一种危险液体的检测装置的制作方法

本申请涉及危险物品检测技术领域，尤其是涉及到一种危险液体的检测装置。

背景技术：

近年来、恐怖活动日益猖獗，在公共场所实施恐怖活动的例子时有发生。如何防范日常容易接触到的汽油、酒精、煤油、化学溶剂、强酸等易燃易爆危险品被恐怖分子伪装携带进入机场、火车站、地铁站等公共场所已经成为反恐工作者的一项重要使命。

目前，在公共场所常常可以见到对危险物品进行检测的x光机，然而在实际应用中x光机会对无害物品频繁误报，常常需要结合人工开包检查，对于很多危险液体安检人员也难以辨别，这时通常会要求被检人员打开可疑液体包装当面喝一口其生成是水或者饮料的液体，这种安检方式不仅会引起公众反感，而且打开包装后的液体会对后续的保存和运输带来不便。因此，当前亟需一种可以实现危险液体无损检测的设备和方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供了一种危险液体的检测装置，能够实现危险液体的无损检测。

根据本申请的一个方面，提供了一种危险液体的检测装置，该装置包括：

非金属容器检测平台、微处理器以及显示器，所述非金属容器检测平台具体包括时钟信号源、发射脉冲产生电路、发射电路、发射天线、采样脉冲产生电路、采样电路、接收天线、放大电路以及模数转换电路；

其中，所述时钟信号源与所述微处理器相连，所述时钟信号源用于在所述微处理器的控制下产生基准信号，所述发射脉冲产生电路与所述时钟信号源以及所述发射电路连接，所述发射脉冲产生电路用于在所述基准信号的控制下产生发射脉冲，所述发射电路与所述发射天线连接，所述发射电路用于基于所述发射脉冲控制所述发射天线发射电磁波，所述采样脉冲产生电路与所述时钟信号源以及所述采样电路连接，所述采样脉冲产生电路用于在所述基准信号的控制下产生采样脉冲，所述采样电路与所述接收天线连接，所述采样电路用于基于所述采样脉冲对所述接收天线接收到的反射电磁波进行采样，所述放大电路与所述采样电路以及所述模数转换电路连接，所述放大电路用于对所述采样电路采样得到的采样信号进行信号放大，所述模数转换电路用于将经过信号放大的所述采样信号转换为数字信号，所述微处理器与所述模数转换电路以及所述显示器连接，所述微处理器用于处理所述数字信号并基于处理结果控制所述显示器的显示内容。

具体地，所述采样脉冲产生电路具体包括：

锯齿波形成电路、延迟采样脉冲产生电路以及采样脉冲整形电路；

其中，所述锯齿波形成电路与所述时钟信号源连接，所述锯齿波形成电路用于基于所述基准信号产生锯齿波信号；

所述延迟采样脉冲产生电路与所述时钟信号源以及所述锯齿波形成电路连接，所述延迟采样脉冲产生电路用于基于所述基准信号以及所述锯齿波信号产生延迟采样脉冲；

所述采样脉冲整形电路与所述延迟采样脉冲电路以及所述采样电路连接，所述采样脉冲整形电路用于对所述延迟采样脉冲进行整形得到所述采样脉冲。

具体地，所述采样电路具体包括第一扼流圈、第二扼流圈、第一桥式采样电路、第二桥式采样电路；

其中，所述第一桥式采样电路和所述第二桥式采样电路分别与所述接收天线相连，所述采样脉冲中的正负延时脉冲分别通过所述第一扼流圈以及所述第二扼流圈接入所述第一桥式采样电路以及所述第二桥式采样电路，所述第一桥式采样电路以及所述第二桥式采样电路分别用于基于所述接收天线的输出信号在所述正负延时脉冲的控制下输出所述采样信号。

具体地，所述发射天线与所述接收天线的夹角为180度，所述发射天线与所述接收天线的带宽大于25％，所述发射天线与所述接收天线为扇面形。

具体地，所述装置还包括打印接口，所述打印接口与所述微处理器相连，用于连接打印设备。

具体地，所述装置还包括金属容器检测平台，所述金属容器检测平台具体包括与所述微处理器连接的金属接近开关、加热装置和温度传感器。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了本申请实施例提供的一种危险液体的检测装置的结构示意图；

图2示出了本申请实施例的一种发射脉冲产生电路；

图3示出了本申请实施例的一种发射电路；

图4示出了本申请实施例的一种采样电路；

图5示出了本申请实施例的一种锯齿波形成电路；

图6示出了本申请实施例的一种延迟采样脉冲产生电路；

图7示出了本申请实施例的一种发射天线与接收天线的结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合图1至图7描述根据本申请一些实施例所述危险液体的检测装置。

