本發(fā)明屬于熒光爆炸物探測技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種熒光爆炸物探測儀的熒光信號檢測裝置及其檢測方法，尤其涉及一種基于數(shù)字平均法的高靈敏度、高精度的熒光爆炸物探測儀熒光信號檢測裝置及檢測方法。

背景技術(shù)：

熒光爆炸物檢測儀所使用的熒光傳感薄膜在特定波長的入射光照射下能夠進入激發(fā)態(tài)而發(fā)射出另一種波長的熒光。在此過程中，當富電子的熒光傳感材料和缺電子的硝基芳烴類爆炸物相互接觸時產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移，熒光傳感薄膜自身被激發(fā)出的熒光會發(fā)生淬滅。通過光電檢測電路對熒光信號進行光電轉(zhuǎn)換，那么熒光信號的變化特征便可以通過轉(zhuǎn)換后的電信號變化特征進行表征。

通常熒光傳感薄膜被激發(fā)出的熒光信號極其微弱，同時夾雜大量的背景噪聲和各種其他的噪聲，甚至熒光信號完全被噪聲所淹沒。在這種情況下，利用傳統(tǒng)的方法將微弱熒光信號轉(zhuǎn)換成微弱電信號，進而通過前置放大器對微弱電信號進行放大，將無法從噪聲中提取或恢復(fù)被測信號。目前常用的方法是通過模擬取樣積分法實現(xiàn)對被測信號的探測和提取。

模擬取樣積分器是對前置放大后的周期性熒光信號的每個周期固定相位點進行取樣，并長時間累積平均，進而提高信噪比實現(xiàn)對有用信號的提取分析。但該方法在實際使用時存在以下幾個方面的缺點：

1)、模擬取樣積分法需要通過調(diào)節(jié)rc常數(shù)來確定積分時間以及積分幅值，但實際生產(chǎn)時，電阻的精度能夠控制在±1‰，電容一般控制在±5％以內(nèi)，由阻容精度引起的誤差是無法消除的?，F(xiàn)有技術(shù)中的阻容精度導(dǎo)致在檢測與噪聲基本為一個量級內(nèi)波動的微弱熒光信號時，常常會引起誤觸發(fā)或過觸發(fā)，而且產(chǎn)品的靈敏度一致性不易控制；

2)、模擬取樣積分法通常分為指數(shù)型積分和線性積分法。指數(shù)型積分需要在有效脈沖光內(nèi)進行多次積分，而線性積分通常采用線性累加的方式。其中指數(shù)型積分需要配合高頻電子開關(guān)進行多次切換，因此原有積分信號中會夾雜由開關(guān)引起的高頻脈沖噪聲；線性積分法積分次數(shù)有限，需要在積分一定時間后對積分電路進行電荷泄放，否則會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，另外開關(guān)在進行信號累積和泄放時同樣會帶入高頻抖動噪聲；

3)、由于模擬取樣積分法均采用模擬電路實現(xiàn)，在電路板上容易受到電路板自身的干擾和外界的輻射干擾，當受到干擾引起信號抖動時容易造成誤觸發(fā)；

4)、模擬取樣積分法在通過模擬電路實現(xiàn)時，必然需要用到模擬開關(guān)，模擬開關(guān)屬于半導(dǎo)體器件，存在漏電電流，并不能實現(xiàn)真正意義上的關(guān)斷，會引入額外的噪聲。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決技術(shù)背景中常用方法所存在的不足和局限性，實現(xiàn)對微弱熒光信號的精確探測，本發(fā)明提出了一種基于數(shù)字平均法的高靈敏度、高精度的熒光爆炸物探測儀熒光信號檢測裝置及檢測方法，極大的提高了熒光爆炸物探測儀的探測靈敏度和探測精度。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

所述一種熒光爆炸物探測儀的熒光信號檢測裝置，其特征在于：包括紫外led、第一濾光片、化學(xué)薄膜基片、進氣泵、第二濾光片、光電倍增管、前置放大電路、ad轉(zhuǎn)換模塊和數(shù)字信號處理模塊；

