專利名稱：基于超寬帶的易燃液體檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及超寬帶無(wú)損檢測(cè)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種運(yùn)用超寬帶對(duì)易燃液體檢測(cè)的裝置。
背景技術(shù)：
在醫(yī)療衛(wèi)生、化工、環(huán)保、民航的液體安檢等領(lǐng)域，都涉及到對(duì)液體的檢測(cè)和分析。 出于安全考慮，世界上大多數(shù)民航機(jī)場(chǎng)都對(duì)乘客攜帶液體做了嚴(yán)格管制。主要原因是，目前還沒(méi)有一種檢測(cè)儀可以準(zhǔn)確快捷地把易燃液體和普通液體區(qū)分開(kāi)。當(dāng)前，X射線探測(cè)仍然是安全部門使用最多的一種安檢技術(shù)手段。雖然這種技術(shù)十分成熟，但仍在不斷的改進(jìn)和發(fā)展。X光傳感器盡管有很高的穿透性、分辨率和靈敏性，但是造價(jià)昂貴且長(zhǎng)期操作使用容易對(duì)工作人員健康產(chǎn)生影響。在實(shí)際使用時(shí)，對(duì)無(wú)害物品的頻繁誤報(bào)是它的一個(gè)主要缺點(diǎn)。出于安檢補(bǔ)充或X光傳感器功能完善的目的，迫切需要一種價(jià)格低廉，操作方便的液體檢測(cè)技術(shù)。微波最大的優(yōu)點(diǎn)就是可以通過(guò)空間輻射的方式穿過(guò)介質(zhì)的內(nèi)部，測(cè)量過(guò)程中傳感器可以不與被測(cè)物質(zhì)接觸，非常適合于工業(yè)生產(chǎn)的在線檢測(cè)。微波非接觸測(cè)量的精度高，可靠性好，抗干擾能力強(qiáng)，容易實(shí)現(xiàn)無(wú)損耗、實(shí)時(shí)、在線快速測(cè)量，又無(wú)輻射危險(xiǎn)，操作和使用非常安全，因此微波非接觸測(cè)量投術(shù)有著極其廣闊的應(yīng)用前景。超寬帶脈沖有很強(qiáng)的穿透性，超寬帶波在時(shí)間上是非常窄的脈沖，在穿越介質(zhì)時(shí)， 能使分子之間形成“分子波導(dǎo)”，從而將傳輸損耗降低。超寬帶技術(shù)在實(shí)現(xiàn)同樣的傳播時(shí)，功率損耗僅有傳統(tǒng)技術(shù)的1/10-1/100，從根本上解決了分辨率和穿透力之間的矛盾。用超寬帶脈沖實(shí)現(xiàn)對(duì)液體的檢測(cè)具有非常積極的現(xiàn)實(shí)意義。中國(guó)實(shí)用新型專利申請(qǐng)CN1584567A在2005年2月23日公開(kāi)了一種小型非金屬容器包裝的易燃液體的檢查方法及系統(tǒng)，該實(shí)用新型把被檢測(cè)液體放在發(fā)射天線和接收天線之間以及壓力傳感器之上，測(cè)量微波透射被檢測(cè)液體后所產(chǎn)生的相位差，同時(shí)測(cè)量被檢測(cè)液體的重量，根據(jù)相位差和重量來(lái)鑒別被檢測(cè)液體是否易燃液體。但該實(shí)用新型也存在一些不足1、需要測(cè)量被檢測(cè)液體的重量，測(cè)重量時(shí)產(chǎn)生的誤差容易對(duì)最后的檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響；2、鑒別過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，沒(méi)有達(dá)到很好的實(shí)時(shí)檢測(cè)效果；3、沒(méi)有采取措施來(lái)減少誤判的次數(shù)，檢測(cè)的準(zhǔn)確率不是很高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有檢測(cè)技術(shù)的不足，提出基于超寬帶的易燃液體檢測(cè)裝置。本實(shí)用新型能對(duì)液體進(jìn)行快速實(shí)時(shí)檢測(cè)，并能通過(guò)報(bào)警器指示液體是否為易燃液體。 裝置不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)易燃液體的通用檢測(cè)，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)特定液體的分類檢測(cè)。