专利名称：一种基于准静态电容层析技术的液体违禁品检查仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到公共安全领域，特别涉及到一种基于准静态电容层析技术的液体违禁品检查仪。
背景技术：
液体炸药和可燃物的发明和使用已经有相当长的历史，但因威力不如固体炸药强，其在军事等领域使用并不是很普遍。但是近年来恐怖分子和不法分子利用其原料廉价、 易取得、制造步骤简单、容易伪装成普通饮料或日用品、易引爆的特点，作为各种类型的恐怖袭击或扰乱治安的工具，严重威胁了公众安全和社会稳定。液体违禁品探测得到了广泛关注。目前比较普遍的液体违禁品检查仪原理包括静态X射线断层扫描技术、微波辐射技术、拉曼光谱、气相色谱等，这些方法虽然能够很好的检测液体违禁品，但是也同时存在着不同的缺点如存在辐射危害、无法克服容器形状和壁厚对检测结果的影响、分析时间长不适于快速安检的环境、体积大、价格高等。利用准静态电容层析技术能够在不打开外包装的情况下，探测出非金属容器中液体是否为违禁品。这项技术的核心是测量液体介电常数。介电常数可以反映液体的性质， 液体危险品的介电常数与水等普通液体相差很大。因此利用准静态电容层析技术测量介电常数，可以判断所测液体是否为液体违禁品。因为是纯电子测量，无辐射危害，且很容易实现小型化。该技术与应用于石油加工、食品、造纸等领域的ECT(电容层析技术)的基本原理相同。由C= ε ·5/4π1 1可知，当电容极板的距离d与有效面积S确定的情况下，介电常数与电容容量成正比，因此可以通过测量电容值，来推算介电常数。基于准静态电容层析技术的液体违禁品检查装置正是基于这一原理。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种基于准静态电容层析技术的液体违禁品检查仪， 其核心为改进型的电容传感器，能够消除容器形状和厚度对测量结果的影响，无需开瓶；其纯电子测量的原理使其能够做到低成本和实现便携式测量。本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现—种基于准静态电容层析技术的液体违禁品检查仪，其特征在于，包括系统控制单元、内部寄存器、电极和报警装置；所述系统控制单元为ATmegaie单片机，通过引脚连接电极和报警装置，通过IC2 串行接口连接内部寄存器；所述内部寄存器包括设置于电路板上的数模转换器、基准电压、激励源、电容数字转换器和温度补偿器和I2C串行接口 ；所述电极为改进型梳妆电极，包括设置于电极基板正面的激励电极和接收电极， 设置于电极基板背面的屏蔽电极；[0011 ] 所述报警装置包括声音报警电路和光报警电路。在本实用新型的一个实施例中，所述ATmegaie单片机通过串行通信接收改进型梳妆电极测量的电容值。在本实用新型的一个实施例中，所述ATmegaie单片机还连接有液晶屏和状态指示灯。本实用新型的有益效果在于采用纯电场测量，无微波、射线、放射源等其他潜在危险因素；能够实现快速检测；能够消除容器形状和厚度对测量结果的影响，无需开瓶；其纯电子测量的原理使其能够做到低成本和实现便携式测量。
图1为本实用新型所述的基于准静态电容层析技术的液体违禁品检查仪的结构框图。图2为本实用新型所述的基于准静态电容层析技术的液体违禁品检查仪的系统流程图。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式
