一种有毒物质远程识别设备及识别方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种化学品检测技术，尤其涉及一种有毒物质远程识别设备及识别方 法。
【背景技术】
[0002] 化学战剂（Chemical Warfare Agents，简称CWA)和有毒工业化学（Toxi c Industrial chemical，简称TIC)物质是大规模杀伤性武器，具有致命的杀伤力，能形成大 面积环境灾难，造成人员、动物甚至植物的大量死亡，破坏生态平衡，对人类社会构成了极 大的威胁。尽管大多数国家缔结了禁止化学武器公约，但化学战剂的研究、生产和使用一直 没有被真正禁止，大量化学武器仍然存在，潜在的化学战争仍然威胁着人类的和平。世界各 国对化学战剂和有毒工业化学物质的探测技术的研究也从来没有间断过.防御生化武器的 袭击是保证国家和人民生命安全的长期而艰巨的任务。
[0003] 目前，国内外研究化学战剂和有毒工业化学物质的探测技术的重点主要集中在提 高探测的灵敏度、准确度和速度的遥测技术研究上。遥测技术具有非接触、安全、宽视场、高 速度等优点，倍受人们的青睐。无需采样准备，测试中传感器不受污染、操作简单、维护方 便，适用于多原子分子、多组分混合物、气体排放的实时探测和分析。遥测技术面临的三个 关键技术难题是：
[0004] 1)由于生化战剂毒性大，浓度很低时就可以达到攻击效果，所以探测器的灵敏度 是非常重要的一个参数。
[0005] 2)由于生化战剂的种类繁多，在实际作战中通常会混合使用，单一的检测一种战 剂不能起到全面预警的效果，所以在一个系统中同时检测多种生化战剂是关键。
[0006] 3)非接触检测不但给防御提供了更长的时间，并且更安全，而用遥测代替采样必 然带来大量的噪声信息，所以提高信噪比也是一个重要环节。
[0007] 傅氏转换红外线光谱分析仪(Fourier Transform Infrared Spectroscopy，简称 FTIR)光谱遥测技术，通过干涉条纹的傅立叶变换获得被测物质的光谱特征，能够同时探测 多种化学战剂，具有整光谱、多通道、高通光量、高精度、宽光谱范围以及高信噪比等优点， 可用于在大气窗口 3um~5um和8um~12um内有特征吸收光谱的气体分子的测量中，被动 FTIR遥测技术利用太阳、月亮或地面的反射光等自然光源，能进行机动、快速、宽范围探测， 具有极强的隐蔽性，是战场条件下化学战剂遥测的有效方法之一。
[0008] 另外，远程拉曼光谱仪是确认化学战剂属性的重要检测方法，其原理是利用激光 远程照射可疑化学战剂，产生拉曼散射，然后利用电荷耦合器件(Charge Coupled Device， 简称CCD)来检测产生的光谱。通过现场检测到的拉曼光谱与已保存的图库比对，对样品进 行定性判断。当检测完成后，现场的检测数据会自动储存在仪器的存储器里。检测器的操作 软件可以将现场的检测数据重现并进行更详细的分析，利用高级的算法来处理数据，调用 更加丰富的数据库来比对检测光谱。因此，远程拉曼光谱分析技术可以快速有效地探测出 化学战剂、毒气、毒液、炭疽等生物化学武器的成分，这项技术已经逐步应用于现代军事中 的局部战争和反恐战争。
[0009] 然而，现有的FTIR技术和拉曼光谱分析技术很难进行远程的非接触检测。另外，通 过基于中红外的热像技术无法对有毒物质的属性进行确认，远程拉曼可以确认但是因为激 光的高度定向性，无法对大面积的分布的可以物质进行快速扫描定位。所以现有技术无法 实现快速的定位、确定有毒物质的属性。
【发明内容】
[0010] 为了克服现有技术中无法实现快速的定位、确定有毒物质属性的缺点，本发明提 供了一种有毒物质远程识别设备及识别方法。
