[发明专利]隐藏危险品检测方法及设备

说明书

技术领域

本发明属于太赫兹感测（terahertz sensing）技术领域，特别涉及一种通过主动式连续波太赫兹成像和多波长光谱分析对隐藏危险品进行远距离定位和识别的方法及设备。

背景技术

爆炸物检测在社会公共安全领域倍受瞩目，探索快速有效的检测技术对于保障人民群众的生命财产安全、构建和谐社会具有特殊的重要意义。随着反恐力度加大和安检排爆措施的增强，现有的近距离爆炸物检查和识别设备正发挥着巨大作用。然而，犯罪分子反侦查意识在不断增强，爆炸器材也随之变化，危险品有可能在检查阶段发生爆炸，对检查人员和设备造成安全威胁，因此最理想的手段是在远距离实施探测。

目前在一定程度上满足远距离爆炸物探测需求的技术主要有X射线背散射成像、激光光谱、热成像、毫米波和太赫兹技术等（1. 唐前进, 邵杰. 远距离爆炸物探测技术的研究与应用. 中国安防, 2009, 9: 40-45）。X射线背散射成像技术利用背散射的X射线对被检测物体进行成像，其使用的X射线能量相对于透视成像较低，潜在的探测距离为15米，可将爆炸物和背景区分开来，但由于X射线具有致电离性，对人体健康有一定的伤害。激光光谱技术主要利用被检测物体受激光照射时所吸收或发射的某些特定波长的激光来判定是否存在爆炸物，如拉曼光谱、激光诱导荧光光谱和光声光谱，该技术的优点在于激光具有较好的传输性，适合远距离探测的需求，局限性是激光无法穿过不透明物体，因而不能探测隐藏的爆炸物。热成像技术主要是利用隐藏物品与表面之间的温度差来进行探测，这种技术在探测人体炸弹方面优势显著，但是空气的流动和其他热源都会对探测效果产生影响，同时该技术只能提供隐藏物品的形状信息，很难从物质成分的角度鉴别爆炸物，因而检测能力有限。毫米波技术通过探测物体自身发射或者由物体反射回来的毫米波波段电磁辐射而成像，毫米波对大气和衣物具有良好的穿透性，能够在远距离探测隐藏的武器，但是不具备物质成分识别能力。太赫兹辐射一般是指频率在0.1-10 THz范围内的电磁波，它具有如下几方面的独特性质：首先，很多有机分子在太赫兹频段内具有特征吸收和色散，使得物质的太赫兹光谱表现出“指纹”特性，因而通过太赫兹光谱分析技术可以进行物质种类和成分鉴别；其次，太赫兹辐射对于很多非金属、非极性物质具有很强的穿透力，能够直接探测隐藏的危险品；此外，太赫兹电磁波没有X射线的致电离性质，不会对材料和人体造成伤害，所以太赫兹技术在爆炸物检测方面具有良好的应用前景。

2006年美国陆军RDECOM CERDEC夜视与电子传感器实验室开发了一套可探测隐藏武器的640 GHz主动成像仪（2. E. L. Jacobs, S. Moyer, C. C. Franck, et al. Concealed weapon identification using terahertz imaging sensors. Proc. of SPIE, 2006, 6212: 62120J），探测距离约为1.5 m，所采用的共焦成像方式保证了高分辨率和信噪比，但扫描速度较慢。与此同时，德国宇航研究中心针对反恐需求开展了用于人体衣物下隐藏金属危险品的远距离太赫兹成像研究，并于2007年研制成功工作频率为0.8 THz、探测距离达20 m、分辨率小于2 cm的成像系统样机（3. H.-W. Hübers, A. D. Semenov, H. Richter, et al. Terahertz imaging system for stand-off detection of threats. Proc. of SPIE, 2007, 6549: 65490A），且能达到接近实时采集图像的扫描速度。以上研究工作表明利用主动太赫兹辐射对远距离可疑物体进行成像定位具有可行性，但对于爆炸物探测还需联合光谱信息加以识别，而且这些研究尚处于实验室内部阶段，没有真正投入到实际应用中，有待进一步发展。