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[分享] 地铁安检处,检测液体的设备的工作原理是什么?

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发表于 2024-9-17 17:46 | 显示全部楼层 |阅读模式

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乘地铁时,如果拿着饮料,有时安检员会要求把饮料放到一个机器上面检查,只是放一下,机器没有任何反应就让走了。这个机器能检出液体的成分?工作原理是什么?
比如矿泉水放上去,1秒钟就亮出绿灯表示合格,好神奇
原文地址:https://www.zhihu.com/question/21291114
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发表于 2024-9-17 17:46 | 显示全部楼层
今天过安检,对液体测试仪原理很感兴趣,发现没有很明确详细的资料,依然似懂非懂(也可能我太蠢了orz),故怒搜一发,现前来分享。(欢迎交流和批评指正~)
首先,原理上大体分微波识别(适用非金属容器)、热传导法(适用金属容器)、介电常数和电导率(适用非金属容器)、拉曼光谱(适用非金属容器)、荧光淬灭(貌似也是非金属容器?)、X射线(适用金属容器,不过穿透力取决射线强度和金属厚度)等方法。
那么我们平时见到的主要用的哪种方法呢?一般分两种,一种台式,一种手持,如图:
基本上淘宝安检仪器售卖款式的介绍都是这样的:
l 台式:



采用超宽带脉冲微波反射法热传导法,可测金属和非金属包装,易燃易爆易腐蚀液体。

  • 微波反射法(非金属容器):发射微波,让其穿透非金属容器和液体,然后发生衰减,通过接收装置接收,根据衰减程度判断种类。(金属会反射,不能穿透)
  • 热传导法(金属容器):相同加热条件和时间,看温差判断导热性,即液体类别。






l 手持式:



准静态计算机断层扫描技术(介电常数和电导率),仅测非金属,仅易燃易爆液体(不能测腐蚀,原因下面介绍硫酸参数有猜测)
可检测容器壁厚:0~8mm非金属容器;
检测仪与待测容器侧壁的有效距离:3mm以内。
危险液体检测仪是一款用于检测易燃易爆液体的安检仪器,采用准静态计算机断层扫描技术,通过测定待测液体的介电常数和电导率,从而判断其易燃易爆性。
该检测仪能够在不直接接触液体的情况下将液体炸*药、汽油、丙酮、乙醇等易燃易爆液体与水、可乐、牛奶、果汁等安全液体区分开。

  • 介电常数:
原理:
外加电场,根据电场强度、电容之类公式算出介电常数。


介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场,介质中的电场减小与原外加电场(真空中)的比值即为相对介电常数,又称诱电率,与频率相关。介电常数是相对介电常数与真空中绝对介电常数乘积。
如果有高介电常数的材料放在电场中,电场的强度会在电介质内会下降较大
静电平衡的导体上,导体外电场E=σ/ε(水杯在液体检测上,处于静电平衡,电场E=δ/ε?ε--介电常数,σ ----电导率。
查了一下常见物质介电常数:
水: 78.5
乙醇:24.5
(以上条件为室温下,测试频率为1KHz——百度百科)
汽油:1.9
硫酸:100(温度25度)(硫酸就反而大一点,这个我觉得是不是就是不在介电常数、电导率检测范围的原因?)
总结:安全品和危险品介电常数差距还是挺大的,危险品低


  • 电导率:
原理:


电导率(conductivity)是用来描述物质中电荷流动难易程度的参数。电导率σ的标准单位是西门子/米(S/m),为电阻率ρ的倒数,即σ=1/ρ(1/Ω*m,1/欧姆*米)。西门子S实际上等效于1安培/伏特(1S=1 A / V=1/Ω)。(换成比较常见的初中物理单位...方便物理忘得光光的比如我这种人理解_(:з)∠)_)
查了一下常见物质电导率:(1S/m=10^6uS/10^2cm=10^4uS/cm)
纯水:1-10us/cm(超纯水18MΩ*cm)(生活中肯定没人带这个东西,只是看到查的时候总是看到这个,有的资料只是说水,单位还不一样,答主当时很混淆,后来理解了一下数值放在这)
饮用水:1500us/cm(资料有说800,2000的,差不多这个范围)
浓缩果汁:差不多1000us/cm左右
酒精:1.35*10^-3us/cm
汽油:4*10^-10us/cm
硫酸:浓硫酸质量分数99.4是8500us/cm(虽然浓但是电离的离子少,电导率比稀硫酸反而小了,虽然比水之类仍然大的多,依然是酸类相比易燃易爆液体大,可能是不在介电常数、电导率法检测范围的原因吧…)
总结:安全品和危险品电导率差距还是挺大的,危险品低几个量级


