一种爆炸物探测系统设计

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机械系统设计反恐防爆机器人华北电力大学戴庆辉

反恐防爆机器人设计说明书spongeyi二〇一三年五月前言目前，世界上有案可查的恐怖组织有一千多个。

随着高科技的发展运用，恐怖分子也采用高科技手段为其恐怖活动服务，制造并使用具有大规模杀伤力武器的危险性进一步增大，各式各样的炸弹袭击更是层出不穷。

各国政府迫切需要一种能对抗武装分子、拆除炸弹、保护人员财产的机器人，反恐防爆机器人于是应运而生。

本文按照先进系统设计的理论，提供了一种反恐防爆机器人的设计方案，从产品规划、概念设计、工业设计、工艺设计、试验、试制、使用、改进设计、产品报废、成本价格等方面进行全面考虑，以期达到设计方案和全程优化目标。

本设计方案参阅了国内外诸多学者和专家的文献，正是由于他们的潜心研究与实践，才构筑了本方案丰富的内容基础，作者在此特别感谢文献作者的学术贡献。

同时也要感谢指导老师戴庆辉教授对于方案的指导！限于时间和水平，设计方案难免有不妥之处，欢迎读者批评指正。

作者2013年5月目录第1章反恐防爆机器人的需求设计 (1)1.1 调查研究及产品规划.....................................................................................错误！未定义书签。

1.2 需求识别及建立产品规格.............................................................................错误！未定义书签。

第2章反恐防爆机器人的概念设计 (2)2.1 功能设计 (2)2.1.1 总功能设计 (2)2.1.2 分功能设计 (2)2.1.3 “黑箱法”表示功能 (2)2.2 原理设计 (3)2.2.1功能分解 (3)2.2.2形态学矩阵求解方案 (3)第3章反恐防爆机器人的方案评价 (4)3.1 评分法评价 (4)3.2 技术经济法评价 (5)3.3 模糊综合评价法评价 (6)第4章反恐防爆机器人的总体方案........................................................................错误！未定义书签。

自主式爆炸物销毁系统设计与实现

自主式爆炸物销毁系统设计与实现摘要自主式爆炸物销毁系统是一种用于安全销毁爆炸物品的设备，可以有效避免爆炸物品在销毁过程中对人员和环境造成的危害。

本文旨在介绍一种自主式爆炸物销毁系统的设计与实现方案，该系统能够实现对各种类型爆炸物的安全、高效销毁，并提高工作效率和安全性。

1.引言2.系统设计2.1 系统构成自主式爆炸物销毁系统由智能控制器、爆炸物处理装置和安全监测系统组成。

智能控制器作为系统的大脑，根据预设的销毁方案和监测数据进行智能调控；爆炸物处理装置负责将爆炸物进行有效销毁；安全监测系统用于监测销毁过程中的安全性，及时发现问题并采取相应的应对措施。