在本实施例中提供了一种危险液体的检测装置，如图1所示，该装置包括：非金属容器检测平台、微处理器以及显示器，非金属容器检测平台具体包括时钟信号源、发射脉冲产生电路、发射电路、发射天线、采样脉冲产生电路、采样电路、接收天线、放大电路以及模数转换电路；其中，时钟信号源与微处理器相连，时钟信号源用于在微处理器的控制下产生基准信号，发射脉冲产生电路与时钟信号源以及发射电路连接，发射脉冲产生电路用于在基准信号的控制下产生发射脉冲，发射电路与发射天线连接，发射电路用于基于发射脉冲控制发射天线发射电磁波，采样脉冲产生电路与时钟信号源以及采样电路连接，采样脉冲产生电路用于在基准信号的控制下产生采样脉冲，采样电路与接收天线连接，采样电路用于基于采样脉冲对接收天线接收到的反射电磁波进行采样，放大电路与采样电路以及模数转换电路连接，放大电路用于对采样电路采样得到的采样信号进行信号放大，模数转换电路用于将经过信号放大的采样信号转换为数字信号，微处理器与模数转换电路以及显示器连接，微处理器用于处理数字信号并基于处理结果控制显示器的显示内容。

本申请实施例提供的危险液体检测装置是基于物理学中的电磁波反射理论，当发射天线发射的高频电磁波遇到液体或介质分界面时会发生反射，反射电磁波被接收天线接收，由于电磁波在液体界面发生反射进行振荡，每发射一个脉冲信号都会收到一串反射信号，反射信号的幅值受不同液体的介电常数以及液体电导率的影响，对于一些危险液体来说，易燃液体的介电常数通常比水要小，反射微波信号能力相对而言比较弱，与水相比形成的震荡幅度变化小一些；而酸、碱、盐类液体介电常数与水接近但是其电导率比较大，反射信号的能力比较大，与水相比形成的反射波幅度比较大，因而通过对反射电磁波进行分析，可以实现对危险液体的检测。

在上述实施例中，危险液体的检测装置包括非金属容器检测平台、微处理器以及显示器，利用非金属容器检测平台可以识别非金属容器内盛放的液体是否为危险液体。非金属容器检测平台的工作过程具体为：

第一步，发射天线发射电磁波。通过微处理器控制时钟信号源产生基准信号，例如32.768khz的脉冲，图2示出了本申请实施例的一种发射脉冲产生电路，基准脉冲经r14进入发射脉冲产生电路，经过q1、q2、c11、c12整形放大后形成宽度极窄的纳秒脉冲，从c11输出至发射电路，进而通过发射电路对该发射脉冲进行放大，图3示出了本申请实施例的一种发射电路，如图3所示，经由基准信号整形后的纳秒脉冲通过jp1至q1放大后输出至发射天线，从而利用发射天线输出电磁波。这时若在发射天线和接收天线之间放置非金属容器，基于电磁波的反射情况就可以实现对非金属容器内危险液体的检测。

第二步，接收天线接收反射电磁波，采样电路对反射电磁波进行采样。首先，采样脉冲产生电路基于基准信号产生采样脉冲，本申请实施例中的采样脉冲为周期为15.625毫秒频率为64hz的斜波信号和基准信号合成的延迟脉冲，将采样脉冲以及接收天线接收到的反射电磁波信号接入到采样电路中，采样电路在采样脉冲的控制下对电磁波信号进行采样。图4示出了本申请实施例的一种采样电路，本实施例的采样电路可以实现在采样脉冲的控制下在15毫秒内采样512个点的幅值，将周期为30.5微秒的反射电磁波振荡信号扩展成15.625毫秒的采样信号输出，有利于后续电路的采集和存储，这样对采集存储电路的速率要求可以大大降低，电路更容易实现，成本也比较低。

第三步，通过放大电路和模数转换电路对采样进行放大以及模数转换，得到数字信号后，利用微处理器对数字信号进行处理，识别危险液体，并通过显示器显示容器内的液体是否为危险液体。

