ПРИБОР ДЛЯ МОБИЛЬНОГО ОБНАРУЖЕНИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИИ ВЗРЫВЧАТЫХ И НАРКОТИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ Российский патент 2022 года по МПК G01N21/64 

Изобретение относится к области сканирующих устройств и методов, более конкретно к системам обнаружения и идентификации следовых количеств взрывчатых, наркотических или других контрабандных веществ в газовой фазе.

МПК G01N 21/64

Известны следующие устройства для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ, которые выбраны как аналоги:

RU2643926C2

Изобретение относится к области обнаружения микроконцентраций веществ в газовой среде, в частности к детектированию молекул взрывчатых веществ (нитросоединений) в воздухе. Способ характеризуется тем, что осуществляют сорбцию молекул ВВ исследуемого образца воздуха на вспомогательном элементе, десорбцию и термическое разложение молекул ВВ в газовой фазе при температуре 250-450°С, подают поток воздуха с продуктами термического разложения молекул ВВ в детекторную зону, далее путем взаимодействия с химическим реагентом вызывают и регистрируют величину максимальной интенсивности хемилюминесценции, по ней определяют содержание продуктов термического разложения молекул ВВ в образце, определяют аналитический сигнал (U1) и по результатам сравнения с пороговым аналитическим сигналом (U2) судят о содержании ВВ в исследуемом образце воздуха.

RU2659712C1

Изобретение относится к области безопасности и газоанализаторов, а именно к способам обнаружения взрывчатых и/или наркотических веществ в воздухе. В основе изобретения лежит анализ ЭКоГ сигналов, снятых имплантированными в мозг крысы электродами. На первом этапе происходит обучение используемых многослойных нейронных сетей. Это обеспечивается подачей определенного запаха, снятием сигнала ЭКоГ, соответствующим преобразованием сигнала и записью его. Результатом обучения является получение массива векторов, состоящих из запаха и соответствующих ему элементов сигнала ЭКоГ. Непосредственно в процессе измерения, снимаемые электродами сигналы ЭКоГ сравниваются с применением систем обучения и нейронных сетей с ранее полученным массивом векторов и определяется диагностируемый запах. Изобретение обеспечивает повышение точности при исключении необходимости стимуляции мозга крысы в процессе обучения.

RU123527U1

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.

Известен прибор для мобильного обнаружения взрывчатых и наркотических веществ, который выбран в качестве прототипа заявляемого изобретения.

RU159783U1

Прибор для мобильного обнаружения взрывчатых и наркотических веществ (Фиг.1) в окружающей атмосфере, состоящий из рабочего объема (на Фиг.1 не показан, как несущественный элемент), воздушного насоса 1, люминесцирующего сенсорного элемента 2, источника возбуждающего люминесценцию света 3, оптического светофильтра 4, фоточувствительного элемента 5, к которому подключен преобразователь токового сигнала фотоэлемента в сигнал напряжения 6, и блока управления 9 с элементами индикации и визуального и звукового оповещения, в котором люминесцирующий сенсорный элемент выполнен съемным и расположен перпендикулярно рабочему объему, введены регулируемый усилитель 7 и аналого-цифровой преобразователь 8, при этом выход преобразователя тока фотоэлемента в электрический сигнал 6 подключен к входу регулируемого усилителя 7, выход усилителя 7 соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 8, выходы которого подключены к блоку управления 9, выполненного на основе микроконтроллера, к которому подключены вход управления регулируемого усилителя 7, источник возбуждающего люминесценцию света 3, звуковой излучатель 10, блок управления и индикации 11, вход управления воздушным насосом 1.

Воздушный насос 1 при работе прибора обеспечивает постоянство объема прокачиваемого воздуха через рабочий объем, в котором находится сенсорный элемент 2. При этом происходит возбуждение флуоресценции сенсора под действием излучения источника возбуждающего люминесценцию света 3. Ток фоточувствительного элемента 5, пропорциональный интенсивности света, преобразуется преобразователем ток-напряжение 6 в сигнал напряжения. Регулируемый усилитель 7 применяется для дальнейшего усиления сигнала. Для выбора коэффициента усиления производится калибровка, предшествующая процессу обнаружения. Функционирование прибора осуществляется под управлением блока управления 9. Включение и выключение прибора, выбор режима работы, задание числовых констант, индикация и считывание информации производится посредством блока управления 9. Вся информация о времени проведения измерений, результатах, и их статуса (тестовые, поисковые, боевые и пр.) показывается на блоке управления и индикации 11. Звуковой излучатель 10 является звуковым сигнализатором обнаружения ВВ и служит дополнительным индикатором этого события.