，进一步阐述本实用新型。如图1和图2所示，本实用新型所述的一种基于准静态电容层析技术的液体违禁品检查仪，包括系统控制单元、内部寄存器、电极和报警装置；所述系统控制单元为ATmegaie单片机，通过引脚连接电极和报警装置，通过IC2 串行接口连接内部寄存器；所述内部寄存器包括设置于电路板上的数模转换器、基准电压、激励源、电容数字转换器和温度补偿器和I2C串行接口 ；所述电极为改进型梳妆电极，包括设置于电极基板正面的激励电极和接收电极， 设置于电极基板背面的屏蔽电极；所述报警装置包括声音报警电路和光报警电路。所述内部寄存器采用ADI公司生产的AD7143芯片，其工作电压为2. 6V 3. 6V，并配有一个工作电压在1. 65 3. 6V的I2C串行接口接口，基本可以满足常见MCU的工作电压范围。为了节约功耗，在闲暇时芯片会转入低功耗模式，此时工作电耗仅为50uA。其内部构成主要包括Σ -Δ转换器、基准电压、激励源、电容数字转换器(⑶C)、温度补偿器和一个 I2C接口，通过该接口可实现单片机对AD7143内部寄存器和转换结果的控制。选用ATmegaie作为整个系统的核心MCU，完成对外围器件的控制和最终的数据处理工作。ATmegalB基于增强的AVR精简指令集结构的低功耗8位CMOS微控制器，有着先进的指令集和单时钟周期指令执行时间。ATmegal6的数据吞吐率高达lMIPS/MHz，从而有效缓减了系统功耗和处理速度之间的矛盾。其内核有丰富的指令集和32个通用工作寄存器，所有的寄存器都直接与算术逻辑单元(ALU)连接，使得一条指令能够在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器，大大提高了代码效率。[0026]ATmegaie单片机通过串行通信收集电容传感器测量得到的电容值，从而判断被测液体是否属于违禁品。单片机各引脚与外围模块相连，控制整个系统的运行并实现相应的系统功能。包括系统初始化、电容传感器初始化、电容值采集与处理、及测量结果显示等。因此，ATmega 16单片机在整个系统中具有非常重要的作用。本实用新型利用准静态电容层析技术的液体探测器能够区分液体违禁品和普通液体，且体积小，功耗低，实现了快速、安全、无辐射的检测，在检测过程中无需打开容器，单次检测时间在2S以内，方便快捷，满足了日常安检的需求。由于测得的电容值很小，为了加强检测精度，可以考虑提高激励信号频率和幅度的方法。此外为了提高设计可靠性，保证探测精度，除了对电极的屏蔽性需要多加考虑之外，整个仪器的外部屏蔽也相当重要。
权利要求1.一种基于准静态电容层析技术的液体违禁品检查仪，其特征在于，包括系统控制单元、内部寄存器、电极和报警装置；所述系统控制单元为ATmegaie单片机，通过引脚连接电极和报警装置，通过IC2串行接口连接内部寄存器；所述内部寄存器包括设置于电路板上的数模转换器、基准电压、激励源、电容数字转换器和温度补偿器和I2C串行接口 ；所述电极为改进型梳妆电极，包括设置于电极基板正面的激励电极和接收电极，设置于电极基板背面的屏蔽电极；所述报警装置包括声音报警电路和光报警电路。
2.根据权利要求1所述的基于准静态电容层析技术的液体违禁品检查仪，其特征在于，所述ATmegaie单片机通过串行通信接收改进型梳妆电极测量的电容值。
3.根据权利要求1所述的基于准静态电容层析技术的液体违禁品检查仪，其特征在于，所述ATmegaie单片机还连接有液晶屏和状态指示灯。
专利摘要本实用新型公开了一种基于准静态电容层析技术的液体违禁品检查仪，包括系统控制单元、内部寄存器、电极和报警装置；所述系统控制单元为ATmega16单片机，通过引脚连接电极和报警装置，通过IC2串行接口连接内部寄存器。单片机控制整个系统的运行并实现相应的系统功能。包括系统初始化、电容传感器初始化、电容值采集与处理、及测量结果显示等，通过串行通信收集电容传感器测量得到的电容值，从而判断被测液体是否属于违禁品。本实用新型的有益效果在于采用纯电场测量，无微波、射线、放射源等其他潜在危险因素；能够实现快速检测；能够消除容器形状和厚度对测量结果的影响，无需开瓶；其纯电子测量的原理使其能够做到低成本和实现便携式测量。
文档编号G01N27/22GK202330347SQ201120454950
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者富庆, 尤晓明, 李维姣, 陈嘉敏 申请人:公安部第三研究所