整个系统构成如图1所示。

2.2 系统工作原理自主式爆炸物销毁系统的工作原理主要分为三个步骤：智能控制、爆炸物销毁和安全监测。

智能控制器接收销毁方案和监测数据，根据实际情况进行智能调控。

然后，根据智能控制器的指令，爆炸物处理装置对爆炸物进行相应的处理，包括分解、燃烧等方式。

安全监测系统时刻监测销毁过程中的安全性，确保销毁过程不会造成任何安全隐患。

3.系统实现3.1 智能控制器设计智能控制器是整个系统的核心部件，它负责对销毁方案和监测数据进行智能调控。

智能控制器采用了一种基于模糊逻辑的控制算法，能够根据实际情况进行智能判断和调整，提高系统的适应性和安全性。

智能控制器还采用了一种分布式控制的结构，能够有效提高系统的可靠性和稳定性。

3.2 爆炸物处理装置设计爆炸物处理装置是整个系统的执行部件，它负责将爆炸物进行有效处理，确保销毁过程安全可靠。

爆炸物处理装置采用了一种高温燃烧的方式，能够有效分解各种类型的爆炸物，同时还能够对废气进行有效处理，减少对环境的污染。

3.3 安全监测系统设计安全监测系统是整个系统的保障部件，它负责时刻监测销毁过程的安全性，及时发现问题并采取相应的应对措施。

安全监测系统采用了一种多传感器监测的方式，能够对爆炸物的温度、压力、浓度等参数进行实时监测，确保销毁过程的安全性。

分子印迹压电传感器的爆炸物探测系统设计

制造爆炸事件一直以来都是恐怖分子危害国家安定和国民人身财产安全的主要手段，从而爆炸
物检测的技术在不断研究、发展和改进．爆炸物检
系统，分子印迹技术的引入，使得所制作的传感器能够专一地结合与模板分子对应的爆炸物，文中所设计的系统能够分别提取检测传感器、参考传感器
原（１９５５一），男，西安工业大学教授，主要研究方向为测控技术、医学仪器．Ｅｍａｉｌ：ｎｎｙｙ９３０＠ｓｏｈｕ．ｃｏｒｎ，
测主要有块状炸药探测和微量炸药探测Ｅｌｉ．块状炸药探测一般存在设备体积大、价格昂贵、灵敏度低等使用局限性；微量炸药探测设备以体积小、成本
低且灵敏度高的特性成为研究的主要方向＿＿２］．目
率，两路信号混频处理之前需要设计波形变换电
路，分别对检测传感器和参考传感器的输出信号进
＊
收稿日期：２０１２ — １２ — １８
基金资助：陕西省科技厅工业攻关项目（２０１２Ｋ０９ — ２３）
作者简介：倪
摘
要：为了快速有效地探测爆炸物的结合量，设计一款利用痕量爆炸物传感器检测爆炸物
的系统．分子印迹压电传感器输出被测物引起的频率偏移，ＭＳＰ４３０单片机对检测传感器和参考传感器的频率差信号进行捕获和计算，并将测量结果传到上位机．爆炸物被检测到的含量与频率差之间的关系由上位机的回归预测算法确定，将预测结果返回给单片机，确定有结合量后可进行显示和报警．实验结果表明：单片机测频误差分布在０．０５以内；上位机的回归预２０１３）０６ — ５０５ — ０６

基于太赫兹技术的隐蔽武器探测成像系统研究

基于太赫兹技术的隐蔽武器探测成像系统研究一、太赫兹技术概述太赫兹技术，指的是在电磁波谱中，频率范围大约在0.1THz至10THz之间的波段。

这个波段位于微波与红外线之间，长期以来由于技术限制，被称为“太赫兹间隙”。

近年来，随着科技的进步，太赫兹技术得到了迅速发展，其独特的性质使其在多个领域展现出巨大的应用潜力，尤其是在安全检查和武器探测领域。

1.1 太赫兹波的特性太赫兹波具有穿透性强、非电离、对材料敏感等特点。

它能够穿透许多常见的材料，如塑料、纸张、布料等，而不会对被检测物体造成损害。

同时，太赫兹波的非电离特性意味着它不会像X射线那样对人体造成辐射伤害。

此外，太赫兹波对材料的敏感性使其能够区分不同物质，这对于识别和分类物质具有重要意义。

1.2 太赫兹技术的应用场景太赫兹技术的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 安全检查：太赫兹波可以用于机场、车站等公共场所的安全检查，用于探测隐藏的武器、爆炸物等。

- 医学成像：太赫兹波可以用于皮肤癌等病变组织的检测，因为它能够提供比传统成像技术更清晰的图像。

- 材料科学：太赫兹波可以用来研究材料的微观结构，对于新材料的开发具有重要意义。

- 环境监测：太赫兹波可以用于大气污染物的监测，因为它能够检测到某些特定分子的特定频率。

二、隐蔽武器探测成像系统的需求分析随着全球安全形势的日益严峻，隐蔽武器探测成像系统的需求日益增长。

这类系统需要能够快速、准确地识别和定位潜在的威胁，以保障公共安全。

2.1 隐蔽武器的特点隐蔽武器通常设计得小巧、隐蔽，不易被常规的安检设备发现。

它们可能包括小型枪支、刀具、爆炸装置等。

这些武器的隐蔽性使得传统的金属探测器、X光机等设备难以有效检测。

2.2 探测成像系统的要求隐蔽武器探测成像系统需要满足以下要求：- 高灵敏度：系统必须能够检测到微小的异常，即使这些异常被隐藏在多层衣物或其他材料之下。

- 高分辨率：系统需要提供清晰的图像，以便操作人员能够准确识别和定位武器。

基于单片机自动排爆机器人研究设计

基于单片机自动排爆机器人的研究与设计摘要：该文以mcs-51单片机为控制核心设计了一个能够完成自动排除可疑爆炸物的机器人装置，该设计结构简单，采用模块化的设计方法，像搭积木一样完成了机器人的硬件制作，同时应用顺序控制方法实现了在规定区域内寻找可疑物品并将其带离危险区，设计构思新颖，具有较强的实际应用价值。

关键词：自动控制循迹单片机中图分类号：tp242 文献标识码：a 文章编号：1674-098x （2012）12（a）-00-02电子技术的发展为人类活动开辟了广阔的空间，使人们可以探索许多未知的领域，未知领域的危险性是不可预料的，应用电子技术研究制造某些使之具有人类的某些感觉和知觉功能的机器人，可以为人类活动的安全提供保障。