Недостатками данного устройства, препятствующими его применению для анализа паров целевых (взрывчатых, наркотических и прочих контрабандных) веществ являются:

1. Для устройства известен сенсорный элемент для фотолюминесцентного или оптического детектора паров RU148668U1. Регистрирующая система прибора рассчитана на работу с сенсорным элементом, несущим один сенсорный материал. Из-за невозможности использовать несколько сенсорных материалов на сенсорном элементе устройство не способно идентифицировать анализируемые пары вещества и может быть подвержено ложным срабатываниям на не являющиеся целевыми вещества.

2. В ходе движения паров до рабочего объёма и внутри рабочего объёма устройства происходит изменение концентрации целевых веществ за счёт адсорбции молекул целевых веществ на поверхностях рабочего объёма.

Указанные недостатки устранены следующим образом.

1. Вместо одного сенсорного материала на одном сенсорном элементе используются несколько сенсорных материалов, нанесенных на разные участки сенсорного элемента.

2. Для одновременного считывания люминесцентных сигналов с нескольких сенсорных материалов вместо фотоэлемента и тракта обработки сигнала с фотоэлемента применены видеокамера и блок обработки сигналов с видеокамеры.

3. Введены блок температурной регуляции и рабочий объем с минимальной площадью внутренней поверхности и внутренним объемом.

Техническая задача изобретения: создание мобильного прибора для непрерывного обнаружения и идентификации паров взрывчатых, наркотических и других контрабандных веществ, не искажающего концентрации паров анализируемых газов при измерении, с применением несущих ряд люминесцентных материалов сенсорных элементов.

Для решения указанной технической задачи предложено устройство, состоящее из рабочего объёма, воздушного насоса, несущего люминесцентные сенсорные материалы сенсорного элемента, источника возбуждающего люминесценцию сенсорного элемента света, оптического светофильтра, видеокамеры, блока обработки сигналов с видеокамеры, блока управления, блок управления и индикации, блока звукового излучателя, блока температурной регуляции, которое выполнено таким образом, что рабочий объём связана с воздушным насосом, приводящим расположенный в рабочем объёме сенсорный элемент в контакт с парами целевых веществ в анализируемой газовой смеси, при этом люминесцентный сигнал сенсорного элемента возбуждается источником света и регистрируется видеокамерой, при этом сенсорный элемент, источник возбуждающего люминесценцию света находятся внутри рабочего объёма, при этом сенсорный элемент разделён на несколько секторов, содержащих разные люминесцентные сенсорные материалы, при этом уменьшены внутренний объём и площадь поверхности рабочего объёма, при этом блок температурной регуляции изменяет и поддерживает температуру внутри рабочего объёма.

Отличительными признаками предлагаемого технического решения от решения, принятого за прототип, являются следующие: устройство вместо фотоэлемента содержит видеокамеру для считывания люминесцентных сигналов сенсорного элемента, блок обработки сигналов с видеокамеры, блок температурной регуляции, при этом регистрация люминесцентных сигналов производится для всех сенсорных материалов на сенсорном элементе одновременно, при этом блок температурной регуляции поддерживает требуемую температуру внутри рабочего объема.

Наличие данных отличительных признаков в совокупности с известными из прототипа даёт следующий технический результат:

1. В устройстве появляется возможность использования нескольких сенсорных материалов, нанесенных на различные участки поверхности сенсорного элемента, и измерения их люминесцентного ответа на действие контактирующих с ними паров целевых веществ. Открывается возможность идентификации детектируемых веществ и обнаружения ошибок I и II рода по специфике люминесцентного ответа каждого из сенсорных материалов.

2. Уменьшение искажения люминесцентных сигналов за счёт сокращения разбавления концентрации анализируемых паров вещества и сокращения потерь паров анализируемого вещества от адсорбции на внутренних поверхностях устройства.

Предлагаемое техническое решение может найти применение в качестве мобильного устройства для детектирования и идентификации взрывчатых, наркотических и иных контрабандных веществ или в качестве одного из блоков комплекса обнаружения угроз на контрольно-пропускных пунктах. Подбором люминесцентных сенсорных материалов возможно контролировать селективность сенсорного элемента, и таким образом возможно применение в деятельности, связанной с обнаружением и идентификацией веществ в газовой фазе люминесцентным методом в целом.