物質(zhì)的介電常數(shù)是一種物質(zhì)與微波相互作用研究中的重要參數(shù)，在微波作用下， 了解液體介電常數(shù)，可以進(jìn)一步了解其對(duì)微波吸收、反射和透射的情況。采用微波發(fā)射裝置發(fā)射微波照射被測(cè)液體，發(fā)射能量可以非常低，通過(guò)測(cè)量液體反射和透射微波能量實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)液體中是否含有特定易燃品。微波通過(guò)物質(zhì)通常呈現(xiàn)為反射、透射和吸收三個(gè)特性。 物質(zhì)吸收微波的能力，與介電常數(shù)近似成正比。即l = kf(0，這里k為常數(shù)，ε為介電常數(shù)，I為吸收微波能量。液體吸收微波的能力越強(qiáng)，其反射和透射微波的能力就越弱，接收天線接收的信號(hào)就很弱。液體易燃品中乙醇、四氯化碳、苯等的介電常數(shù)都較小，其吸收微波的能力弱，反射和透射能力強(qiáng)，因此接收天線獲得的微波能量多。本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)?；诔瑢拵У囊兹家后w檢測(cè)裝置，具有能夾緊盛裝待檢測(cè)液體的容器的兩邊，所述裝置包括脈沖源、發(fā)射天線、第一接收天線、第二接收天線、數(shù)據(jù)處理模塊、報(bào)警器和能通過(guò)滑動(dòng)調(diào)節(jié)所述兩邊的寬度使裝置夾緊所述容器的滑動(dòng)變阻器；脈沖源與發(fā)射天線連接， 第一接收天線、第二接收天線、報(bào)警器和滑動(dòng)變阻器分別與數(shù)據(jù)處理模塊連接。上述裝置中，可通過(guò)滑動(dòng)變阻器將該寬度值變?yōu)殡娦盘?hào)傳給數(shù)據(jù)處理模塊；中脈沖源產(chǎn)生超寬帶脈沖信號(hào)，通過(guò)發(fā)射天線將脈沖信號(hào)發(fā)射出去，第一接收天線接收反射脈沖，第二接收天線接收透射脈沖，兩個(gè)天線接收的脈沖經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊處理，數(shù)據(jù)處理模塊判斷液體是否是易燃液體，是則控制報(bào)警器發(fā)出警報(bào)；上述的基于超寬帶的易燃液體檢測(cè)裝置中，所述發(fā)射天線、第一接收天線和報(bào)警器位于第一個(gè)平面上，第二接收天線位于與該平面的相對(duì)第二平面上，脈沖源、數(shù)據(jù)處理模塊和滑動(dòng)變阻器位于第一平面的非底面垂直平面上。上述的基于超寬帶的易燃液體檢測(cè)裝置中，所述脈沖源產(chǎn)生1. 7GHZ-2. 2GHz、帶寬為500MHz的超寬帶脈沖信號(hào)作為發(fā)射天線的信號(hào)源。上述的基于超寬帶的易燃液體檢測(cè)裝置中，所述報(bào)警器為蜂鳴器。上述的基于超寬帶的易燃液體檢測(cè)裝置中，所述裝置為無(wú)蓋長(zhǎng)方體形狀。上述易燃液體檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，包括如下步驟步驟1，將盛裝待檢測(cè)液體的容器放入裝置中，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使裝置兩邊夾緊盛裝待檢測(cè)液體的容器壁，并將該寬度值變?yōu)殡娦盘?hào)傳給數(shù)據(jù)處理模塊，數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)無(wú)界均勻有耗媒質(zhì)中電磁波的電場(chǎng)表達(dá)式計(jì)算出閥值A(chǔ)和閥值B，并設(shè)定好預(yù)設(shè)值，其中閥值A(chǔ)為反射脈沖的能量值，閥值B為透射脈沖的能量值，預(yù)設(shè)值為反射脈沖的能量值超過(guò)閥值A(chǔ)或透射脈沖的能量值超過(guò)閥值B的最大次數(shù)；步驟2，脈沖源產(chǎn)生超寬帶脈沖信號(hào)并通過(guò)發(fā)射天線照射液體，信號(hào)遇到液體后產(chǎn)生反射、透射和吸收，第一接收天線和第二接收天線分別接收反射脈沖和透射脈沖，交由數(shù)據(jù)處理模塊處理；步驟3，數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)反射脈沖和透射脈沖進(jìn)行濾波、檢波和放大，通過(guò)閥值A(chǔ)、 閥值B和預(yù)設(shè)值判斷液體是否為易燃液體，是則控制報(bào)警器發(fā)出警報(bào)。