誠(chéng)信指數(shù)檢定系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

虛擬儀器技術(shù)

　　當(dāng)今，虛擬儀器技術(shù)集成了高效的軟件、模塊化I/O和可擴(kuò)展的平臺(tái)，見(jiàn)圖1所示。

                          
　　圖1 虛擬儀器技術(shù)是將高效圖形軟件、模塊化I/O和可擴(kuò)展平臺(tái)作有效連接

　　利用虛擬儀器技術(shù)，使工程師縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間，設(shè)計(jì)出了更高質(zhì)量的產(chǎn)品，并且減少了設(shè)計(jì)成本。

　　基于虛擬儀器技術(shù)的誠(chéng)信指數(shù)檢定系統(tǒng)

　　今天，隨著高科技的發(fā)展，用電子測(cè)量設(shè)備來(lái)解決“誠(chéng)信”的判斷與評(píng)估問(wèn)題已成為可能與現(xiàn)實(shí),由此而研發(fā)的<<誠(chéng)信指數(shù)檢定系統(tǒng)>>是人們可以接受的非接觸式與接觸式檢測(cè)技術(shù)為主的電子測(cè)量設(shè)備,它屬于特定的測(cè)謊應(yīng)用新技術(shù)。

　　<<誠(chéng)信指數(shù)檢定系統(tǒng)>>主要應(yīng)用新型非接觸式的熱紅外成像技術(shù)與觸摸式高精度壓力傳感器----硅壓阻式傳感器(SPRT)相結(jié)合的多道檢測(cè)技術(shù)對(duì)人體心理狀況變化而引發(fā)生理指標(biāo)的檢測(cè)。這里“誠(chéng)信”的含義是一種心理狀態(tài)，而“指數(shù)”則是反映心狀變化所引起生理指標(biāo)的變化。它不是傳統(tǒng)概念上的接觸型測(cè)謊儀，是屬于測(cè)慌技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)。

　　而虛擬儀器是一種新型圖形軟件和模塊化硬件技術(shù)相結(jié)合的計(jì)算機(jī)主流技術(shù)。近幾年來(lái)，己有虛擬儀器開(kāi)始涉足通信、電子電力、汽車、及工業(yè)自動(dòng)化等各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，并且已逐步進(jìn)入司法與安全防范等領(lǐng)域，因而將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于誠(chéng)信指數(shù)檢定是勢(shì)在必行的新思路。

　　該誠(chéng)信指數(shù)檢定儀的用途是多功能測(cè)謊監(jiān)視設(shè)備，可用來(lái)監(jiān)視人體面部溫度變化與呼吸焦慮程度。其焦慮程度的重要參數(shù)：人體面部溫度變化、呼吸頻率、呼吸的均勻程度以及呼氣和吸氣之間的間歇，而這些“指數(shù)”則是反映心理狀態(tài)變化所引起生理指標(biāo)的變化。平靜與非正常的情緒通常會(huì)導(dǎo)致面部溫度變化和呼出長(zhǎng)于吸入，二者時(shí)間之比的參數(shù)，從一個(gè)方面揭示出人的焦慮程度，它們都是生理指標(biāo)的變化程度,卻正是人的心理狀態(tài)，即“誠(chéng)信”或“誠(chéng)實(shí)”度的反映，則誠(chéng)信指數(shù)檢定儀反映出檢定儀具有大量的可視信息功能。

　　圖2為基于虛擬儀器技術(shù)的誠(chéng)信指數(shù)檢定系統(tǒng)框圖。

　　             圖2 基于虛擬儀器技術(shù)誠(chéng)信指數(shù)檢定系統(tǒng)框圖

　　系統(tǒng)(圖2)所示分三大部分，其左邊部分為采用新型非接觸式或與先進(jìn)的觸摸式壓力測(cè)量傳感器相結(jié)合的多道檢傳感檢測(cè)頭，對(duì)人體面部血液微小流通產(chǎn)生的溫度變化與人體呼吸焦慮狀態(tài)等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)(本文對(duì)圖中的虹膜特征、語(yǔ)音特征及皮膚濕度、電位等參數(shù)變化的檢測(cè)不作介紹，只是在圖中示意畫(huà)出);其中間部分，為測(cè)試部分，應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)對(duì)采集的圖形、數(shù)據(jù)作分析、判斷和評(píng)估;最右邊部分是測(cè)試結(jié)果的圖文聲并茂的監(jiān)視裝置，各種生理指標(biāo)變化參數(shù)通過(guò)不同顏色的圖形曲線文字在顯示屏上顯示出來(lái)，同時(shí)亦可以通過(guò)語(yǔ)音或音樂(lè)提示。

