[发明专利]一种危险品车载拉曼远距离探测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种危险品车载拉曼远距离探测装置，属于激光检测领域。

背景技术

2015年巴黎袭击案发生后，城市以及道路安全问题逐渐被各国提到议事日程。而利用隐藏在路面的有毒物、易燃、易爆物等危险品，袭击过往车辆，阻断交通运输，是不法分子危害城市安全的常用手段，往往造成严重的人员伤亡。因此，采用新科技，研制一种非接触、远距离、大范围、快速探测并锁定危险品的探测车十分必要，对城市安保建设具有重要的现实意义。

拉曼检测是当今国际上最常用的未知物成分标定手段。其通过照射一束激光到探测物上，然后探测散射光的拉曼光谱，利用分子结构谱线标定未知物成分。因其具备无损、精确、高灵敏度等特殊优势，拉曼检测技术近年来在危险品检测等领域被广泛应用。目前较为成熟的拉曼检测手段，通常用在探测距离在50厘米以内的未知物成分标定上。

现存的拉曼远程探测系统，均为探测器和检测物相对位置固定的点对点探测(定点探测)，探测时间在2到10分钟内。然而要将这种拉曼定点检测系统，搭载在移动中的车载底盘上，作为车载探测装置，在车辆以一定速度行进的同时，实施中远距离探测，则存在几大问题：1)车载危险品探测系统通常在车辆行进中探测，车速一般高于5米/秒，这就要求车载探测系统的探测距离足够远的同时，探测系统与对危险品的报警时间必须足够快，从而保证在系统检测出危险品给出警示指令后，系统载体与危险品之间还保留一定的安全距离。而传统定点探测手段由于需要2到10分钟的探测时间，因此无法在有效时间内报警；2)传统固体拉曼探测采用单点探测手段，探测范围数厘米左右。因此传统拉曼探测技术，无法满足对前方地面大范围检测的要求；3)车辆的行驶速度往往是一个变量，而传统拉曼探测系统的内置积分时间是事先给定的，无法实现对不同时刻反馈所得到信号的归一化处理。综合以上几点，传统拉曼探测系统，由于对定点探测和单点测量方面的依赖，所以在实际车载远程扫描系统中发挥作用也是极有限的。

发明内容

本发明是为解决上述问题而提出的，目的在于通过多个激光器组成激光点阵和并通过时间反馈控制，提供一种可大范围和同步快速探测的危险品车载拉曼远距离探测装置，本发明采用了以下技术方案：

一种危险品车载拉曼远距离探测装置，在车辆行驶过程中,用于探测远距离路面上的物体，判断其是否是危险品，并给出危险品的路面位置,其特征在于，包括：至少两个激光激发传播部，用于产生多排平行的激光并将激光向远距离的路面传播而形成平行的探测光斑，激光激发传播部包括激光器和激光传播单元；至少一个拉曼光谱信号形成部，拉曼光谱信号形成部包括接受汇集单元、光束整形汇聚单元以及拉曼光谱单元，接收汇集单元用于接受激光传播到路面后产生的散射光并汇集成光束，具有接收凹面镜，光束整形汇聚单元用于来自接收汇集单元的散射光进行整形并汇聚而进一步传播，拉曼光谱单元用于将从光束整形汇聚单元传播来的散射光过滤分散为适宜检测的拉曼散射光后检测得到拉曼光谱信号；以及控制处理部，用于接收拉曼光谱信号并根据与已有数据对比的结果来判断拉曼光谱信号该拉曼光谱信号是否来自危险品，其中，激光传播单元包括用于接受激光器激发的激光并进一步扩散传播的扩束凸面镜和接收经扩束凸面镜扩散传播过来的激光并将激光在远处聚集的聚集凸透镜，聚焦凸透镜可移动，通过聚焦凸透镜的水平移动，用于改变激光激发位置与激光传播单元之间距离，光束整形汇聚单元包括调整光束空间位置的第一平面镜以及接受经接收凹面镜传播过来的散射光并将散射光发散后进一步传播的接收凸面镜,拉曼形成部还包括光路转向单元,用于改变接收凸面镜传播过来的散射光的传播方向以正对拉曼光谱单元的检测方向，包括多个平面镜，控制处理部，还通过接收光路传播的距离信息、激光器发出的激光脉冲电信号、车辆的行驶速度信号，并进行处理后，用于控制启动检测拉曼散射光的时间来实现快速地判断物体是否为危险品，同时确认其所在位置。

本发明提供的危险品车载拉曼远距离探测装置，还可以具有这样的特征：其中，光路转向单元包括第一平面镜和第二平面镜，第二平面镜接收接收凸面镜传播来的散射光进一步传播给第三平面镜，第三平面镜设置于第二平面镜的上方，用于改变第二平面镜传播的散射光的方向。

本发明提供的危险品车载拉曼远距离探测装置，还可以具有这样的特征：其中，激光传播单元还包括高反镜，设置在激光器与扩束凹面镜的传播光路之间，方便光路传播的调节。

本发明提供的危险品车载拉曼远距离探测装置，还可以具有这样的特征：其中,扩束凸面镜、聚焦凸透镜以及高反镜的表面具有表面镀膜，表面镀膜的材料与激光器激发的激光的输出波长相匹配。