Предлагаемое техническое решение поясняется схемой устройства на Фиг. 2. Рабочий объем 13 содержит входное и выходное отверстия для прокачки воздуха через него. Прокачка воздуха через устройство осуществляется с помощью воздушного насоса 1. Воздух проходит через рабочий объем 13, содержащий сенсорный элемент 2 и источник возбуждающего люминесценцию света 3. Объём и площадь внутренней поверхности рабочего объёма минимизированы чтобы уменьшить влияние разбавления паров анализируемых газов содержащимся внутри воздухом и адсорбции молекул на внутренних поверхностях. Температура рабочего объёма 13 контролируется блоком температурной регуляции 12. Регистрируемый видеокамерой 14 люминесцентный сигнал оцифровывается на блоке обработки сигналов с видеокамеры 15 и передаётся на блок управления 9. Оптический светофильтр 4 препятствует регистрации возбуждающего люминесценцию света. Оператор управляет устройством и получает обратную связь через звуковой излучатель 10 и блок управления и индикации 11. С блока управления 9 происходит контроль работы блока температурной регуляции 12, воздушного насоса 1, возбуждающего люминесценцию источника света 3, блока обработки сигналов с видеокамеры 15, блока звукового излучателя 10 и блока управления и индикации 11. На блоке управления 9 формируются данные о интенсивности люминесценции сенсорных материалов на сенсорном элементе.

Устройство работает следующим образом. При измерении воздушный насос 1 приводит молекулы анализируемых паров веществ в контакт с сенсорными материалами на сенсорном элементе 2 путём втягивания анализируемой газовой смеси в рабочий объём 13. Воздушный насос 1 при работе прибора обеспечивает постоянство объёма прокачиваемого воздуха. Возбуждение люминесценции производится возбуждающим люминесценцию источником света 3. При контакте паров искомого вещества с сенсорными материалами на сенсоре будет происходить изменение интенсивности люминесценции сенсорных материалов. Видеокамера 14 регистрирует люминесцентные сигналы сенсорных материалов. Полученный видеокамерой 14 сигнал трансформируется, усиливается и передаётся блоком обработки сигналов с видеокамеры 15 на блок управления 9. Регулировка параметров регистрации, усиления, трансформации на блоке обработки сигналов с видеокамеры 15 производится с блока управления 9. Перед началом использования блок температурной регуляции 12 производит изменение и поддержание температуры элементов внутри рабочего объёма 13. Температурный диапазон определяется рабочим температурным диапазоном сенсорного элемента.

Использование: для мобильного обнаружения и идентификации взрывчатых и наркотических веществ в окружающей атмосфере. Сущность изобретения заключается в том, что прибор для мобильного обнаружения и идентификации взрывчатых и наркотических веществ в окружающей атмосфере состоит из рабочего объёма, люминесцирующего сенсорного элемента, оптического светофильтра, блока управления, к которому подключены воздушный насос, источник возбуждающего люминесценцию света, блок управления и индикации, блок звукового излучателя, при этом дополнительно введены видеокамера, блок обработки сигналов с видеокамеры, блок температурной регуляции, причем люминесцирующий сенсорный элемент разделён на несколько секторов, содержащих разные люминесцентные сенсорные материалы, сенсорный элемент и источник возбуждающего люминесценцию света расположены в рабочем объёме, выход блока температурной регуляции подключен к входу рабочего объёма, выход видеокамеры соединен с входом блока обработки сигналов с видеокамеры, выход которого подключен к блоку управления, к которому подключены вход управления блока обработки сигналов с видеокамеры и вход блока температурной регуляции. Технический результат: обеспечение возможности достоверной идентификации веществ. 2 ил.

Прибор для мобильного обнаружения и идентификации взрывчатых и наркотических веществ в окружающей атмосфере, состоящий из рабочего объёма, люминесцирующего сенсорного элемента, оптического светофильтра, блока управления, к которому подключены воздушный насос, источник возбуждающего люминесценцию света, блок управления и индикации, блок звукового излучателя, отличающийся тем, что введены видеокамера, блок обработки сигналов с видеокамеры, блок температурной регуляции, при этом люминесцирующий сенсорный элемент разделён на несколько секторов, содержащих разные люминесцентные сенсорные материалы, сенсорный элемент и источник возбуждающего люминесценцию света расположены в рабочем объёме, выход блока температурной регуляции подключен к входу рабочего объёма, выход видеокамеры соединен с входом блока обработки сигналов с видеокамеры, выход которого подключен к блоку управления, к которому подключены вход управления блока обработки сигналов с видеокамеры и вход блока температурной регуляции.