上述檢測(cè)方法中，當(dāng)一次檢測(cè)結(jié)果同時(shí)超過(guò)閥值A(chǔ)和閥值B或連續(xù)多次檢測(cè)中超過(guò)其中一個(gè)閥值的次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，則報(bào)警器發(fā)出警報(bào)；若在對(duì)液體的檢測(cè)次數(shù)上限內(nèi)， 報(bào)警器沒(méi)有發(fā)出警報(bào)，則表明該液體不是易燃液體。上述檢測(cè)方法中，無(wú)界均勻有耗媒質(zhì)
中電磁波的電場(chǎng)表達(dá)式為E(r) =EOeJ"V(a+J0)r,^ = 0^/2^1 + (^'/^)2- ]式中 a
為電磁波的衰減常數(shù)，表示每單位距離的衰減程度，ω為發(fā)射頻率的中心頻率的角頻率， μ為磁導(dǎo)率，μ ^ 4 π X 10-7H/m, ε為介電常數(shù)，ε 7和ε 〃分別為介電常數(shù)ε的實(shí)部和虛部，ε^ε/ζ^ηδ h/r，發(fā)射天線的高度為h，裝置的寬度即傳播的距離為r，r可根據(jù)盛裝待檢測(cè)液體的容器進(jìn)行調(diào)整；β =2π/λ為相移常數(shù)，其中λ為發(fā)射頻率的中心頻率的波長(zhǎng)，稱為傳播常數(shù)，當(dāng)?shù)弥狤 (r)后，對(duì)E(r)的平方在一個(gè)周期內(nèi)積分
Ct+T 0
Ji 力，得到電磁波的透射能量值，也即閥值B的值，若在求E (r)的時(shí)候用2r代替r，
則對(duì)E(r)的平方積分后，得到電磁波的反射能量值，也即閥值A(chǔ)的值。本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是1.不需要測(cè)量液體的重量，只需根據(jù)無(wú)界均勻有耗媒質(zhì)中電磁波的電場(chǎng)表達(dá)式計(jì)算閥值A(chǔ)、閥值B并設(shè)定好預(yù)設(shè)值。2.檢測(cè)過(guò)程快速、簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的計(jì)算和推導(dǎo)。3.通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算閥值A(chǔ)、閥值B并設(shè)定預(yù)設(shè)值，來(lái)提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性，減少誤判的次數(shù)。

圖1是實(shí)施方式中易燃液體檢測(cè)的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實(shí)施方式中易燃液體檢測(cè)的裝置平視圖；圖3是實(shí)施方式中易燃液體通用檢測(cè)的方法流程圖；圖4是通用檢測(cè)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊判斷液體是否是易燃液體的方法流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖通過(guò)具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施和保護(hù)范圍不限于此。如圖1所示，是本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)易燃液體檢測(cè)的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，包括脈沖源1、 發(fā)射天線2、第一接收天線31和第二接收天線32、數(shù)據(jù)處理模塊4、報(bào)警器5和滑動(dòng)變阻器 6。滑動(dòng)變阻器6可調(diào)節(jié)裝置的寬度，使裝置兩邊夾緊盛裝待檢測(cè)液體的容器壁，并將該寬度值r變?yōu)殡娦盘?hào)傳給數(shù)據(jù)處理模塊4，數(shù)據(jù)處理模塊4根據(jù)無(wú)界均勻有耗媒質(zhì)中電磁波的電場(chǎng)表達(dá)式計(jì)算出閥值A(chǔ)和閥值B，并設(shè)定好預(yù)設(shè)值。