數(shù)字信號處理模塊輸出高頻方波信號觸發(fā)進氣泵工作，并觸發(fā)紫外led發(fā)出脈沖紫外光；紫外led發(fā)出的紫外光經(jīng)過第一濾光片后，得到化學(xué)薄膜基片的激發(fā)光；所述激發(fā)光照射化學(xué)薄膜基片產(chǎn)生熒光信號；進氣泵采集采樣氣體與化學(xué)薄膜基片接觸；化學(xué)薄膜基片產(chǎn)生的熒光信號經(jīng)過第二濾光片后照射在光電倍增管的探測靶面上；光電倍增管輸出電流信號至前置放大電路；前置放大電路對輸入的電流信號進行放大，并輸出至ad轉(zhuǎn)換模塊；ad轉(zhuǎn)換模塊對輸入的電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，并輸出至數(shù)字信號處理模塊；數(shù)字信號處理模塊對輸入的數(shù)字信號進行采集，并與數(shù)字信號處理模塊輸出的高頻方波信號進行時序相關(guān)識別，對數(shù)字信號進行數(shù)字積分和窗口濾波，識別數(shù)字信號幅值的變化，實現(xiàn)爆炸物探測。

進一步的優(yōu)選方案，所述一種熒光爆炸物探測儀的熒光信號檢測裝置，其特征在于：所述數(shù)字信號處理模塊采用dsp、mcu或mpu。

進一步的優(yōu)選方案，所述一種熒光爆炸物探測儀的熒光信號檢測裝置，其特征在于：所述數(shù)字信號處理模塊采用mcu。

所述一種熒光爆炸物探測儀的熒光信號檢測方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：通過數(shù)字信號處理模塊輸出高頻方波信號觸發(fā)進氣泵工作，同時數(shù)字信號處理模塊輸出的高頻方波信號觸發(fā)紫外led發(fā)出脈沖紫外光；

步驟2：進氣泵持續(xù)采集采樣氣體與化學(xué)薄膜基片接觸；紫外led發(fā)出的紫外光經(jīng)過第一濾光片后，得到化學(xué)薄膜基片的激發(fā)光；所述激發(fā)光照射化學(xué)薄膜基片產(chǎn)生熒光信號；

步驟3：步驟2產(chǎn)生的熒光信號經(jīng)過第二濾光片后照射在光電倍增管的探測靶面上，產(chǎn)生對應(yīng)的電流信號；

步驟4：將步驟3產(chǎn)生的電流信號輸入前置放大電路進行放大，并將放大后的電信號輸入ad轉(zhuǎn)換模型進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到對應(yīng)的數(shù)字信號，并輸出至數(shù)字信號處理模塊；

步驟5：數(shù)字信號處理模塊對輸入的數(shù)字信號進行采集，并與數(shù)字信號處理模塊輸出的高頻方波信號進行時序相關(guān)識別，對數(shù)字信號進行數(shù)字積分和窗口濾波；

步驟6：重復(fù)步驟2至步驟5，當經(jīng)過步驟5中數(shù)字積分和窗口濾波后的數(shù)字信號存在幅值變化，且幅值變化量大于設(shè)定閾值時，判斷采樣氣體中存在硝基芳烴類爆炸物。

有益效果

1、本發(fā)明通過數(shù)字信號處理模塊產(chǎn)生高頻方波信號控制紫外led發(fā)出脈沖紫外光，并利用產(chǎn)生的高頻方波信號與采集的數(shù)字信號進行時序相關(guān)識別，實現(xiàn)了系統(tǒng)工作的相關(guān)性。

2、本發(fā)明采用數(shù)字信號處理模塊代替了體積繁雜且易受干擾的模擬電路，通過數(shù)字取樣積分法實現(xiàn)了降噪和信號提取。

3、本發(fā)明體積小巧，易于輕量化手持式爆炸物探測儀的研制。

4、本發(fā)明沒有模擬取樣中的模擬開關(guān)信號，避免了開關(guān)引起的高頻噪聲，使得探測儀具備更高的信噪比。

5、本發(fā)明采用數(shù)字信號處理為主要應(yīng)用機制，抗干擾能力強。

6、本發(fā)明功能主要由數(shù)字信號處理模塊完成，探測結(jié)果一致性很好，工作穩(wěn)定、便于大批量生產(chǎn)。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1：熒光爆炸物探測儀的熒光信號檢測裝置示意圖；