哇!第一次写这种科普性长文,资料查到3点,编辑居然写到了凌晨5点!
要是我科研这么认真,项目早做出来,ε=(´ο`*)))唉,睡了睡了,逃)
能看完全文的相信都是很有求知欲的好奇宝宝啦~所以认真的你们看到这么认真的小仙女,不点个赞再走么~(✺ω✺)~

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发表于 2024-9-17 17:47 | 显示全部楼层
谢邀~
我遇到的检测原理都是:
“杯子里是什么?”
“中午泡的柠檬水,降火用的”
“打开喝一口”
“咕咚、咕咚”
“好,过去吧”
不知道是不是我理解的这样,检测原理总结为:“纯生物体验式观测检验”
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发表于 2024-9-17 17:47 | 显示全部楼层
谢邀。高票答案说得很齐全了。我就不画蛇添足,仅简单解释下荧光猝灭检测技术。其原理是当溶液中某种荧光分子(一般是稠环化合物、苯环上的硝基、胺基等)浓度超过某个数值的时候,会和溶剂分子产生相互作用,从而使得荧光效应减弱,这样在荧光谱上会形成大小不等的峰谷(图形)。不同的荧光分子淬灭图形不一样,因此能够区分出来是什么。
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发表于 2024-9-17 17:47 | 显示全部楼层
基本上就四种技术,基本上是国外公司的产品,现在国内也有一部分了,为了避免大家认为利益相关,原理介绍帖国外的产品的连接,有兴趣自行查看。
原理基本主要有:
      第一种:拉曼光谱,代表是有美国公司Truscern firstdefe...手持快速危险化学仪
https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/FIRSTDEFENDERRM#/legacy=thermoscientific.cn,(价格三十万以上,估计啊),依据拉曼光谱简单说就是发射一束激光到液体,然后不同物质反射回来的光谱特征不同,以此区别液体种类,原理简图如下。


第二种,荧光淬灭技术
      这种技术没看懂,不过查了下,上海世博会时候用的危险爆炸物检测装置就是这种技术,
基于荧光淬灭技术的超微量爆炸物探测器研制成功。。用于液体检测中,有这款产品
Fido® PaxPointâ„¢ – Southern Scientific Ltd,原理不造,不说了。。。不过价格也得三十万,机场好像有用这个产品的。。


第三种 ;GPR(Ground Penetrating Radar)微波识别技术,代表有韩国公司的产品,SWENR2,国内不少有用的,十来万一台,
http://lib.store.yahoo.net/lib/security2020/liquiddetector.pdf,,很奇怪没找到官网。照片如下



第四种,介电常数。就是楼上提到的“准静态计算机断层扫描技术,检测液体电导率和介电常数”的方法,某娘上一搜就是这个,是企业宣传用语。
还是看俄罗斯产品吧,
Petros > Video LQtest 2.8 special,还带了一段视频,介绍产品的,看着满神奇,再也不用担心“喝一口”的麻烦了。。。
      此方法相对光学、微波等技术相对简单,设备也更轻小,当然价格也便宜,精确地会较之低一些。。检测原理,是通过发射天线发射一个电场信号,用其他临近接收天线接收通过液体反馈回来的信号,经过算法分析出液体电导率和介电常数,通常危险液体不导电或若导电,如纯酒精,高浓度白酒,汽油,丙醇等,安全液体如可乐,果汁,water···等导电,,大概就是这么区分危险与非危险的。检测原理简图如下:




这个相对便宜,也更方便使用,国内有做这种相似产品的公司。价格几万块钱吧,已经应用的不少。
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上述所以的原理,不能对金属容器壁进行检测。激光拉曼分析也不能对非透明容器壁检测。。所以所以产品实际上检测范围都是受限的。。。。不知道有没有能检测金属容器壁的设备或技术。希望多交流。。。。有学习到其他原理,我再进行补充~~~~~
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发表于 2024-9-17 17:48 | 显示全部楼层
这个我也疑惑了很久!问了工作人员人家太忙不给说。自己查了下 来自百度~
液体检测仪是一款专门用于探测易燃易爆液体的安检仪器。
它采用准静态计算机断层扫描技术,通过测定待测液体的介电常数和电导率,从而判断其易燃易爆性。该探测仪能够在不直接接触液体的情况下将液体炸药、汽油、丙酮、乙醇等易燃易爆液体与水、可乐、牛奶、果汁等安全液体区分开。该设备完全是电子的,不含有任何放射性和微波材质以及其他有潜在危险性的成分。
ps:查了下一台要九万五软妹币…
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