非接觸式安全檢查系統的製作方法

2023-05-16 17:12:31 1

本實用新型涉及安全檢查領域，尤其涉及一種非接觸式安全檢查系統。

背景技術：

當用波長比試樣粒徑小得多的單色光照射氣體、液體或透明試樣時，大部分的光會按原來的方向透射，而一小部分則按不同的角度散射開來，產生散射光。在垂直方向觀察時，除了與原入射光有相同頻率的瑞利散射外，還有若干條對稱分布的很弱的、且與入射光頻率發生位移的拉曼譜線，這種現象稱為拉曼散射效應。由於拉曼譜線的數目、位移的大小、譜線的長度直接與試樣分子振動或轉動能級有關，因此通過對拉曼光譜的研究能夠得到有關分子振動或轉動的信息。

拉曼光譜分析技術是一種以拉曼散射效應為基礎的非接觸式光譜分析技術，它能對物質的成分進行定性、定量分析。因此該技術已被應用到多個技術領域，例如物質鑑定、安全檢查等。基於拉曼光譜分析技術，目前已出現了用於安全檢查領域的拉曼光譜儀。該拉曼光譜儀主要包括雷射器、外光路系統、光譜儀三大部分，雷射器發出的激發光經過外光路打到被測樣品，產生拉曼激發光後，經過外光路系統傳輸到光譜儀。

這種拉曼光譜儀在檢測中存在如下問題：當雷射束照射在內部有內容物的容器或包裝物上時，在容器或包裝物表面附近的照射區域(B)，可能會有激發出的螢光後向傳播，這些螢光可以被收集光學單元的收集，進而進入光譜儀，經實驗證明這些螢光會對真正的信號探測造成比較明顯的幹擾，影響檢測結果。

目前已知的解決手段是Cobalt公司的解決方案。如圖1所示，雷射器a20發出雷射束a24，該雷射束a24入射到內裝有作為被測物的不明液體a14的容器a12上，並進入不明液體a14內激發出拉曼散射。收集光學器件通過收集光路a29對不明液體a14中的取樣區域a28進行拉曼激發光的收集，再將收集到的光線傳遞給光譜分析器直到數據處理器。該方案的主要技術手段是使拉曼散射光的收集光路a29不包括雷射束的投射區域a26，換句話說，就是使入射光路a24與容器壁的交點同拉曼散射光路與容器壁的交點分離。

這種方式能夠有效地減少進入到收集光路的螢光，但減少的程度與收集光路與投射區域之間的位置關係存在關聯，如果兩者較為接近則可能增加收集到容器所激發的螢光的機率。另一方面，這種方式對激發束和收集光路的設置位置有要求，因此對安全檢查設備的結構設計也造成了一定程度的限制，導致系統尺寸增加。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提出一種非接觸式安全檢查系統，能夠有效地減少探測光線在容器或包裝物上的激發光進入收集光路的可能性，降低對探測光線和收集光路的設置位置的要求。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種非接觸式安全檢查系統，包括：

