一种危险液体的非接触式电磁检测系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及安全检测技术领域，具体涉及一种危险液体的非接触式电磁检测系统及方法，该系统包括硬件与软件两部分。硬件部分包括信号产生电路、发射天线、接收天线、信号接收与解调电路、数字信号采样与处理电路和相关控制电路，能够实现反射波信号检测和高空间分辨率。其中，收发天线为高增益、窄波束、低旁瓣的天线，可实现反射波信号的有效检测、降低杂波和实现高空间分辨率。软件部分通过算法实现高空间分辨率的空间反射谱峰检测、反射信号强度检测、远场区电磁波系统校正和信号补偿。本发明专利技术通过检测液体对电磁波的反射强度和反射波谱峰两个特征，建立多特征模型和算法理论以识别易燃易爆液体，实现非接触式人体随身携带液体的安全检查。

【技术实现步骤摘要】
一种危险液体的非接触式电磁检测系统及方法
本专利技术涉及安全检测
，具体涉及一种危险液体的非接触式电磁检测系统及方法。
技术介绍
近些年，世界各地的恐怖袭击严重威胁着人类的生活与财产，尤其是在人流密集区域，而人流密集的公共交通区域恐怖袭击事件更是呈上升趋势。为了能够有效遏制恐怖袭击，保障乘客的生命安全和公共交通的运营安全，需要在地铁、轻轨、火车、公共汽车等公共交通站点实施安全检测。现有的X光安检仪器能够对乘客背包和行李箱内的物品完成安全检查，然而对隐藏在乘客衣服内的威胁物品，需要通过人工安检查出。近些年将太赫兹(THz)技术用于安全检查，分为主动式和被动式，如图1所示。主动太赫兹技术是对乘客进行实时成像来检测隐藏的威胁；我国目前商业化使用的太赫兹安检仪以被动检测手段为主，被动检测只能发现乘客衣服内隐藏的异物，无法对异物实现精细识别。不论是主动或者被动太赫兹成像安检仪器，现阶段都无法识别液体是否为以纯乙醇、甲醇、汽油、香蕉水等为代表的易燃易爆液体。基于拉曼光谱的检测技术利用不同液态物之间的分子能级不同，受到激光照射的液体产生的散射光谱不同进行液体的检测。基于拉曼光谱的检测技术的优点为准确率高，但其需要激光光源，具有一定的危险性，且容易受到外部环境的干扰。基于X射线的检测技术利用X射线通过液体的衰减程度不同得到原子的序数和密度，以此识别液体。其优点为能够穿透塑料、玻璃甚至金属，但基于X射线的检测仪成本极高，且直接应用于人体检测会对人体造成伤害。因此，现有的检测技术都无法对易燃易爆液体以安全和非接触方式检测，针对易燃易爆液体的安全检测和识别成为公共安全高精度检测的研究重点和急需攻克的技术。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术公开了一种危险液体的非接触式电磁检测系统及方法，利用低于太赫兹频段的毫米波技术，通过检测液体对毫米波的反射强度和反射波谱峰两个特征，以识别易燃易爆液体，实现乘客随身携带液体的安全检查。本专利技术通过以下技术方案予以实现：第一方面，本专利技术公开一种危险液体的非接触式电磁检测系统，所述系统设置硬件系统和软件系统，所述硬件系统为测距功能的雷达系统，所述软件系统为包括反射强度检测和反射空间谱峰检测的软件检测，检测时，所述硬件系统获取待检测物品的毫米波回波数据，并通过软件系统检测分析实现非接触检测。更进一步的，所述雷达系统包括信号产生电路、发射天线、接收天线、信号接收与解调电路、数字信号采样与处理电路和相关控制电路。更进一步的，所述接收天线与发送天线均为宽频带、高增益天线。更进一步的，所述接收天线与发送天线的波束宽度设置极窄，降低来自周围环境目标反射带来的杂波，提高毫米波检测精度和稳定性。更进一步的，所述工作频段为毫米波频段，但也包括微波、太赫兹频段。第二方面，本专利技术公开一种危险液体的非接触式电磁检测方法，所述方法实施时执行第一方面所述的危险液体的非接触式电磁检测系统，所述方法包括以下步骤：S1对雷达系统上电工作，并对系统做校准，进入待检测状态；S2利用雷达系统对待测物品进行检测，得到检测物品的毫米波回波数据；S3选择反射空间谱峰检测方法分析S2中的数据得到检测结果；S4选择反射强度检测方法分析S2中的数据得到检测结果；S5综合分析S3和S4中的检测结果得到最终结论。更进一步的，所述反射空间谱峰检测方法是利用毫米波在水中电损耗较高的特性，接收天线只接收到液体瓶前向壁反射的回波，在空间上只产生单反射谱峰，根据易燃易爆液体的电损耗较低的特性，毫米波可穿过液体，在瓶的后向壁产生二次反射，在空间上会产生双反射谱峰，判断得出待检测液体为饮用水、危险液体或空瓶。更进一步的，所述反射强度检测方法是利用水的反射信号明显大于易燃易爆液体，区分危险液体与水，利用危险液体的二次反射信号强度明显小于空瓶，区分危险液体与空瓶，从而将危险液体检测出，得出测量结果。更进一步的，所述待检测物品的容器材质为非金属材质的液体容器，容器内盛放的液体为安全液体、危险液体或不盛放。本专利技术的有益效果为：1.本专利技术检测系统是非接触检测方式，其检测距离远，分辨率高，系统功耗低。2.本专利技术检测方法可对安全饮用品及危险液体进行检测，并可对液体的盛放量进行检测，其没有电离辐射，对人体没有电离损伤，且适用于任何场景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是
技术介绍
太赫兹安检现状图；图2是一种危险液体的非接触式电磁检测系统示意图；图3是一种危险液体的非接触式电磁检测系统工作流程图；图4是不同液体在毫米波频段的介电常数实部、虚部比较图；图5是水与易燃易爆液体对毫米波的反射示意图；图6是饮用水、纯酒精和空瓶的毫米波反射谱峰检测图；图7是毫米波技术检测常见饮用品的反射谱峰检测图；图8是毫米波技术检测危险液体的反射谱峰检测图；图9是危险液体和对照组液体对毫米波反射功率随距离变化图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1本实施例公开一种危险液体的非接触式电磁检测系统，所述系统设置硬件系统和软件系统，所述硬件系统为测距功能的雷达系统，所述软件系统为包括反射强度检测和反射空间谱峰检测的软件检测，检测时，所述硬件系统发送毫米波信号、获取并预处理待检测物品的毫米波回波数据，并通过软件系统检测分析实现非接触检测。雷达系统包括信号产生电路、发射天线、接收天线、信号接收与解调电路、数字信号采样与处理电路和相关控制电路。接收天线与发送天线均为宽频带、高增益天线。接收天线与发送天线的波束宽度设置极窄，降低来自周围环境目标反射带来的杂波，提高毫米波检测精度和稳定性。工作频率为毫米波频段，但也包括微波、太赫兹频段。本实施例的检测系统是非接触检测方式，其检测距离远，分辨率高，系统功耗低。实施例2本实施例公开一种危险液体的非接触式电磁检测方法，所述方法实施时执行第一方面所述的危险液体的非接触式电磁检测系统，所述方法包括以下步骤：S1对雷达系统上电工作，并对系统做校准，进入待检测状态；S2利用雷达系统对待测物品进行检测，得到检测物品的毫米波回波数据；S3选择反射空间谱峰检测方法分析S2中的数据得到检测结果；S4选择反射强度检测方法分析S2中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种危险液体的非接触式电磁检测系统，其特征在于，所述系统设置硬件系统和软件系统，所述硬件系统为测距功能的雷达系统，所述软件系统为包括反射强度检测和反射空间谱峰检测的软件检测，检测时，所述硬件系统发送毫米波信号、获取并预处理待检测物品的毫米波回波信号，并通过软件系统检测分析实现非接触检测。/n