其中閥值A(chǔ)為反射脈沖的能量值，閥值B為透射脈沖的能量值，預(yù)設(shè)值為反射脈沖的能量值超過(guò)閥值A(chǔ)或透射脈沖的能量值超過(guò)閥值B的最大次數(shù)。其中脈沖源1產(chǎn)生1. 7GHz-2. 2GHz，帶寬為500MHz的超寬帶脈沖信號(hào)，通過(guò)發(fā)射天線2將脈沖信號(hào)發(fā)射出去，第一接收天線31接收反射，第二接收天線32接收透射脈沖，并交由數(shù)據(jù)處理模塊4處理，數(shù)據(jù)處理模塊4判斷液體是否是易燃液體，是則控制報(bào)警器發(fā)出警報(bào)。脈沖源1與發(fā)射天線2順次連接，第一接收天線31、第二接收天線 32、報(bào)警器5和滑動(dòng)變阻器5分別與數(shù)據(jù)處理模塊4連接。參見(jiàn)圖2，是本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)易燃液體檢測(cè)的裝置平視圖，該裝置為無(wú)蓋長(zhǎng)方體形狀，可將盛裝待檢測(cè)液體的容器放入該裝置中，發(fā)射天線2的高度為h，裝置的寬度為r，發(fā)射天線2、第一接收天線31和報(bào)警器5在一個(gè)平面上，第二接收天線32在該平面的相對(duì)平面上，脈沖源1、數(shù)據(jù)處理模塊4和滑動(dòng)變阻器6在該平面的非底面垂直平面上。圖3是本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)易燃液體通用檢測(cè)的方法流程圖；具體包括以下步驟[0032]步驟1 將盛裝待檢測(cè)液體的容器放入無(wú)蓋長(zhǎng)方體裝置中，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器6，使裝置兩邊夾緊盛裝待檢測(cè)液體的容器壁，并將該寬度值r變?yōu)殡娦盘?hào)傳給數(shù)據(jù)處理模塊4， 數(shù)據(jù)處理模塊4根據(jù)無(wú)界均勻有耗媒質(zhì)中電磁波的電場(chǎng)表達(dá)式計(jì)算出閥值A(chǔ)和閥值B，并設(shè)定好預(yù)設(shè)值。步驟2 脈沖源1產(chǎn)生超寬帶脈沖并通過(guò)發(fā)射天線照射液體，第一接收天線31接收反射脈沖，第二接收天線32接收透射脈沖，交由數(shù)據(jù)處理模塊4處理。步驟3 數(shù)據(jù)處理模塊4對(duì)反射脈沖和透射脈沖進(jìn)行濾波、檢波和放大，通過(guò)閥值 A、閥值B和預(yù)設(shè)值判斷液體是否為易燃液體，是則控制報(bào)警器5發(fā)出警報(bào)。若在對(duì)液體的判斷次數(shù)上限內(nèi)，報(bào)警器沒(méi)有發(fā)出警報(bào)，則表明該液體不是易燃液體。圖4是通用檢測(cè)時(shí)數(shù)據(jù)處理模塊4判斷液體是否是易燃液體的方法流程圖，在對(duì)液體的判斷次數(shù)上限內(nèi)，當(dāng)閥值A(chǔ)和閥值B都被超過(guò)時(shí)，數(shù)據(jù)處理模塊4控制報(bào)警器5發(fā)出警報(bào)，否則分別判斷閥值A(chǔ)和閥值B是否超過(guò)，當(dāng)反射脈沖能量超過(guò)閥值A(chǔ)時(shí)，統(tǒng)計(jì)超過(guò)閥值A(chǔ)的次數(shù)，并進(jìn)一步判斷超過(guò)閥值A(chǔ)的次數(shù)是否達(dá)到預(yù)設(shè)值，若沒(méi)超過(guò)則返回步驟2，如果超過(guò)閥值A(chǔ)的次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值，則數(shù)據(jù)處理模塊4控制報(bào)警器5發(fā)出警報(bào)，否則回到步驟 2。對(duì)閥值B的處理過(guò)程與對(duì)閥值A(chǔ)的處理過(guò)程類似。若在對(duì)液體的判斷次數(shù)上限內(nèi)，報(bào)警器5沒(méi)有發(fā)出警報(bào)，則表明該液體不是易燃液體。