NI LabVIEW Real-Time et le PXI au service de la détection d`explosifs

NI LabVIEW Real-Time et le PXI au service de la détection d’explosifs
"La carte NI PCI-6025E ainsi que les modules NI
LabVIEW FPGA et NI LabVIEW Real-Time ont
permis à Sandia National Laboratories de
développer le système de détection d’explosifs
portable et léger MicroHound. "
- Frank Bouchier, Sandia National Laboratories (http://www.sandia.gov/)
L'objectif :
Créer un instrument portable et économique pour la détection de traces de dispositifs explosifs improvisés (DEI) et d’autres produits illicites.
La solution :
Combiner la technologie brevetée de collecte d’échantillons et de préconcentration de Sandia National Laboratories aux logiciels et aux matériels de
National Instruments, pour concevoir un système de détection particulièrement souple et précis.
Auteur(s) :
Frank Bouchier - Sandia National Laboratories (http://www.sandia.gov/)
Le développement du système portable de détection d’explosifs MicroHound ® visait à combiner, dans une plate-forme unique, un système miniaturisé
d’échantillonnage et de préconcentration doté de multiples microcapteurs chimiques, très sensibles, capables de détecter des quantités d’explosif de
l’ordre du nanogramme. Ce système léger d’environ un kilo peut détecter des explosifs sous forme de vapeur ou de particules, grâce à deux méthodes
d’échantillonnage, l’inhalation sous vide et l’essuyage. Les objectifs du projet à long terme étaient de réduire la taille, le poids et le coût d’un système
portable
de détection de traces d’explosif et d’utiliser une plate-forme multicapteur pour améliorer les fonctionnalités. La technologie d’échantillonnage et de
préconcentration utilisée dans le MicroHound a été développée et brevetée à l’origine par Sandia pour un portail personnel de détection d’explosifs.
L’une des plus grandes exigences de la détection d’explosifs est le test rapide des éléments et des surfaces suspectes sur le terrain et le retour très
rapide du résultat d’analyse, de façon à ce que les responsables puissent prendre des décisions et agir en conséquence. Outre le défi physique de
l’échantillonnage de très petites quantités de matière et de l’acheminement des échantillons vers les détecteurs, l’unité doit également rassembler les
informations et communiquer les résultats rapidement.
Sandia a utilisé la carte d’acquisition de données multifonction PCI-6025E (http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/fr/nid/10971), ainsi que le module
LabVIEW FPGA (http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/fr/nid/11834) de National Instruments pour développer le système MicroHound. Il utilise un
détecteur-spectromètre de mobilité ionique (SMI) miniature, le MicroChemLab ™ de Sandia (un capteur micro-préconcentrateur, micro-chromatographe
gazeux et capteur à ondes acoustiques de surface) et des technologies de préconcentration pour l’échantillonnage de volumes importants.
La carte NI PCI-6025E ainsi que les modules NI LabVIEW FPGA et NI LabVIEW Real-Time ont permis à Sandia National Laboratories de
développer le système de détection d’explosifs portable et léger MicroHound.
De la collecte à l’analyse
Pour collecter un échantillon, l’opérateur peut utiliser le mode sous vide “sans contact”, qui “renifle” un élément suspect dans l’air environnant, ou le mode
essuyage, qui consiste à essuyer les matières particulaires à la surface d’un élément suspect. En mode sous vide, l’opérateur appuie sur un bouton pour
faire entrer un important volume d’air dans l’unité d’échantillonnage,
où les composés organiques lourds sont collectés sur un filtre. Un orifice d’entrée séparé collecte les échantillons de composés à pression de vapeur
élevée sur le micro-préconcentrateur MicroChemLab. En mode essuyage, l’opérateur essuie la surface d’un objet suspect, place le filtre dans un support,
puis place le support dans l’unité. Appuyer sur un bouton sur la poignée initie l’analyse une fois l’échantillon collecté. Le système vaporise les composés
collectés sur chaque filtre pour constituer un échantillon concentré qui est délivré au détecteur SMI.
La carte NI PCI-6025E collecte les spectres du SMI qui sont analysés avec NI LabVIEW Real-Time. En parallèle, le MicroChemLab analyse les
échantillons collectés et communique les résultats au système hôte. Lorsque l’un des détecteurs trouve un produit illicite, l’unité affiche un message
d’alarme pour avertir l’opérateur.
Sous le contrôle de NI LabVIEW Real-Time
Les applications précédentes nécessitaient des ordinateurs plus puissants pour le contrôle et l’analyse, ou des matériels dédiés qui limitaient la
souplesse. Un défi majeur du développement du système actuel était de maintenir la souplesse propre à un outil de recherche, malgré la miniaturisation
d’un instrument produit en série. La combinaison d’un ordinateur puissant doté d’un processeur Pentium et de NI LabVIEW Real-Time nous a permis de
relever ce défi parmi d’autres.
Nous avons construit l’ordinateur de l’unité à partir de deux cartes PC/104 empilées, qui mesurent chacune environ dix centimètres par dix centimètres.
Cette pile est couplée avec la carte NI PCI-6025E, qui fournit diverses fonctions pour satisfaire les besoins du système. Les fonctions
analogiques-numériques de la carte enregistrent les spectres SMI et surveillent plusieurs capteurs de température et de pression. Les E/S numériques
surveillent des commutateurs, allument et éteignent des ventilateurs et des pompes. Des
sorties analogiques commandent le réchauffeur préconcentrateur. L’un des compteurs de la carte fournit une impulsion de déclenchement pour le SMI.
Nous avons écrit l’intégralité du logiciel embarqué avec LabVIEW Real-Time, en programmant un contrôle de synchronisation précise de toutes les
opérations. L’opérateur contrôle le système par l’intermédiaire d’un petit ensemble de boutons-poussoirs. Les messages d’état du système et les résultats
d’analyse sont affichés sur un écran LCD à huit lignes et à 60 colonnes. Les données brutes des instruments embarqués sont stockées localement sur
une carte CompactFlash. Les communications Ethernet facilitent des mises à jour logicielles et des téléchargements de données. Nous avons également
écrit un programme d’accompagnement pour permettre aux scientifiques d’analyser les données en détail, ce qui signifie que le système peut opérer dans
un mode similaire à un système de laboratoire lorsqu’il est connecté à un ordinateur hôte. Les opérateurs contrôlent tous les paramètres opérationnels par
cette interface.
Applications
Si le MicroHound est conçu pour être utilisé aux postes de contrôle pour examiner les colis suspects et pour passer les surfaces au crible, son faible coût,
son poids plume et son efficacité font de lui un outil idéal pour être adopté par les infrastructures civiles, telles que les salles d’audience et les écoles,
ainsi que dans les installations et les emplacements à hauts risques et haute sécurité.
Octobre 2006
Informations sur l'auteur :
Frank Bouchier
Sandia National Laboratories (http://www.sandia.gov/)
P.O. Box 5800-0782
Albuquerque, NM
Tél : 505-845-8382
Fax : (505) 845-8382
[email protected] (mailto:[email protected])
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www.ni.com
Portable et léger, le système de détection d’explosifs MicroHound de Sandia National Laboratories est basé sur une carte PCI d’acquisition de données et NI
LabVIEW Real-Time.
Législation
Cet article a été rédigé par un utilisateur de National Instruments ("NI"). IL EST FOURNI "EN L'ÉTAT" SANS AUCUNE GARANTIE ET EST SOUMIS À CERTAINES
RESTRICTIONS COMME PLUS SPÉCIFIQUEMENT DÉTERMINÉES DANS LES CONDITIONS D'UTILISATION DE NI.COM (
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