该文设计并制作了一个能自动进入危险现场排除危险品的简易排爆机器人，能够在感全区检测机器人的活动，找到可疑的危险物品，并带离危险区。

1 设计要求（1）机器人从安全区域启动，按指定路线运行，自动区分直线轨道和弯路轨道，在指定弯路处拐弯，实现灵活前进、转弯、倒退等功能。

进入直径为1 m的圆形危险区找到任意放置的可疑铁磁材料薄片。

整个搜索和转移过程中机器人除探头和机械手外均不得接触边线和可疑铁磁材料薄片。

（2）机器人完成运行任务后，将其搬移自动返回出发起点。

整个过程不超过5 min。

搜索路线如图1所示。

（3）具有声、光报讯功能，用以区分运行状态。

（4）具有无线数据传送功能，将机器人运行状态及计时数据传送到自制的接受显示装置放置在现场便于观察处。

图1 现场示意图2 可疑物品搜寻的算法研究通过对设计题目的分析，要求排爆机器人能够在直径为1 m的圆内搜寻可疑物品，这对机器人的搜寻路线提出了要求，即能够在规定的时间内完成整个危险区的搜寻，不能有死角，找到可疑物品，并且把它拾起来送到起点。

由于对机器人的尺寸限制，在圆内又无轨迹可循，因此要求对机器人行走的路径进行分析运算，以便按要求完成任务。

瞬发-中子活化对毒品爆炸物检测系统

核监测与分析技术姓名：张江云学号：S095183学院：720所专业：核能与核技术工程瞬发γ中子活化分析对毒品爆炸物检测系统设计方案一背景介绍：近几十年来，由于世界政治格局的大变动，各种形式的恐怖事件不断发生，贩毒组织猖獗，威胁着人们的生命财产安全和社会的安定。

为了制止毒贩的活动、防止恐怖事件发生，很多国家对毒品和爆炸物的检查、检测都非常重视。

自从美国 911 事件发生后各国政府为制止类似事件在本国发生，都更加重视安全保卫和各种危险品的检查、检测工作。

由于毒品的品种及其繁多，有可吸入粉末的，有可注射用液态的，还有兴奋剂隐藏手段又多种多样，给检测工作带来了诸多困难，及时有效地将经过伪装的隐藏在行李中的毒品等违禁品检测出来，已成为国际上一项紧迫而艰巨的任务。

二毒品爆炸物的特点：常见毒品、爆炸物和几种日常生活用品中 H、C、O、N 元素含量区别较大，爆炸物具有相对比例较高的 N 和 O，相对低比例的 C 和 H，而毒品富含 C 和 H，但 N 和 O相对来说含量较少，如图 1-1-1 所示：可得知：毒品中 C/O 比比较高，爆炸物中 C/O 比很底，但 N/C 比非常高，了解这些知识，就可以利用各种违禁品中元素的含量、元素含量之间的比值及其它特性的差别来判断是否存在及存在哪一种违禁物。

科学家研究出了许多探测检查方法，诸如 X 射线检测法、γ射线检测法、中子检测法等等。

但若把毒品、爆炸物加工成其他形态或形状，常规检测方法例如 X 射线等则无能为力。

三基本原理及优势：由中子管产生的 14MeV 快中子与毒品、爆炸物等物质相互作用后可产生热中子俘获[n，γ]、非弹性散射[n，n’γ]和活化反应等多种反应方式，能产生瞬发γ射线的反应主要为中子俘获[n，γ] 反应和非弹性散射[n，n’γ]反应。

他们提供了元素一级的信息。

只有当中子的能量超过阈能时，非弹性散射才可能发生,在测量毒品中的 C、O 两种元素时就采用这种反应。

太赫兹炸药探测方案设计

毕业设计说明书太赫兹炸药探测方案设计学生姓名：学号：学院：专业：指导教师：2012年6月太赫兹炸药探测方案设计摘要近十几年来，太赫兹技术随着超快激光技术的进展而得到蓬勃发展。

太赫兹辐射通常指的是波长在0.1太赫兹-10太赫兹区间的远红外电磁辐射，其波段位于微波和红外光之间。

太赫兹时域光谱技术是20世纪80年代以来发展起来的一种新型光谱测量技术。

它以太赫兹辐射作为探测源，利用电光采样或光电导采样方法直接记录太赫兹辐射电场的振幅时间波形，通过傅立叶变换得到测量信号振幅和相位的光谱分布，进而获得材料在太赫兹波段的吸收和色散等信息。