如果要檢測(cè)液體中是否含有乙醇，可將乙醇的介電常數(shù)、發(fā)射天線的高度和裝置寬度代入無(wú)界均勻有耗媒質(zhì)中電磁波的電場(chǎng)表達(dá)式中，數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算出相應(yīng)的閥值A(chǔ) 和閥值B，并設(shè)定好預(yù)設(shè)值。在對(duì)液體的判斷次數(shù)上限內(nèi)，當(dāng)一次檢測(cè)結(jié)果的反射能量值和透射能量值分別接近閥值A(chǔ)和閥值B時(shí)，可認(rèn)為該液體中含有乙醇，報(bào)警器5發(fā)出警報(bào)，否則分別統(tǒng)計(jì)反射能量值接近閥值A(chǔ)和透射能量值接近閥值B的次數(shù)，若有一個(gè)次數(shù)超過(guò)預(yù)設(shè)值，則認(rèn)為該液體中含有乙醇，報(bào)警器5發(fā)出警報(bào)。若在對(duì)液體的判斷次數(shù)上限內(nèi)，報(bào)警器沒(méi)有發(fā)出警報(bào)，則表明該液體中不含乙醇。本實(shí)用新型根據(jù)無(wú)界均勻有耗媒質(zhì)中電磁波的電場(chǎng)表達(dá)式，提出了一種基于超寬帶的易燃液體檢測(cè)裝置及其通用檢測(cè)和特定液體檢測(cè)的方法，該裝置功耗低，檢測(cè)過(guò)程方便快捷，可廣泛應(yīng)用于各種液體檢測(cè)領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.基于超寬帶的易燃液體檢測(cè)裝置，具有能夾緊盛裝待檢測(cè)液體的容器的兩邊，其特征在于包括脈沖源、發(fā)射天線、第一接收天線、第二接收天線、數(shù)據(jù)處理模塊、報(bào)警器和能通過(guò)滑動(dòng)調(diào)節(jié)所述兩邊的寬度使裝置夾緊所述容器的滑動(dòng)變阻器；脈沖源與發(fā)射天線連接， 第一接收天線、第二接收天線、報(bào)警器和滑動(dòng)變阻器分別與數(shù)據(jù)處理模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超寬帶的易燃液體檢測(cè)裝置，其特征在于所述發(fā)射天線、第一接收天線和報(bào)警器位于第一個(gè)平面上，第二接收天線位于與該平面的相對(duì)第二平面上，脈沖源、數(shù)據(jù)處理模塊和滑動(dòng)變阻器位于第一平面的非底面垂直平面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超寬帶的易燃液體檢測(cè)裝置，其特征在于所述報(bào)警器為蜂鳴器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述的基于超寬帶的易燃液體檢測(cè)裝置，其特征在于所述裝置為無(wú)蓋長(zhǎng)方體形狀。
專利摘要本實(shí)用新型提供了基于超寬帶的易燃液體檢測(cè)裝置，包括脈沖源、發(fā)射天線、第一接收天線、第二接收天線、數(shù)據(jù)處理模塊、報(bào)警器和能通過(guò)滑動(dòng)調(diào)節(jié)所述兩邊的寬度使裝置夾緊所述容器的滑動(dòng)變阻器；脈沖源與發(fā)射天線連接，第一接收天線、第二接收天線、報(bào)警器和滑動(dòng)變阻器分別與數(shù)據(jù)處理模塊連接。檢測(cè)時(shí)，滑動(dòng)變阻器將該寬度值變?yōu)殡娦盘?hào)傳給數(shù)據(jù)處理模塊；中脈沖源產(chǎn)生超寬帶脈沖信號(hào)，通過(guò)發(fā)射天線將脈沖信號(hào)發(fā)射出去，兩個(gè)天線接收的脈沖經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊處理，數(shù)據(jù)處理模塊判斷液體是否是易燃液體，是則控制報(bào)警器發(fā)出警報(bào)。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗低，檢測(cè)過(guò)程方便快捷的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N22/00GK202149887SQ201120272560
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者寧更新, 廖明熙, 譚梁鐫, 韋崗 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)