　　系統(tǒng)組成

　　該誠(chéng)信指數(shù)檢定儀是基于圖形軟件LabVIEW的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使用NI公司的LabVIEW-7圖形化編程平臺(tái)、PCI-6025E多功能數(shù)據(jù)采集卡、結(jié)合性能優(yōu)良的熱紅外成像技術(shù)與高精度壓力傳感器----硅壓阻式傳感器(SPRT)，以作傳感檢測(cè)部件。

　　*熱紅外成像技術(shù)的探測(cè)頭與所應(yīng)用的非制冷焦平面熱像儀

　　應(yīng)用紅外探測(cè)器探測(cè)人體面部的熱輻射，根據(jù)測(cè)得的輻射能量大小，就能知道溫度的高低，紅外熱像儀能被動(dòng)接收人體面部下血管內(nèi)血液流動(dòng)微小變化的紅外幅射(即溫度變化)，并把這種幅射信號(hào)轉(zhuǎn)換成人眼能觀察到紅外圖像。一臺(tái)靈敏度為0.025℃的熱攝像機(jī)以每秒30幀的速率獲取人的面圖像。熱成像系統(tǒng)探測(cè)到這種變化后把眼睛周圍的部位顯示成白色。這就是用熱成像技術(shù)識(shí)破說(shuō)謊者，其準(zhǔn)確率達(dá)到83%。

　　熱紅外成攝像頭操作處于被動(dòng)接收狀態(tài)，不接觸人體，也不發(fā)出輻射，對(duì)人體無(wú)任何損害或副作用，即使頻繁使用也不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不良影響。檢測(cè)過(guò)程快捷，測(cè)量精度高，溫度分辨率可達(dá)0.01-0.03℃、作用距離20cm-5m(國(guó)內(nèi)的);0.0025℃(美國(guó))。

　　高精度壓力傳感器----硅壓阻式傳感器(SPRT)見(jiàn)圖3與4所示組成全橋式傳感器檢出技術(shù)示意圖。

　　圖3 用SPRT組成的敏感電橋的四個(gè)橋臂對(duì)于壓力變化有誤差+ΔR、-ΔR響應(yīng)。INP-傳感器正信號(hào)輸出，INM-傳感器負(fù)信號(hào)輸出

　　圖4 應(yīng)用SPRT對(duì)呼吸壓力檢測(cè)

　　PCI-6025E多功能數(shù)據(jù)采集卡

　　有了上面二種非接觸與觸模式檢測(cè)技術(shù)可充分利用虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，方便地實(shí)現(xiàn)人的面部溫度變化與呼吸頻率、呼吸的均勻程度以及呼氣和吸氣之間的間歇等動(dòng)態(tài)生理信號(hào)的采集和數(shù)據(jù)的分析及處理，并顯示和打印輸出所需圖形與數(shù)據(jù)。為有關(guān)監(jiān)測(cè)人士正確判斷(測(cè)謊)提供正確的依據(jù)。而PCI-6025E為多功能數(shù)據(jù)采集卡，屬低價(jià)格E系列多功能和高精度數(shù)據(jù)采集卡(DAQ)：16路單端/8路差分摸擬輸入，12位分辨率、200KS/s采樣率、200KS/s磁盤(pán)寫(xiě)入速度、±0.05到±10V輸入范圍，最多2路12位模擬輸出，最多32條數(shù)字I/O線，最多2路24位計(jì)數(shù)/定時(shí)視器，支持Windows 2000/NT/XP/Me/9x和Mac OS的NI-DAQ驅(qū)動(dòng)軟件。

　　圖形軟件LabVIEW-7

　　虛擬儀器檢測(cè)系統(tǒng)利用LabVIEW-7的開(kāi)放性，使得傳感器和數(shù)據(jù)采集設(shè)備能夠得到充分的應(yīng)用和合理的配置。對(duì)于不同的溫度與呼吸壓力檢測(cè)對(duì)象，可以通過(guò)編制基準(zhǔn)中心與比較的檢測(cè)軟件和相應(yīng)的設(shè)備組來(lái)實(shí)現(xiàn)。另一方面，檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)LabVIEW強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集與總線連接庫(kù)，與測(cè)控儀表的智能接口GPIB、USB、VXI、PCI、RS—232和IEEE—488.2等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，避免用檢測(cè)儀表直接進(jìn)行壓力檢測(cè)，可以提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性。

　　LabVIEW-7采用數(shù)據(jù)流程的圖形化G語(yǔ)言編程技術(shù)，把復(fù)雜費(fèi)時(shí)的軟件編程簡(jiǎn)化為菜單以適合圖表連接調(diào)用，圖5為誠(chéng)信指數(shù)檢定設(shè)備紅外熱像探測(cè)人體面部溫度變化的LabVIEW-7虛擬前面扳設(shè)置示意圖。

