ПРИБОР ДЛЯ МОБИЛЬНОГО ОБНАРУЖЕНИЯ ВЗРЫВЧАТЫХ И НАРКОТИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Полезная модель относится к области сканирующих устройств и методов, более конкретно к системам обнаружения следовых количеств взрывчатых веществ или других контрабандных веществ, например наркотических.
Известны устройства для обнаружения взрывчатых и других контрабандных веществ:
US 6984524 В2
Детектор для обнаружения ВВ путем сканирования с инфракрасным лазером. С помощью оптической системы сфокусированный свет от лазера попадает на исследуемую поверхность. Интенсивность и время свечения подобраны так, чтобы вызвать десорбцию селективных молекул ВВ, которые присутствуют на поверхности исследуемого вещества, без повреждения поверхности материала. Пары ВВ попадают в реакционную камеру, содержащую жидкий щелочной люминолсодержащий раствор. Пары ВВ вступают в реакцию с раствором, сопровождающуюся хемилюминесценцией. Детектор регистрирует свечение и по его интенсивности после превышения заданного порога активируется устройство сигнализации, сопровождаемое звуковым и световым сигналом.
RU 123527 U1
Лидарная система для дистанционного обнаружения паров взрывчатых веществ в атмосфере. Содержит источник возбуждающего излучения - лазерную систему - для возбуждающего люминесценцию света в воздушном пространстве, приемную оптическую систему, направляющую возбужденную световую волну в монохроматор, фоточувствительный элемент - фотоэлектронный умножитель, к которому подключена система обработки данных. Данный прибор позволяет выделить сигналы флуоресценции NO-фрагментов взрывчатых веществ, хотя и отличается тем, что монохроматор снабжен дополнительным каналом, позволяющим выделить сигналы антистоксового комбинационного рассеяния атмосферного азота и кислорода. US 6 558 626 В1.
Известен прибор для обнаружения следовых количеств паров взрывчатых веществ, который содержит пробозаборник, состоящий из нескольких рабочих объемов, впускной и выпускной клапан, соединенный с воздушным насосом. В зоне обнаружения располагается источник возбуждающего люминесценцию света и сенсорный материал, рядом с которым располагается регистрирующий фотоприемник, с которого сигнал в виде светового потока преобразуется в электрический сигнал и поступает в блок управления. Под действием излучение от источника света полимерный материал начинает флуоресцировать. При контакте с анализируемым воздухом в зоне обнаружения происходит изменение интенсивности флуоресценции в присутствии нитросоединений. Полученный в результате физический сигнал (флуоресценция сенсора) принимается регистратором и анализируется в блоке управления.
Они выбраны в качестве аналогов данной полезной модели.
Известен прибор для обнаружения следовых количеств паров взрывчатых веществ (ПМ RU 159783 U1), который выбран в качестве прототипа заявляемого изобретения.
Прототип (фиг. 1) содержит воздушный насос 1 (ВН), продувающий воздух через сенсорный элемент 2 (СЭ), источник возбуждающего флуоресценцию света 3 (ИС), светофильтр 4 (СФ), препятствующий попаданию возбуждающего света на фотоэлемент 5 (ФЭ), предназначенный для регистрации интенсивности люминесценции от СЭ, преобразователь ток фотоэлемента - напряжение 6 (ПТН), регулируемый усилитель 7 (РУ), аналого-цифровой преобразователь 8 (АЦП), микроконтроллерный блок управления 9 (МК), блок управления и индикации 10 (БУИ), звуковой излучатель 11 (ЗИ). Прибор работает следующим образом.
ВН при работе прибора обеспечивает постоянство объема прокачиваемого воздуха через рабочий объем, в котором находится сенсорный элемент. При этом происходит возбуждение флуоресценции сенсора под действием излучения ИС. ПТН преобразует ток ФЭ, пропорциональный интенсивности света, в сигнал напряжения, наиболее подходящий для дальнейшего преобразования. РУ применяется для дальнейшего усиления сигнала напряжения и приведения его в диапазон оптимального значения электрического сигнала, подаваемого на АЦП (может быть интегрирован в состав МК). Регулировка усиления необходима по причине постепенной деградации (снижении интенсивности флуоресценции) материала СЭ вследствие засветки его излучением от ИС. Для выбора коэффициента усиления производится калибровка, каждый раз при переходе в режим обнаружения. При снижении интенсивности флуоресценции ниже определенного уровня, требуется замена СЭ на новый. Функционирование прибора осуществляется под управлением микроконтроллерного (МК) блока. Включение и выключение прибора, выбор режима работы, задание числовых констант, индикация и считывание информации производится посредством БУИ. На индикаторе прибора высвечивается двухуровневое меню. Верхний уровень соответствует выбору режима работы прибора, нижний - значению данного режима. Вся информация о времени проведения измерений, результатах, и их статуса (тестовые, поисковые, боевые и пр.) заносится в энергонезависимую память прибора. Имеется возможность подключения прибора к персональному компьютеру посредством интерфейса USB. В этом режиме управление прибором передается ПК и осуществляется доступ к базе данных прибора. ЗИ - является звуковым сигнализатором обнаружения ВВ и служит дополнительным индикатором этого события. ЗИ может быть как встроенным в прибор, так и подключаемым к стандартному разъему.
