[发明专利]基于激光雷达技术的液体爆炸物探测方法与系统

说明书

技术领域：

本发明设计了一种基于激光雷达技术的液体爆炸物的探测方法与系统。本发明利用激光雷达的差分吸收技术测量大气中爆炸敏感气体丙酮的浓度，籍此判断此类爆炸物的存在。本发明使用OPO激光器作为激光发射源，产生可调波长的激光辐射，通过波长调节技术将激光频率调到设定气体的吸收线的峰值与谷值附近。激光器依次发射λ_on与λ_off的激光，激光雷达接收系统接收不同距离处的回波，并根据不同距离处的回波判断该处敏感气体的浓度，当敏感气体的浓度达到一定范围后，系统给出报警，该位置存在潜在爆炸物的可能。

背景技术：

近几年国际上恐怖分子使用液体爆炸物进行恐怖爆炸活动的几率急剧上升。由于液体炸弹的制作简单、携带隐蔽方便，再加一般不需要专门的引爆装置，故安检难度特别大，而恐怖分子则可以较容易的通过多人分装夹带，进入机舱、重要目标或其它大型活动场所后收集、混合，现场实施恐怖爆炸。特别是对于一些混合型液体炸药而言，其单一一种液体一般不是规定的违禁液体，多数还可以从一般的化工商店或超市直接购买，所以原材料防控比较困难，而常规的安检仪器和手段对某些特定的液体几乎没有效果。

与固体炸弹相比，液体爆炸物往往不需要传统的雷管引爆，多数可以通过撞击、摩擦、明火而直接引爆。既使需要简单的引爆装置，其所需电路和电力也无需专门设计制作，普通的收音机、手机或MP3等都能实现；有些特殊的液体炸弹甚至只要将液体混合即可引起爆炸。所以液体爆炸物越来越多的成为恐怖分子采取自杀式恐怖爆炸的主要选择对象。一次恐怖爆炸袭击需要四个步骤进行实施：1、爆炸物材料的准备；2、爆炸物的运输；3、选择爆炸目标；4、进行爆炸袭击。而这四个步骤中炸弹材料的准备作为整个过程的第一步，如果能够及早发现，将恐怖爆炸袭击扼杀在源头，将会对恐怖袭击的控制起到非常积极的效果。然而现有的常规探测手段无法很好的解决这个问题，目前，最为有效的方法是基于吸收式差分激光雷达的直接测量仪器。

上世纪50年代以来，美国便提出了吸收式差分测污远程报警系统的设想，从70年代中期起，美、俄、英、法等国开始研究激光探测化学物的设备。直到今日，发达国家仍然在进行这方面的研究工作。国内从70年代末就有单位开始对激光侦测化学物报警器进行初步研究，并对乙烯进行实验。总的来说，国内在这方面的研究相对较少。随着激光雷达研究的不断深入与发展，激光雷达的探测能力和技术手段取得了巨大的进步。OPO可调谐激光器的技术越来越成熟，差分吸收探测技术及反演算法也日趋完善，目前已经具备早期液体爆炸物探测激光雷达的研制条件，对填补我国在液体爆炸物探测的空白具有重大意义。

发明内容：

   本发明提供一种基于激光雷达技术的液体爆炸物探测方法与系统，其主要解决的技术问题：利用激光雷达的差分吸收技术测量大气中丙酮等敏感气体的浓度，籍此判断爆炸物的存在。并当敏感气体的浓度达到一定范围后，系统给出报警，在主控程序中显示出该位置存在潜在爆炸物的可能，从而提前排除危险的发生。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于激光雷达技术的液体爆炸物探测系统，该探测系统包括：

1）主控系统，用于设置系统工作方式，包括收发系统扫描方式，激光器工作方式，并将命令发至下位机；

2）OPO激光器，根据设定的目标气体，依次地发射目标气体的高吸收波长λ_on与低吸收波长λ_off的激光束；

3）波长调谐系统，通过从主控计算机获得的调谐信息，调整激光器进行波长变换；

4）激光收发系统，其中包括发射单元，接收单元和扫描控制单元，作用在于调整发射激光的视场角，并收集不同距离处的大气回波信号；收发系统各部分考虑光学效率，镀有相应的全反膜或者增透膜。 

5）光电探测系统，探测激光收发系统出来的光信号，并转换成电信号；光电探测器系统使用量子效率高，响应光谱宽的红外探测器-碲镉汞(HgCdTe)探测器。

6）数据采集分析系统，采用光子计数卡采集光电探测系统探测的信号，发送给主控系统进行实时分析，并根据差分吸收激光雷达探测反演原理，实时计算显示目标气体的浓度；

7）报警系统，在目标气体浓度超过一定范围时，给出声音报警，并表明位置。

一种基于激光雷达技术的液体爆炸物探测方法，该方法包括以下步骤：