其中：1、數(shù)字信號處理模塊；2、led驅(qū)動電路；3、紫外led；4、第一濾光片；5、化學(xué)薄膜基片；6、第二濾光片；7、光電倍增管；8、前置放大電路；9、ad轉(zhuǎn)換模塊；10、進氣泵。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外、術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

如圖1所述，本發(fā)明提出的熒光爆炸物探測儀的熒光信號檢測裝置包括數(shù)字信號處理模塊1、紫外led3、第一濾光片4、化學(xué)薄膜基片5、第二濾光片6、光電倍增管7、前置放大電路8、ad轉(zhuǎn)換模塊9和進氣泵10。紫外led3由led驅(qū)動電路2驅(qū)動。

上述各個部件的功能及相互之間的信號流關(guān)系為：

數(shù)字信號處理模塊1輸出高頻方波信號觸發(fā)進氣泵10工作，并通過led驅(qū)動電路2觸發(fā)紫外led3發(fā)出脈沖紫外光；紫外led3發(fā)出的紫外光經(jīng)過第一濾光片4后，得到化學(xué)薄膜基片5的激發(fā)光；所述激發(fā)光照射化學(xué)薄膜基片5產(chǎn)生熒光信號；進氣泵10采集采樣氣體與化學(xué)薄膜基片5接觸；化學(xué)薄膜基片5產(chǎn)生的熒光信號經(jīng)過第二濾光片6后照射在光電倍增管7的探測靶面上；光電倍增管7輸出電流信號至前置放大電路8；前置放大電路8對輸入的電流信號進行低噪聲放大，并輸出至ad轉(zhuǎn)換模塊9；ad轉(zhuǎn)換模塊9對輸入的電信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換得到數(shù)字信號，并輸出至數(shù)字信號處理模塊1；數(shù)字信號處理模塊1對輸入的數(shù)字信號進行采集，并與數(shù)字信號處理模塊1輸出的高頻方波信號進行時序相關(guān)識別，對數(shù)字信號進行數(shù)字積分和窗口濾波，識別數(shù)字信號幅值的變化，實現(xiàn)爆炸物探測。

其中，數(shù)字信號處理模塊1可以采用dsp、mcu或mpu，從使用功耗以及輕量化易便攜手持的角度考慮，數(shù)字信號處理模塊1優(yōu)選mcu。

基于上述裝置，本發(fā)明中熒光爆炸物探測儀的熒光信號檢測方法包括以下步驟：

步驟1：通過數(shù)字信號處理模塊1輸出高頻方波信號觸發(fā)進氣泵10工作，同時數(shù)字信號處理模塊1輸出的高頻方波信號通過led驅(qū)動電路2觸發(fā)紫外led3發(fā)出脈沖紫外光；

步驟2：進氣泵10持續(xù)采集采樣氣體與化學(xué)薄膜基片5接觸；紫外led3發(fā)出的紫外光經(jīng)過第一濾光片4后，得到化學(xué)薄膜基片5的激發(fā)光；所述激發(fā)光照射化學(xué)薄膜基片5產(chǎn)生熒光信號；

步驟3：步驟2產(chǎn)生的熒光信號經(jīng)過第二濾光片6后照射在光電倍增管7的探測靶面上，產(chǎn)生對應(yīng)的電流信號；

步驟4：將步驟3產(chǎn)生的電流信號輸入前置放大電路8進行放大，并將放大后的電信號輸入ad轉(zhuǎn)換模型9進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到對應(yīng)的數(shù)字信號，并輸出至數(shù)字信號處理模塊1；

步驟5：數(shù)字信號處理模塊1對輸入的數(shù)字信號進行采集，并與數(shù)字信號處理模塊1輸出的高頻方波信號進行時序相關(guān)識別，對數(shù)字信號進行數(shù)字積分和窗口濾波；

步驟6：重復(fù)步驟2至步驟5，當經(jīng)過步驟5中數(shù)字積分和窗口濾波后的數(shù)字信號存在幅值變化，且幅值變化量大于設(shè)定閾值時，判斷采樣氣體中存在硝基芳烴類爆炸物。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。