Прототип имеет непрерывную засветку сенсорного элемента от ИС. Вследствие того, что засветка производится жестким ультрафиолетовым излучением, материал сенсора со временем разрушается, его необходимо заменять на новый СЭ. Таким образом, деградация сенсорного элемента, приводящая к ограничению срока его использования, является недостатком данного прибора.
Указанную проблему можно решить следующим образом. Предлагается использовать импульсный режим засветки, при котором основную часть времени измеряемого интервала ИС будет выключен, после чего включается на короткое время, при котором будет происходить измерение флуоресценции.
Задача полезной модели: Создание мобильного прибора, который позволяет проводить процесс непрерывного обнаружения взрывчатых или наркотических веществ, с повышенным сроком службы СЭ.
Указанная задача решается следующим образом. Прибор для мобильного обнаружения взрывчатых и наркотических веществ в окружающей атмосфере, состоящий из воздушного насоса, люминесцирующего сенсорного элемента, источника возбуждающего люминесценцию света, оптического светофильтра, фоточувствительного элемента, к которому подключен преобразователь светового потока в электрический сигнал, регулируемого усилителя, вход которого подключен к выходу преобразователя, а выход к АЦП, выходы которого подсоединены к микроконтроллерному блоку, к которому также подключен блок управления и индикации, звуковой излучатель и воздушный насос, введен мультивибратор (MB), при этом, выход мультивибратора подключен к источнику возбуждающего света, а вход управления включения MB - к микроконтроллеру.
По условиям работы детектора, измерения интенсивности флуоресценции проводятся с некоторой периодичностью (например, 1 раз/сек). Собственно процесс измерения флуоресценции занимает несколько десятков миллисекунд, что значительно меньше периода измерения.
В связи с этим производить засветку в интервал времени между двумя соседними измерениями не целесообразно. Таким образом, вместо непрерывного режима работы ИС можно перейти к импульсному, то есть включать ИС непосредственно перед проведением измерений, после чего выключать ИС.
Такая модернизация приведет к повышению срока службы сенсорного элемента в несколько раз.
Технический результат полезной модели: значительное увеличение срока службы сенсорного элемента.
Схема прибора фиг. 2.
Прибор содержит воздушный насос 1 (ВН), продувающий воздух через сенсорный элемент 2 (СЭ), источник возбуждающего флуоресценцию света 3 (ИС), светофильтр 4 (СФ), препятствующий попаданию возбуждающего света на ФЭ, фотоэлемент для регистрации интенсивности люминесценции 5 (ФЭ), преобразователь ток фотоэлемента в напряжение 6 (ПТН), регулируемый усилитель 7 (РУ), аналого-цифровой преобразователь 8 (АЦП), микроконтроллерный блок управления 9 (МК), блок управления и индикации 10 (БУИ), звуковой излучатель 11 (ЗИ), мультивибратор 12 (MB).
Прибор работает следующим образом.
ВН при работе прибора обеспечивает постоянство объема прокачиваемого воздуха через рабочий объем, в котором находится сенсорный элемент. При этом происходит возбуждение флуоресценции сенсора под действием излучения ИС.ПТН преобразует ток ФЭ, пропорциональный интенсивности света, в сигнал напряжения, наиболее подходящий для дальнейшего преобразования в АЦП. РУ применяется для дальнейшего усиления сигнала и приведения его в диапазон оптимального значения электрического сигнала, подаваемого на АЦП. Для выбора коэффициента усиления производится калибровка, предшествующая процессу обнаружения. Функционирование прибора осуществляется под управлением микроконтроллерного (МК) блока. Включение и выключение прибора, выбор режима работы, задание числовых констант, индикация и считывание информации производится посредством БУИ. Все остальные функциональные возможности аналогичны прототипу. В процессе работы мультивибратор (MB) создает короткие импульсы по отношению к периоду, и светодиод, являющийся источником возбуждающего света, будет зажигаться на время, значительно меньшее, чем период измерения. Тем самым многократно увеличивается срок использования сенсорного элемента. Аппаратная реализация мультивибратора возможна в составе микроконтроллера или может быть реализована программным образом также в микроконтроллере.