许多物质在THz波段的光谱包含着丰富的物理和化学信息，因此研究物质在该波段的光谱具有重要意义。

太赫兹辐射对炸药所处的状态非常敏感，温度的不同和晶型的不同都会在太赫兹光谱中有不同反应，不同的炸药样品吸收特征也有所差别，可用于炸药的精细结构监测分析，利用太赫兹光谱技术可以测得爆炸物的特征吸收光谱，由此识别爆炸物种类，进而分析物质的物理化学特性，为爆炸物的探测提供了一种全新的方法。

本论文首先介绍了THz波的特性及其在爆炸物探测技术上所存在的优势，并对近年来国内外利用THz-TDS技术探测炸药领域的研究进展进行了详细的综述。

其次，对THz的产生和探测技术进行了归类和介绍。

对实验中使用的透射型THz-TDS系统的光路系统及其主要工作原理和数据分析方法进行了介绍。

然后，利用THz-TDS技术进行了炸药THz吸收光谱的探测，并对使用小波变换对THz-TDS系统所测数据进行了降噪分析。

关键词：太赫兹，爆炸物，探测技术，小波变换THZ EXPLOSIVE DETECTION SCHEME DESIGNABSTRACTThe THz technology is developed with the development of ultra-fast laser in recent years, Terahertz radiation usually refers to the wavelength in 0.1 terahertz to 10 terahertz range of far infrared electromagnetic radiation, the waveband is located between in the microwave and infrared radiation. THz time-domain spectroscopy is a powerful tool development in 1990s for spectroscopy measurement. This technique can record the amplitude of the wave by electro-optical or photoconductive sampling. After fast Fourier transform, the amplitude and phase of the THz pulse wave is given, then the refractive index and absorption of the material in THz region is extracted. Terahertz radiation to the explosive which state is very sensitive, different temperature and different type in terahertz spectroscopy has different reaction, the different absorption characteristics of explosive samples also difference can be used for monitoring and analysis of the fine structure of explosive, Because of the vibration and rotation energy levels of many explosives lie in the THz wave band, the characteristic absorption spectra of the explosives which can be detected by the THz technology can be used to analyze the physical and chemistry characteristic. The THz technology provides a brand new detection method.This paper first introduces the characteristics of THz wave and the explosive detecting technology on the existing advantages, and the domestic and abroad in recent years by THz-TDS technology for explosive detection research progress were reviewed in detail. Secondly, the production and the detection technology THz classified and introduced. Used in the experiments of THz-TDS system transmission model of the light path system and its main working principle and data analysis methods are introduced in this paper. Then, using a THz-TDS technology THz absorption spectra of the explosives detection, and to use wavelet transform THz-TDS system of the test data analysis the noise reduction.Key words：Terahertz, explosive, detection technology, wavelet transform,目录第一章绪论 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)第二章太赫兹波 (3)2.1 太赫兹波的性质 (3)2.2 太赫兹波的产生与探测 (4)2.2.1 太赫兹波的产生 (4)2.2.2 太赫兹波的探测 (9)第三章太赫兹时域光谱技术 (11)3．1 THz-TDS系统 (11)3.1.1 EKSPLA THz-TDS Kit光路部分 (12)3.1.2 EKSPLA THz-TDS Kit电路部分 (13)3.2THz-TDS数据分析方法 (14)3.2实验室样品制备 (16)第四章炸药的太赫兹吸收光谱 (17)4.1炸药的太赫兹吸收光谱 (17)4.2基于小波变换的炸药太赫兹吸收光谱降噪分析 (23)4.2.1 小波变换介绍及基本原理 (23)4.2.2 小波变换降噪处理 (24)第五章结论与展望 (33)5.1 本论文主要工作及意义 (33)5.2展望 (33)参考文献： (35)致谢 (37)第一章绪论1.1研究背景及意义随着爆炸物应用范围的拓展和爆炸技术的普及，爆炸物的安全管理问题变得越来越重要，从七十年代初开始，对通过重要出入口如机场、港口、车站、海关等地的人员所携带的行李物品实施安全检查已成为国际上广泛采用的安全措施。