　圖5 誠(chéng)信指數(shù)檢定設(shè)備的LabVIEW-7虛擬儀器面板設(shè)置示意圖

　　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　·信號(hào)采集、分析與處理

　　在誠(chéng)信指數(shù)檢定系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)信號(hào)的采集是一個(gè)重要部分，信號(hào)的采集通過(guò)數(shù)據(jù)采集板完成。本系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)采集板PCI-6025E多功能數(shù)據(jù)采集卡(DAQ)能夠在較大應(yīng)用范圍內(nèi)帶來(lái)高的運(yùn)行效能和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集能力。系統(tǒng)采用了單端16路模擬輸入、1倍的增益，其性能滿足系統(tǒng)的需求。充分利用LabVIEW-7中提供的工具和各種子函數(shù)模塊，并結(jié)合DAQ的硬件優(yōu)勢(shì)，不僅實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的準(zhǔn)確、快速的采集，而且能做出操作方便，形象逼真的儀器面板，圖6為呼吸壓力監(jiān)視的LabVIEW-7虛擬面器扳設(shè)置示意圖(從電腦屏幕畫(huà)面上摘取)。

　　圖6 用高精度壓力傳感器-硅壓阻式傳感器(SPRT)檢測(cè)呼吸壓差的虛擬儀器前面板設(shè)置示意圖

　　利用LabVIEW-7進(jìn)行虛擬儀器系統(tǒng)的另一個(gè)好處在于其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析與處理功能。LabVIEW-7是—個(gè)帶有擴(kuò)展功能庫(kù)和子程序庫(kù)的通用程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)。在其開(kāi)發(fā)環(huán)境下可提供的應(yīng)用程序有180多種，可根據(jù)系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)各種功能，這里主要利用高級(jí)分析函數(shù)庫(kù)中的若干函數(shù)模塊。

　　在數(shù)據(jù)處理階段，要清除噪聲等干擾信號(hào)，可以運(yùn)用LabVIEW所含高級(jí)分析函數(shù)庫(kù)中的SubVI濾波子程序組成濾波器對(duì)采集來(lái)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波處理?？蛇\(yùn)用時(shí)域和頻域分析SubVI子程序組成示波器與頻譜分析儀，進(jìn)行時(shí)域、頻域信號(hào)處理?？墒褂每焖俑盗⑷~變換(FFT)使生成人體面部溫度與呼吸壓力變化的頻譜圖。

　　同樣，可以利用高級(jí)分析函數(shù)庫(kù)中的相關(guān)數(shù)字處理函數(shù)生成出人體面部溫度變化(紅黃蘭綠四色)與人員呼吸壓力時(shí)的曲線圖。當(dāng)采樣的是非整數(shù)周期信號(hào)時(shí)，為了防止頻譜信息丟失進(jìn)而導(dǎo)致失真，可以選用恰當(dāng)?shù)钠交翱诤瘮?shù)，將采集波形的過(guò)渡段最小化，從而較少頻譜的丟失。

　　·檢測(cè)信號(hào)顯示與保存

　　該系統(tǒng)不僅需要提供實(shí)時(shí)顯示功能，還要提供了數(shù)據(jù)、圖形及表格打印輸出與保存功能。該系統(tǒng)能夠方便地實(shí)現(xiàn)這些功能，在于LabVIEW提供的文件I/O功能函數(shù)是—組功能強(qiáng)大、伸縮性強(qiáng)的文件處理工具，可以很好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示、輸出與保存這一功能。使用計(jì)算機(jī)控制，測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)屏幕顯示與結(jié)果保存很方便。另外，通過(guò)與外圍設(shè)備的連接，使儀器在測(cè)試狀態(tài)和分析狀態(tài)下均可以打印測(cè)試報(bào)告。

　　根據(jù)以上設(shè)計(jì)方案研發(fā)的新型誠(chéng)信指數(shù)檢定儀，為誠(chéng)信指數(shù)的測(cè)定能夠準(zhǔn)確可靠判別提供科學(xué)依據(jù)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　誠(chéng)信指數(shù)鑒定系統(tǒng)采用的是強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)軟件數(shù)據(jù)處理技術(shù)和最先進(jìn)的非接觸式紅外和觸摸式生物測(cè)量傳感器相結(jié)合的多道撿測(cè)技術(shù)的完備結(jié)合，以取代傳統(tǒng)接觸式的測(cè)謊儀，是適用于保險(xiǎn)、金融、證券、法律、大型企業(yè)及國(guó)家機(jī)關(guān)機(jī)及事業(yè)單位等領(lǐng)域安全防范的新型設(shè)備。