【技术特征摘要】
1.一种危险液体的非接触式电磁检测系统，其特征在于，所述系统设置硬件系统和软件系统，所述硬件系统为测距功能的雷达系统，所述软件系统为包括反射强度检测和反射空间谱峰检测的软件检测，检测时，所述硬件系统发送毫米波信号、获取并预处理待检测物品的毫米波回波信号，并通过软件系统检测分析实现非接触检测。


2.根据权利要求1所述的危险液体的非接触式电磁检测系统，其特征在于，所述雷达系统包括信号产生电路、发射天线、接收天线、信号接收与解调电路、数字信号采样与处理电路和相关控制电路。


3.根据权利要求2所述的危险液体的非接触式电磁检测系统，其特征在于，所述接收天线与发送天线均为宽频带、高增益天线。


4.根据权利要求2所述的危险液体的非接触式电磁检测系统，其特征在于，所述接收天线与发送天线的波束宽度设置极窄，降低来自周围环境目标反射带来的杂波，提高毫米波检测精度和稳定性。


5.根据权利要求4所述的危险液体的非接触式电磁检测系统，其特征在于，所述接收天线与发送天线工作频段为毫米波频段，但也包括微波、太赫兹频段。


6.一种危险液体的非接触式电磁检测方法，所述方法实施时执行如权利要求1-5所述任一项的危险液体的非接触式电磁检测系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：何国强，杨雪霞，谢宁杰，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31