基于MSP430F249单片机的爆炸物探测系统设计

３软件设计
本系统软件设计的开发环境使用的是ＩＡＲ公司所有的ＥＮ４３０系统环境，其开发环境适合各类的ＭＳＰ４３０单片机的开发，能够方便的编写软件程序，进行软件系统开发。可以对基于ＭＳＰ４３０的芯片进行快速地编程，并对开发项目进行编译等操作；其中进行程序调试时可以采用单步、加断点等方法，同时也可以自行设定触发条件。本系统软件设计流程图如下图２所示。
以进行一些关于通信的设置，比如接收、发送数据波特率等。
，
０前言
以往，炸药在国家的国防事业中有着不可替代的作用，而今由于炸药的使用不断地在民间扩散，逐渐平常化，被恐怖分子用来威胁国家安全和人民群众的安全，给被害国家造成了无法想象的损失。一直以来，恐怖分子不断地威胁国家群众的安全，在新闻报道中，恐怖袭击以爆炸性袭击为主要手段，因此，对于爆炸性物质的探测技术需要不断地改进和完善，爆炸物的探测主要包括块状炸药探测和微型爆炸物的探测。。本文主要研究的是微型爆炸物的探测技术。系统主要由两路传感器组成，一路用来检测，一路用来做参考。两路传感器所测的数据进行比较，进行频率的变换传人单片机中，通过软件系统对其进行运算出来，显示在数码管上。并设置外围开关电路和按键选择电路，进行整个系统的控制操作，判断传感器探测到的是哪路信号，进而判断出爆炸物类型，进行安全保障。
１９４研究探讨Ｒｅｓｅａｒｃｈ
基于ＭＳＰ４３０Ｆ２４９单片机的爆炸物探测系统设计

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第２１卷第４期
Ｖ０ｌ＿２１
Ｎｏ－４
电子设计工程
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｓｉｇｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２０１３年２月
Ｆｅｂ．２０１３
一
种爆炸物探测系统设计
倪原，王芳，陆文总，孟祥艳，潘海仙
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆａｍｏｌｅｃｕｌａｒｌｙｉｍｐｉｒｎｔｅｄｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｉｒｃｓｅｎｓｏｒ－ｂａｓｅｄｔｒａｃｅｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｉｎｃｌｕｄｉｎｇａｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ，ｍｅａｓｕｉｎｒｇｃｉｒｃｕｉｔ，ｔｈｅｄｉｓｐｌａｙｃｏｎｔｒｏｌｃｉｒｃｕｉｔ．Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｏｃｒｅｄｕｅｓｒｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏａｃｃｕｒａｔｅｌｙｍｅａｓｕｅｒｔｈｅ￣ｅｑｕｅｎｃｙｄｉｆｅｅｎｒｃｅｏｆｈｅｔｓｅｎｓｏｒｏｕｔｐｕｔｓｉｇｎａｌ，ｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔｔｏｅｘｔｒａｃｔｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｆｅｒｅｎｃｅａｎｄｓｅｎｄｉｔｔｏｔｈｅＭＳＰ４３０ｍｉｅｏｃｒｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｎｔｈｅｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｉｇｎｌａｃａｐｔｕｒｅａｎｄｃｌｃａｕｌａｔｉｏｎｓｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｂｉｎｄｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｄｉｓｐｌａｙａｎｄｌａａｒｍ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｄｅｓｃｉｂｒｅｓｈｅｔｓｙｓｔｅｍｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｌ￣ｄｅｓｉｎ，ａｇｎｄｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｖｅｉｒｆｙｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍＣｎａｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅｍｅａｓｕｅｍｅｒｎｔｒｅｑｕｉｅｍｅｒｎｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｉｒｃｓｅｎｓｏｒ；ｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓ；ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ；ＭＳＰ４３０ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
系统对该频率信号进行捕获和计算，确定有结合量后可进行显示和报警。本文介绍了系统的软硬件设计，并进行了实
验。结果验证了所设计的系统能够很好的完成测量要求。
关键词：压电传感器；爆炸物；探测系统；ＭＳＰ４３０单片机
中图分类号：１１Ｐ３ｌ９文献标识码：Ａ文章编号：１６７４ — ６２３６（２０１３）０４一Ｏ０８１ — ４０
Ｄｅｓｉｇｎｏｆａｎｅｘｐｌｏｓｉｖｅｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
（西安工业大学电子信息工程学院，陕西西安７１００３２）
摘要：介绍了一种基于分子印记压电传感器的痕量爆炸物探测系统。包括检测电路、测量电路、显示控制电路等。文
中设计的频率测量程序准确测量传感器输出的频率差信号。检测电路提取频率差值并传送给ＭＳＰ４３０单片机系统，
ＮＩＹｕａｎ，ＷＡＮＧＦａｎｇＬＵＷｅｎ－ｚｏｎｇ，ＭＥＮＧＸｉａｎｇ — ｙａｎ，ＰＡＮＨａｉｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ ’ ａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ’ ｎａ７１００３２，Ｃｈｉｎａ）