雷射源，用於將探測光線穿過容器或包裝物並投射到所述容器或包裝物包含的被檢物體上；

光學收集器件，用於收集所述探測光線在所述被檢物體上的激發光；

光譜分析器，用於對所述光學收集器件收集到的激發光的光譜特徵進行分析，以確定所述被檢物體的特性；和

遮擋裝置，用於阻止所述探測光線在所述容器或包裝物上的激發光至少部分地進入所述光學收集器件的感應區域。

進一步的，所述遮擋裝置設置在所述容器或包裝物外側。

進一步的，所述遮擋裝置貼近設置在所述容器或包裝物的外側表面。

進一步的，所述遮擋裝置包括遮光擋板，所述遮光擋板向遠離所述容器或包裝物的方向的延伸面與所述光學收集器件的感應區域不相交。

進一步的，所述雷射源設置在所述光學收集器件所定義的預設收集光路的外側。

進一步的，所述探測光線在所述容器或包裝物上的照射區域位於所述光學收集器件所定義的預設收集光路內。

進一步的，所述雷射源包括一個或多個，能夠向所述容器或包裝物投射多條探測光線，在所述容器或包裝物外側靠近每條探測光線的位置均設有所述遮擋裝置。

進一步的，所述遮擋裝置包括截面呈扇環形的第一遮光擋板，每條探測光線對應的第一遮光擋板形成非閉合的環形。

進一步的，所述雷射源能夠向所述容器或包裝物投射封閉幾何形狀的探測光線，在所述容器或包裝物外側靠近所述封閉幾何形狀的探測光線的位置設有封閉幾何形狀的所述遮擋裝置。

進一步的，所述遮擋裝置包括閉合環形的第二遮光擋板。

進一步的，所述探測光線在所述容器或包裝物上的激發光的光譜特性比所述探測光線在所述被檢物體上的激發光的光譜特性更強。

進一步的，所述光譜分析器包括拉曼光譜分析器，用於對所述光學收集器件收集到的散射光的拉曼光譜特徵進行分析。

基於上述技術方案，本實用新型通過設置遮擋裝置來阻止探測光線在所述容器或包裝物上的激發光至少部分地進入所述光學收集器件的感應區域，有效地減少了探測光線在所述容器或包裝物上的激發光進入收集光路的可能性，顯著的降低了對被檢物體的光譜信號的幹擾，並且不要求探測光線遠離收集光路，進而也降低了對探測光線和收集光路的設置位置的要求。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1為現有的非接觸式安全檢查系統的原理示意圖。

圖2為非接觸式安全檢查系統的一實施例的原理示意圖。

圖3為圖2中圓圈部分的放大圖。

圖4為非接觸式安全檢查系統的另一實施例的原理示意圖。

圖5為圖4實施例的A-A切面的示意圖。

圖6為非接觸式安全檢查系統的又一實施例的切面示意圖。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

如圖2所示，為非接觸式安全檢查系統的一實施例的原理示意圖。結合圖3所示的放大示意圖，本實施例中的非接觸式安全檢查系統包括：雷射源1、光學收集器件、光譜分析器8和遮擋裝置。其中，雷射源1用於將探測光線11穿過容器3或包裝物並投射到所述容器3或包裝物包含的被檢物體4上，換句話說雷射源1將探測光線11投射到包含有被檢物體4的容器或包裝物上，以使得探測光線11穿過容器3或包裝物進入被檢物體4。

光學收集器件用於收集所述探測光線11在所述被檢物體4上的激發光。光學收集器件定義了從被檢物體4的樣本區域到光學收集器件中的透鏡7之間的預設收集光路9，透鏡7可以將收集到的激發光匯聚到光電轉換模塊6。樣本區域可以使被檢物體4的表面，也可以是被檢物體4的內部。光譜分析器8用於對所述光學收集器件收集到的激發光的光譜特徵進行分析，以確定所述被檢物體4的特性。光譜分析器8可以包括拉曼光譜分析器，用於對所述光學收集器件收集到的散射光的拉曼光譜特徵進行分析。通過分析出的拉曼光譜特徵，能夠在安全檢查過程中以非接觸的方式來確定被檢物體的特性，從而識別出存在安全威脅的例如易燃易爆物等物品。在本實用新型的其他實施例中，可由光學收集器件收集探測光線在被檢物體表面或內部激發的螢光或等離子體等，光譜分析器則用於對光學收集器件收集到的螢光或等離子體的光譜特徵進行分析。

具體來說，光譜分析器8可以與光電轉換模塊6電連接，接收來自光電轉換模塊6轉換的電信號。在本實用新型的另一實施例中，光學收集器件也可以採用其他已知或新結構，只要其能夠實現光信號的收集，並能夠向光譜分析器8傳遞即可。

在本實施例中，遮擋裝置用於阻止所述探測光線11在所述容器3或包裝物上的激發光(例如螢光2)至少部分地進入所述光學收集器件的感應區域。換句話說，遮擋裝置可以設計成阻擋探測光線11在容器3或包裝物上的全部激發光，也可以設計成阻擋部分激發光，只要其不影響後續的光譜分析即可。例如在容器或包裝物本身外輪廓不規則的情況下，如果難以完全遮擋住探測光線11在容器3或包裝物上的所有激發光，那麼只要遮擋住部分激發光則已經可以減小其所帶來的影響，再結合相關算法則仍然可以降低在光譜分析中其對檢測結果的影響。

遮擋裝置可應用在探測光線11在容器3或包裝物上的激發光(例如螢光2)的光譜特性比探測光線11在被檢物體4上的激發光的光譜特性更強的情形，換句話說，由於探測光線11在容器3或包裝物上的激發光的光譜特性較強，因此當其未被遮擋而直接進入到光學收集器件時可能會對檢測結果造成較顯著的影響，進而導致檢測結果不可用或難以處理。因此採用本實用新型中的遮擋裝置能夠阻止探測光線在所述容器或包裝物上的激發光至少部分地進入所述光學收集器件的感應區域，有效地減少了探測光線在所述容器或包裝物上的激發光進入收集光路的可能性，顯著的降低了對被檢物體的光譜信號的幹擾，並且不要求探測光線遠離收集光路，進而也降低了對探測光線和收集光路的設置位置的要求。當然，在另一實施例中，遮擋裝置可應用在探測光線11在容器3或包裝物上的激發光的光譜特性比探測光線11在被檢物體4的激發光的光譜特性更弱或相同的情形。