通过应用本实施例的技术方案，可以实现快速识别非金属容器内的液体是否为危险液体，检测过程简单方便，检测速度快，检测结果直观。

在本申请的上述实施例中，具体地，采样脉冲产生电路具体包括：锯齿波形成电路、延迟采样脉冲产生电路以及采样脉冲整形电路；其中，锯齿波形成电路与时钟信号源连接，锯齿波形成电路用于基于基准信号产生锯齿波信号；延迟采样脉冲产生电路与时钟信号源以及锯齿波形成电路连接，延迟采样脉冲产生电路用于基于基准信号以及锯齿波信号产生延迟采样脉冲；采样脉冲整形电路与延迟采样脉冲电路以及采样电路连接，采样脉冲整形电路用于对延迟采样脉冲进行整形得到采样脉冲。

在上述实施例中，图5示出了本申请实施例的一种锯齿波形成电路。其中，锯齿波形成电路可以实现基于基准信号产生锯齿波信号，如图5所示，锯齿波形成电路之前还可以接入分频器，锯齿波电路用来将分频器送出来的基准信号形成锯齿波信号后向延迟采样脉冲产生电路输出，图中u2三脚接基准信号，形成跟随器，通过r48电流控制运放6脚从运放7脚输出约15ms的锯齿波电压送到采样脉冲产生电路。

图6示出了本申请实施例的一种延迟采样脉冲产生电路，延迟脉冲产生电路主要是将与基准脉冲信号同频率、同相位的脉冲信号产生一一对应的不同的延迟时间的延迟脉冲，交由采样电路在每一个信号周期进行一次取样，从而在512个信号周期不同的时间点采集反射脉冲信号。32.768khz的基准信号经由q11的基极、q10加到q9的发射极，同时周期为15.625毫秒频率为64hz的斜波信号经r33、r34加到q9基极，由于斜波电压对三极管q9基极的控制作用使得基准脉冲信号每个脉冲都要比前一个周期的脉冲延迟一定的时间。这样叠加后的信号形成不同延迟时间做为采样脉冲信号，经过r14送至采样脉冲整形电路中进行整形。

需要说明的是，本申请实施例中的采样脉冲整形电路的电路结构与图2所示的发射脉冲产生电路是相同的，采样脉冲整形电路对采用脉冲信号进行整形，在此不再赘述。

在本申请的上述实施例中，具体地，如图4所示，采样电路具体包括第一扼流圈u2、第二扼流圈u4、第一桥式采样电路u3、第二桥式采样电路u5；其中，第一桥式采样电路u3和第二桥式采样电路u5分别与接收天线相连，采样脉冲中的正负延时脉冲分别通过第一扼流圈u2以及第二扼流圈u4接入第一桥式采样电路u3以及第二桥式采样电路u5，第一桥式采样电路u3以及第二桥式采样电路u5分别用于基于接收天线的输出信号在正负延时脉冲的控制下输出采样信号。

在上述实施例中，如图4所示，将周期为30.5微秒的反射信号进行时域扩展，通过512次的采样将30.5微秒的反射信号扩展为15.625毫秒的信号，有利于后续电路的采集和存储，这样对采集存储电路的速率要求可以大大降低，电路更容易实现，成本也比较低。如图4所示，r9、r10输入为采样脉冲的正负延时脉冲，分别加到u3、u5一端，天线接收到的信号通过r23、r24到达u3、u5另一端，当脉冲到达时u3、u5导通、打开，接收信号通过u3、u5到达p6前往下一级放大电路。其中，u2和u4可以起到消除信号干扰的作用，u3、u5可选用hsms2818芯片。

在本申请的上述实施例中，具体地，发射天线与接收天线的夹角为180度，发射天线与接收天线的带宽大于25％，发射天线与接收天线为扇面形。

在上述实施例中，图7示出了本申请实施例的一种发射天线与接收天线的结构示意图。发射天线和接收天线设置于一个平面上夹角为180度，带宽大于25％，并且，发射天线和接收天线为扇面形，适用于对不同形状的容器的检测。

在本申请的上述实施例中，具体地，该装置还包括打印接口，打印接口与微处理器相连，用于连接打印设备。

在上述实施例中，通过打印接口可以将微处理器的处理结果打印成贴纸，贴在容器的表面，安检人员可以通过贴纸识别出容器内的液体属性，避免反复对同一容器进行检查。

在本申请的上述实施例中，具体地，该装置还包括金属容器检测平台，金属容器检测平台具体包括与微处理器连接的金属接近开关、加热装置和温度传感器。

在上述实施例中，金属容器检测平台由金属接近开关、加热装置和温度传感器组成，当有金属容器接近金属接近开关时，金属接近开关向微处理器传输感应信号，微处理器开始控制加热装置加热，按照预设功率加热预设时间后，通过温度传感器对金属容器加热前后的温度进行检测，一般来说，危险液体的比热容较大，因此加热前后的温差值如果大于预设的温差阈值，则说明该容器内存放了危险液体，此时微处理器可以控制显示器输出告警信息。

