本发明属于荧光爆炸物探测技术领域，具体为一种荧光爆炸物探测仪的荧光信号检测装置及其检测方法，尤其涉及一种基于数字平均法的高灵敏度、高精度的荧光爆炸物探测仪荧光信号检测装置及检测方法。
背景技术：
荧光爆炸物检测仪所使用的荧光传感薄膜在特定波长的入射光照射下能够进入激发态而发射出另一种波长的荧光。在此过程中，当富电子的荧光传感材料和缺电子的硝基芳烃类爆炸物相互接触时产生电荷转移，荧光传感薄膜自身被激发出的荧光会发生淬灭。通过光电检测电路对荧光信号进行光电转换，那么荧光信号的变化特征便可以通过转换后的电信号变化特征进行表征。
通常荧光传感薄膜被激发出的荧光信号极其微弱，同时夹杂大量的背景噪声和各种其他的噪声，甚至荧光信号完全被噪声所淹没。在这种情况下，利用传统的方法将微弱荧光信号转换成微弱电信号，进而通过前置放大器对微弱电信号进行放大，将无法从噪声中提取或恢复被测信号。目前常用的方法是通过模拟取样积分法实现对被测信号的探测和提取。
模拟取样积分器是对前置放大后的周期性荧光信号的每个周期固定相位点进行取样，并长时间累积平均，进而提高信噪比实现对有用信号的提取分析。但该方法在实际使用时存在以下几个方面的缺点：
1)、模拟取样积分法需要通过调节rc常数来确定积分时间以及积分幅值，但实际生产时，电阻的精度能够控制在±1‰，电容一般控制在±5％以内，由阻容精度引起的误差是无法消除的。现有技术中的阻容精度导致在检测与噪声基本为一个量级内波动的微弱荧光信号时，常常会引起误触发或过触发，而且产品的灵敏度一致性不易控制；
2)、模拟取样积分法通常分为指数型积分和线性积分法。指数型积分需要在有效脉冲光内进行多次积分，而线性积分通常采用线性累加的方式。其中指数型积分需要配合高频电子开关进行多次切换，因此原有积分信号中会夹杂由开关引起的高频脉冲噪声；线性积分法积分次数有限，需要在积分一定时间后对积分电路进行电荷泄放，否则会出现饱和现象，另外开关在进行信号累积和泄放时同样会带入高频抖动噪声；
3)、由于模拟取样积分法均采用模拟电路实现，在电路板上容易受到电路板自身的干扰和外界的辐射干扰，当受到干扰引起信号抖动时容易造成误触发；
4)、模拟取样积分法在通过模拟电路实现时，必然需要用到模拟开关，模拟开关属于半导体器件，存在漏电电流，并不能实现真正意义上的关断，会引入额外的噪声。
技术实现要素：
为了解决技术背景中常用方法所存在的不足和局限性，实现对微弱荧光信号的精确探测，本发明提出了一种基于数字平均法的高灵敏度、高精度的荧光爆炸物探测仪荧光信号检测装置及检测方法，极大的提高了荧光爆炸物探测仪的探测灵敏度和探测精度。
本发明的技术方案：
所述一种荧光爆炸物探测仪的荧光信号检测装置，其特征在于：包括紫外led、第一滤光片、化学薄膜基片、进气泵、第二滤光片、光电倍增管、前置放大电路、ad转换模块和数字信号处理模块；
数字信号处理模块输出高频方波信号触发进气泵工作，并触发紫外led发出脉冲紫外光；紫外led发出的紫外光经过第一滤光片后，得到化学薄膜基片的激发光；所述激发光照射化学薄膜基片产生荧光信号；进气泵采集采样气体与化学薄膜基片接触；化学薄膜基片产生的荧光信号经过第二滤光片后照射在光电倍增管的探测靶面上；光电倍增管输出电流信号至前置放大电路；前置放大电路对输入的电流信号进行放大，并输出至ad转换模块；ad转换模块对输入的电信号进行模数转换得到数字信号，并输出至数字信号处理模块；数字信号处理模块对输入的数字信号进行采集，并与数字信号处理模块输出的高频方波信号进行时序相关识别，对数字信号进行数字积分和窗口滤波，识别数字信号幅值的变化，实现爆炸物探测。
进一步的优选方案，所述一种荧光爆炸物探测仪的荧光信号检测装置，其特征在于：所述数字信号处理模块采用dsp、mcu或mpu。
进一步的优选方案，所述一种荧光爆炸物探测仪的荧光信号检测装置，其特征在于：所述数字信号处理模块采用mcu。
所述一种荧光爆炸物探测仪的荧光信号检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：通过数字信号处理模块输出高频方波信号触发进气泵工作，同时数字信号处理模块输出的高频方波信号触发紫外led发出脉冲紫外光；
步骤2：进气泵持续采集采样气体与化学薄膜基片接触；紫外led发出的紫外光经过第一滤光片后，得到化学薄膜基片的激发光；所述激发光照射化学薄膜基片产生荧光信号；
步骤3：步骤2产生的荧光信号经过第二滤光片后照射在光电倍增管的探测靶面上，产生对应的电流信号；
