基于专家系统技术的易制毒品检测系统

　　0　引　言

　　近年来,易制毒化学品进入非法渠道和走私出境的犯罪案件呈逐年上升的态势,由于毒品交易和走私活动的日益猖獗、反恐的需要,许多国家的研究机构 都在加速研究对易制毒品的快速高灵敏度的检测[1]。就高端分析检测领域而言,方法大致有光谱分析和质谱分析2种:质谱分析是分析领域中的‘最精密的天 平’,它可以用于对人体随身携带物或隐蔽物的探测,该方法对于爆炸物和易制毒品检测具有独特的优势。离子迁移谱( ion mobility spectrometry,IMS)测量速度毫秒级,气相离子在大气压下的电场中得到分离,比色谱分离速度快,不需要真空,是一种新的分离和检测技术 [2],国外已出现许多种方法设计此类系统[3~8]。

　　1　系统组成

　　易制毒品检测仪系统由进样系统(微型气泵), IMS,数据采集系统,信号滤波处理系统,判断系统,显示系统组成,如图1所示。由微型泵组成的进样系统,由载气空气携带样气进入IMS。IMS把带入离 子迁移管的样气电离处理,输出放大的电信号。数据采集系统采用阿尔泰的数据采集卡采集IMS输出的信号。由LabVIEW编写的软件对采集卡采集进来的信 号滤波平滑。判断系统根据专家系统检测方法判别出气体,显示系统显示输出结果,保存结果。

　　该系统的流程是进样系统携带样气进入IMS,样气在IMS中电离输出电信号,采集卡采集IMS输出的电信号到PC机中。PC机把采集到的信号滤波去噪,根据不同物质的不同迁移率判断结果并输出。

　　2　IMS原理[9]

　　首先,被检测的痕量挥发性样气在载气的携带下经过干燥剂,滤除其中的烟雾、无机分子和水分子等杂质进入漂移管的电离区,结构如图2所示。在电离 区内,样品由于UV灯光照射而电离形成产物离子。产物离子在电离区电场的作用下移向离子门。控制离子门的开关脉冲,形成周期性进入漂移区的离子脉冲。在均 匀漂移电场的作用下,产物离子沿轴向向收集电极漂移,收集板的收集电流经微电流放大器放大被采集卡采集。离子的迁移率依赖于其质量、尺寸和所带电荷。不同 物质生成的产物离子在同一电场下的迁移率不同,因此,通过整个漂移区所用的漂移时间也不同。

　　3　系统软件设计

　　3.1　系统的软件设计

　　软件设计采用模块化的结构,主要由采集模块,去噪、滤波模块,判断模块,输出显示模块组成。程序流程图如图3所示。

　　3.2　计算机程序设计

　　本文采用LabVIEW开发环境编写了数据处理和判别等程序。数据采集卡采集气体的IMS信号,采集时间预设最大60 s。因为IMS产生信号迅速,所以,采集开关可以提前结束采集数据。把采集到的信号进行去噪滤波处理,然后,根据专家系统检测方法判断其是否是易制毒品。 若是易制毒品,保存数据显示物质名称,否则,输出为未检测到违禁物品。