过出光窗口由光接收装置垂直接收，传输至控制电路得到携带待测物质信息的信号；

6)控制电路对携带待测物质信息的信号与参考信号进行比对，判断出待测物质是否含有过氧化物，将结果传输至指示装置显示，若检出过氧化物，红色的报警指示灯亮起，且蜂鸣器长鸣；若未检出，绿色报警指示灯亮起且蜂鸣器不鸣笛；

(二)吸附模式下

1)打开电源总开关，控制电路控制工作指示灯常亮，系统电源接通；在检测前，吸气风机启动，黄色备用指示灯亮起，系统进行2min自清洁后，吸气风机停止，黄色的备用指示灯熄灭；

2)按测试按钮，控制电路控制工作指示灯慢闪，并且控制光源发生装置发出激励光，通过入光窗口照射在腔室内的检测晶片上，产生检测晶片的光信号，检测晶片的光信号通过出光窗口由光接收装置接收并转换成电信号，传输至控制电路作为参考信号，接收到参考信号后，控制电路控制工作指示灯快闪，表明已经得到参考信号；

3)按吸附检测按钮，控制电路控制工作指示灯慢闪，并且控制吸气风机启动，待测物质放置在喇叭形进气口处，吸气风扇将待测物质随气流吸入腔室内；

4)控制电路控制光源发生装置发出激励光，通过入光窗口照射在腔室内的待测物质上；

5)待测物质与检测晶片发生反应，激励光照射后产生携带待测物质信息的荧光，荧光通过出光窗口由光接收装置接收并转换成电信号，传输至控制电路得到携带待测物质信息的信号；

6)控制电路对携带待测物质信息的信号与参考信号进行比对，判断出待测物质是否含有过氧化物，将结果传输至指示装置显示，若检出过氧化物，红色的报警指示灯亮起，且蜂鸣器长鸣；若未检出，绿色报警指示灯亮起且蜂鸣器不鸣笛。

最后需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。