在設置遮擋裝置時，優選將遮擋裝置設置在容器3或包裝物外側，這樣可以方便的實現在容器3或包裝物與光學收集器件之間的激發光遮擋作用。考慮到遮擋裝置如果距離容器3或包裝物較遠，遮擋的激發光可能較少，因此優選將遮擋裝置貼近設置在所述容器3或包裝物的外側表面。具體設置時，還需要考察容器3或包裝物的外輪廓形狀。對於本實用新型非接觸式安全檢查系統，以探測光線在容器或包裝物上激發出的螢光為例，將遮擋裝置設置在容器3或包裝物之外能夠儘量多遮擋螢光的位置或者能夠使漏出的螢光不足以影響光譜分析器的檢測結果的位置即可。

在遮擋裝置的結構形式上，較簡便易實施的方式如圖2所示的擋板形態，例如遮擋裝置包括遮光擋板5，為了使探測光線11在所述容器3或包裝物上的激發光(例如螢光2)儘量不進入光學收集器件的感應區域(例如圖2中的透鏡7)，該遮光擋板5向遠離所述容器3或包裝物的方向的延伸面與所述光學收集器件的感應區域不相交。也就是說，即便螢光2沿著遮光擋板5的表面向外射出，也無法進入光學收集器件的感應區域。參考圖2可以看到，從探測光線11在所述容器3的照射點激發出的多條螢光2被約束在了遮光擋板5和容器3之間的區域，無法進入收集光路9，也不能被透鏡7所收集。

在圖2實施例中，雷射源1設置在所述光學收集器件所定義的預設收集光路9的外側。這樣可以簡化遮擋裝置的結構形式和設置位置。在本實用新型的另一個實施例中，雷射源1也可以設置在預設收集光路9的內側。此外，參考圖3，探測光線11在容器3或包裝物上的照射區域B可以位於光學收集器件所定義的預設收集光路9內。在本實用新型的另一個實施例中，該照射區域B還可以位於光學收集器件所定義的預設收集光路9之外。

圖2實施例中，採用了單雷射源投射出一條探測光線的系統形式，在本實用新型的另一實施例中，通過一些現有光學元件，單雷射源可以實現多條探測光線的投射。在其它實施例中，雷射源也可以為多個，能夠向容器3或包裝物投射多條探測光線11。如圖4所示，該雷射源可以為兩個或兩個以上，從圖4上能夠看到相對於水平線對稱的兩個雷射源，如果有其它位置的雷射源則在圖4中無法直接示出。結合圖5所示的圖4中A-A切面的示意圖可以看到，多條探測光線11投射的位置在預設收集光路9的光圈之內。如果不設置遮擋裝置，則通常來說探測光線11在容器3或包裝物上的激發光(例如螢光2)可能會大量的進入到光學收集器件的感應區域，而通過在容器3或包裝物外側靠近每條探測光線11的位置均設置遮擋裝置的方式，則有效的阻止了這些激發光(例如螢光2)至少部分地進入所述光學收集器件的感應區域。

在圖5中，遮擋裝置包括截面呈扇環形的第一遮光擋板51，其數量可與探測光線11的數量相匹配，而每條探測光線11對應的第一遮光擋板51可以共同形成非閉合的環形，使得多條探測光線11在容器或包裝物上的激發光均被至少部分地遮擋在光學收集器件的感應區域之外。

除了多條探測光線之外，在另一實施例中，雷射源1能夠向所述容器3或包裝物投射封閉幾何形狀的探測光線22。例如圖6所示的封閉環形的探測光線。相應的，為了儘量減少探測光線11在容器3或包裝物上的激發光漏到光學收集器件的感應區域的情況，在容器3或包裝物外側靠近所述封閉幾何形狀的探測光線22的位置設有封閉幾何形狀的遮擋裝置，優選採用包括閉合環形的第二遮光擋板52的遮擋裝置。

最後應當說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制；儘管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本實用新型的具體實施方式進行修改或者對部分技術特徵進行等同替換；而不脫離本實用新型技術方案的精神，其均應涵蓋在本實用新型請求保護的技術方案範圍當中。