[0011]本发明提供的一种有毒物质远程识别设备设备包括:云台、还包括固定于所述云 台上的光反射器（1)、第一光束采集装置(2)、第二光束采集装置(3)、窄带滤光片(4)、中红 外热成像装置(5)、拉曼光谱分析装置(6);还包括与所述云台、所述中红外热成像装置(5)、 所述拉曼光谱分析装置(6)均连接的处理器(7);
[0012] 所述光反射器(1)包括第一金属面镜（11)、第二金属面镜（12);所述第一金属面镜 的中心具有透射孔(110)，所述第一金属面镜（11)镜面为抛物面;所述第二金属面镜（12)的 镜面为凸的双曲面;所述第二金属面镜（12)的第一焦点与所述第一金属面镜（11)的焦点重 合，所述第二金属面镜(12)的焦轴与所述第一金属面镜(11)的焦轴重合；
[0013] 所述第一金属面镜（11)和第二金属面镜（12)的镜面具有平整度参数的值均小于 450纳米的涂层；
[0014]所述第一光束采集装置(2)和所述第二光束采集装置(3)位于以所述第二金属面 镜(12)的第二焦点为中心以预定长度为半径的水平区间内；
[0015]所述窄带滤光片（4)位于所述第二光束采集装置(3)和中红外热成像装置(5)之 间；
[0016]所述云台，用于根据所述处理器(7)控制进行转动；
[0017]所述红外热成像装置(5)，用于根据所述处理器(7)的控制进行光束采集并将经过 光电转换的电信号发送至所述处理器(7);
[0018] 所述拉曼光谱分析装置(6)，用于根据所述处理器(7)的控制通过激光光源发射单 色光，并进行光束采集，经过光电转换后，将电信号发送至所述处理器(7);
[0019] 所述处理器(7)，用于控制云台循环转动，并控制中红外热成像装置(5)通过第一 光束采集装置(2)和窄带滤光片(4)采集依次经由光反射器(1)的第一金属面镜（11)和第二 金属面镜（12)反射的光波波束，从所述红外热成像装置(5)接收电信号，计算得到中红外成 像数据，根据所述成像数据确定图像中存在可疑气体区域后，根据热成像处理分析获得可 疑气体的密度分布信息，定位密度最大的区域方位，控制云台进行转动，使所述拉曼光谱分 析装置(6)的激光发射方向对准所述密度最大的区域方位所对应的方向，控制拉曼光谱分 析装置(6)通过激光光源发射单色光，使所发射的单色光通过光反射器(1)的第一金属面镜 光（11)的透射孔（110)到达第二金属面镜（12)、再由第二金属面镜（12)反射到第一金属面 镜（11)、再由第一金属面镜（11)发散，从所述拉曼光谱分析装置(6)接收电信号;计算得到 拉曼光谱数据，将所述拉曼光谱数据与光谱库中的各化学战剂和各有毒工业化学物质的标 准光谱进行对比，确定与所述可疑气体区域的拉曼光谱的匹配程度最大的标准拉曼光谱， 判断所述可疑气体区域的拉曼光谱与此标准拉曼光谱的差异是否大于预设阈值，如果是， 确定检测到化学战剂或有毒工业化学物质并报警。
[0020] 上述设备还可以具有以下特点：
[0021] 所述处理器(7)，还用于根据收到的所述成像数据确定图像中存在可疑气体区域 后发出检测到可疑气体的报警;在确定未检测到化学战剂或有毒工业化学物质时，解除所 述检测到可疑气体的报警。
[0022]上述设备还可以具有以下特点：
[0023] 所述有毒物质远程识别设备还包括与所述处理器(7)相连接的显示器。
[0024]上述设备还可以具有以下特点：
[0025]所述窄带滤光片(4)的滤光范围为7um至11.5um〇
[0026] 上述设备还可以具有以下特点：
[0027] 所述涂层为惰性金属或碳化硅材料。
[0028]上述设备还可以具有以下特