步骤4：将步骤3产生的电流信号输入前置放大电路进行放大，并将放大后的电信号输入ad转换模型进行模数转换，得到对应的数字信号，并输出至数字信号处理模块；
步骤5：数字信号处理模块对输入的数字信号进行采集，并与数字信号处理模块输出的高频方波信号进行时序相关识别，对数字信号进行数字积分和窗口滤波；
步骤6：重复步骤2至步骤5，当经过步骤5中数字积分和窗口滤波后的数字信号存在幅值变化，且幅值变化量大于设定阈值时，判断采样气体中存在硝基芳烃类爆炸物。
有益效果
1、本发明通过数字信号处理模块产生高频方波信号控制紫外led发出脉冲紫外光，并利用产生的高频方波信号与采集的数字信号进行时序相关识别，实现了系统工作的相关性。
2、本发明采用数字信号处理模块代替了体积繁杂且易受干扰的模拟电路，通过数字取样积分法实现了降噪和信号提取。
3、本发明体积小巧，易于轻量化手持式爆炸物探测仪的研制。
4、本发明没有模拟取样中的模拟开关信号，避免了开关引起的高频噪声，使得探测仪具备更高的信噪比。
5、本发明采用数字信号处理为主要应用机制，抗干扰能力强。
6、本发明功能主要由数字信号处理模块完成，探测结果一致性很好，工作稳定、便于大批量生产。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1：荧光爆炸物探测仪的荧光信号检测装置示意图；
其中：1、数字信号处理模块；2、led驱动电路；3、紫外led；4、第一滤光片；5、化学薄膜基片；6、第二滤光片；7、光电倍增管；8、前置放大电路；9、ad转换模块；10、进气泵。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
此外、术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图1所述，本发明提出的荧光爆炸物探测仪的荧光信号检测装置包括数字信号处理模块1、紫外led3、第一滤光片4、化学薄膜基片5、第二滤光片6、光电倍增管7、前置放大电路8、ad转换模块9和进气泵10。紫外led3由led驱动电路2驱动。
上述各个部件的功能及相互之间的信号流关系为：
数字信号处理模块1输出高频方波信号触发进气泵10工作，并通过led驱动电路2触发紫外led3发出脉冲紫外光；紫外led3发出的紫外光经过第一滤光片4后，得到化学薄膜基片5的激发光；所述激发光照射化学薄膜基片5产生荧光信号；进气泵10采集采样气体与化学薄膜基片5接触；化学薄膜基片5产生的荧光信号经过第二滤光片6后照射在光电倍增管7的探测靶面上；光电倍增管7输出电流信号至前置放大电路8；前置放大电路8对输入的电流信号进行低噪声放大，并输出至ad转换模块9；ad转换模块9对输入的电信号进行模数转换得到数字信号，并输出至数字信号处理模块1；数字信号处理模块1对输入的数字信号进行采集，并与数字信号处理模块1输出的高频方波信号进行时序相关识别，对数字信号进行数字积分和窗口滤波，识别数字信号幅值的变化，实现爆炸物探测。
其中，数字信号处理模块1可以采用dsp、mcu或mpu，从使用功耗以及轻量化易便携手持的角度考虑，数字信号处理模块1优选mcu。
基于上述装置，本发明中荧光爆炸物探测仪的荧光信号检测方法包括以下步骤：
步骤1：通过数字信号处理模块1输出高频方波信号触发进气泵10工作，同时数字信号处理模块1输出的高频方波信号通过led驱动电路2触发紫外led3发出脉冲紫外光；
步骤2：进气泵10持续采集采样气体与化学薄膜基片5接触；紫外led3发出的紫外光经过第一滤光片4后，得到化学薄膜基片5的激发光；所述激发光照射化学薄膜基片5产生荧光信号；
步骤3：步骤2产生的荧光信号经过第二滤光片6后照射在光电倍增管7的探测靶面上，产生对应的电流信号；
步骤4：将步骤3产生的电流信号输入前置放大电路8进行放大，并将放大后的电信号输入ad转换模型9进行模数转换，得到对应的数字信号，并输出至数字信号处理模块1；
步骤5：数字信号处理模块1对输入的数字信号进行采集，并与数字信号处理模块1输出的高频方波信号进行时序相关识别，对数字信号进行数字积分和窗口滤波；
步骤6：重复步骤2至步骤5，当经过步骤5中数字积分和窗口滤波后的数字信号存在幅值变化，且幅值变化量大于设定阈值时，判断采样气体中存在硝基芳烃类爆炸物。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。