进一步的，本申请实施例提供了一种危险液体的检测方法，该方法包括：

步骤s1，控制时钟信号源产生基准信号，以使发射脉冲产生电路基于基准信号产生发射脉冲，发射电路基于发射脉冲发射电磁波，以及使采样脉冲产生电路基于基准信号产生采样脉冲，采样电路基于采样脉冲和接收天线接收的电磁波反射波进行采样得到采样信号；

步骤s2，控制放大电路对采样信号进行信号放大；

步骤s3，控制模数转换电路将经过信号放大的采样信号转换为数字信号；

步骤s4，微处理器读取数字信号，并计算数字信号的震荡幅度后，依据采样信号的震荡幅度大小判断非金属容器检测平台上是否存在危险液体。

本申请实施例提供的危险液体的检测过程的原理与上文中所述的危险液体的检测装置的工作原理相同，在此不再赘述。

在本申请的任一实施例中，具体地，步骤s4中依据采样信号的幅度大小判断非金属容器检测平台上是否存在危险液体，具体包括：

步骤s41，若采样信号的震荡幅度小于第一震荡幅度阈值，则非金属容器检测平台上存在危险液体，微处理器控制显示器输出第一危险液体警告提示信息；

步骤s42，若采样信号的震荡幅度大于第二震荡幅度阈值，则非金属容器检测平台上存在危险液体，微处理器控制显示器输出第二危险液体警告提示信息；

步骤s43，否则，非金属容器检测平台上不存在危险液体，微处理器控制显示器输出安全提示信息。

在上述实施例中，由于易燃液体的介电常数通常比水要小，反射微波信号能力相对而言比较弱，与水相比形成的震荡幅度变化小一些；而酸、碱、盐类液体介电常数与水接近但是其电导率比较大，反射信号的能力比较大，与水相比形成的反射波幅度比较大，因而通过对反射电磁波进行分析，可以实现对危险液体的检测。

具体可以针对易燃液体和酸、碱、盐类液体分别设置不同的检测阈值，若采样信号的震荡幅度小于第一震荡幅度阈值，则非金属容器检测平台上存在易燃液体类危险液体，微处理器控制显示器输出易燃液体警告提示信息；而若采样信号的震荡幅度大于第二震荡幅度阈值，则非金属容器检测平台上存在酸、碱、盐类危险液体，微处理器控制显示器输出酸、碱、盐类危险液体警告提示信息；否则，说明非金属容器检测平台上存在的液体为安全液体，则输出安全提示信息。

在本申请的任一实施例中，具体地，依据采样信号的幅度大小判断非金属容器检测平台上是否存在危险液体之前，方法还包括：

若采样信号的震荡幅度小于第三震荡幅度阈值，则非金属容器检测平台上未放置容器，微处理器控制显示器输出未检测到容器的提示信息；

若采样信号的震荡幅度大于或等于第三震荡幅度阈值，则依据采样信号的幅度大小判断非金属容器检测平台上是否存在危险液体。

在上述实施例中，由于本申请提供的危险液体检测装置可以广泛应用于地铁、火车站等场景，对用户携带的容器内的液体属性进行检测，用户通常需要自己将容器放置在平台上，容易造成放置不当无法检测等问题，因此，在判断非金属容器检测平台上是否存在危险液体之前，需要检测非金属容器检测平台上是否放置了容器，具体来说，可以根据空气的介电常数设置第三震荡幅度阈值，若采样信号的震荡幅度小于第三震荡幅度阈值，则非金属容器检测平台上未放置容器，微处理器控制显示器输出未检测到容器的提示信息，从而提示用户重新放置容器实现检测；而若采样信号的震荡幅度大于或等于第三震荡幅度阈值，则继续依据采样信号的幅度大小判断非金属容器检测平台上是否存在危险液体。

在本申请的任一实施例中，具体地，该方法还包括：当微处理器接收到来自金属接近开关的感应信号时，控制加热装置按照预设时间和预设功率对放置在金属容器检测平台上的容器进行加热，并根据加热前、后温度传感器检测的温度值计算温度差值；若温度差值大于温差阈值，则金属容器检测平台上存在危险液体，微处理器控制显示器输出第三危险液体警告提示信息。

在上述实施例中，对金属容器中的液体的识别原理与上文的金属容器检测平台的工作原理一致，在此不再赘述。

上述本申请序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本申请的几个具体实施场景，但是，本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本申请的保护范围。