廣東省公安廳科技信息化處科技管理科

（廣東省公安廳，廣東 廣州510050）

高精度玻璃折射率快速測量儀的研制*

廣東省公安廳科技信息化處科技管理科

（廣東省公安廳，廣東 廣州510050）

1　項目基本情況

高精度玻璃折射率快速測量儀一種針對任意形狀和大小的玻璃折射率高精度測量儀器，該設(shè)備基于折射率匹配技術(shù)，利用光學匹配和測量的方法，結(jié)合圖像處理技術(shù)，同時可以克服傳統(tǒng)方法中造價高和樣品準備復雜的困難，是一種玻璃折射率快速精密測量的儀器。該主要應(yīng)用于全國公安系統(tǒng)刑偵領(lǐng)域各類案件中涉及玻璃物證的檢驗鑒定，也可應(yīng)用于玻璃相關(guān)工業(yè)的質(zhì)檢及特征探測等方面，該項目獲國家發(fā)明專利1項。

2　項目實施背景

近年來，涉及玻璃物證檢驗的案件逐年增多，玻璃物證的檢驗鑒定對于提供偵查線索、揭露和證實犯罪具有重要意義。如在交通肇事逃逸案件、盜竊案、兇殺案等刑事案件偵破中，玻璃碎片往往都成為較好的法庭物證。目前我國刑偵技術(shù)檢驗部門對于玻璃的檢測方法還比較單一，通常局限于外觀和密度等方法的檢驗，由于國內(nèi)目前還沒有對非規(guī)則形狀玻璃進行折射率檢驗的儀器設(shè)備，國外生產(chǎn)的檢驗玻璃折射率的儀器設(shè)備價格昂貴，無法普及，因此在一定程度上也制約了玻璃物證方面的檢驗工作，難以得到滿意的檢測結(jié)果，使得從現(xiàn)場或與犯罪有關(guān)的物品上搜取的玻璃碎片證據(jù)無法利用，影響了案件的偵破，使犯罪分子逍遙法外。因而刑偵物證鑒定部門急需要一種操作簡便、測量精度更高，價格適中的鑒定玻璃樣品的檢測設(shè)備，以達到區(qū)分不同玻璃的目的。

將玻璃折射率測量作為一種法庭物證鑒定的新手段，可以有效增強法庭科學檢驗的技術(shù)力量，特別是針對要以玻璃（碎片或者殘渣）作為物證的案件，具有重要的現(xiàn)實意義，也為新的科學技術(shù)有效、及時地應(yīng)用于刑事技術(shù)領(lǐng)域開辟新的途徑。同時，也將會拓展玻璃折射率測量在玻璃相關(guān)工業(yè)的質(zhì)量檢測、玻璃應(yīng)用領(lǐng)域的特征探測等方面的應(yīng)用，填補我國在該領(lǐng)域的一項空白。

3　項目主要內(nèi)容

3.1樣機研制

樣機基于折射率匹配技術(shù)，利用光學匹配和測量的方法，結(jié)合圖像處理技術(shù)，利用匹配液的光學色散特性，實現(xiàn)玻璃折射率的精密測量。該儀器利用匹配液折射率隨著溫度變化的特性，通過觀察和搜索與玻璃樣品折射率的匹配溫度，從而得到玻璃樣品的折射率。

3.2匹配液特性的選擇和分析

匹配液的第一要求是它的溫度折射率系數(shù)穩(wěn)定性好，其隨溫度變化特性能符合線性要求。第二，應(yīng)該選用多種匹配液，以覆蓋不同折射率測量范圍。第三，光學性質(zhì)好，透明，無色。第四，由于可能用到高溫（如最高150℃），要求其物理性質(zhì)穩(wěn)定，包括燃點高、開口閃點高、熔點低，熱穩(wěn)定性好，沒有揮發(fā)性，粘度適中。第五，因為含有人工操作的部分，所以要求匹配液的化學毒性小或無毒，化學性質(zhì)穩(wěn)定或者惰性。從應(yīng)用的角度來說，由于匹配液是耗材，還要求選擇性能合適、質(zhì)量穩(wěn)定、供應(yīng)可靠的匹配液。

3.3溫度的精確控制

該項目的熱臺能夠?qū)崿F(xiàn)快速升溫和降溫；對溫度范圍、升溫降溫速度、溫度控制精度都可以調(diào)節(jié)，并且實現(xiàn)電腦控制。項目最終確定了美國產(chǎn)INSTEC熱臺，能夠?qū)崿F(xiàn)快速升溫和降溫；對溫度范圍、升溫降溫速度、溫度控制精度都可以精密調(diào)節(jié)，并且實現(xiàn)電腦控制。

3.4成像系統(tǒng)及匹配程度

成像系統(tǒng)能夠準確反映匹配液與玻璃樣品之間折射率匹配程度；成像系統(tǒng)成像能力也會影響后續(xù)圖像處理系統(tǒng)的能力和精度。該項目采用OLIPAS相差顯微鏡作為成像系統(tǒng)，建立圖像分析模型。玻璃樣品與匹配液對照明光都透明；成像系統(tǒng)對兩者的邊界變化能夠清晰明確地成像，有助于衡量隨溫度變化時兩者的折射率匹配狀態(tài)，最終有助于提高匹配溫度的精確度。

3.5通過圖像處理系統(tǒng)找到有效的匹配評價指數(shù)

圖像處理系統(tǒng)包括圖像采集、變換分析、特征提取和顯示等。通過圖像處理系統(tǒng)能夠?qū)⑵ヅ湟号c玻璃樣品之間的匹配程度數(shù)值化，形成定量的匹配評價指數(shù)。結(jié)合匹配液的溫度特性，根據(jù)匹配程度來測算出玻璃樣品的折射率。

4　應(yīng)用程度及成效

項目成果目前主要應(yīng)用于全國公安系統(tǒng)刑偵領(lǐng)域各類案件中涉及玻璃物證的檢驗鑒定，已為黑龍江省、廣西省、廣州市、珠海市、東莞市等省市公安機關(guān)鑒定機構(gòu)用于辦案實踐中，在交通肇事逃逸案件、兇殺案、碎尸案、綁架案、盜竊案等各類刑事案件中涉及玻璃物證的檢驗鑒定中起到關(guān)鍵作用，得到滿意的檢測結(jié)果，為偵查破案提供重要線索，得到辦案單位一致好評。同時也將會拓展玻璃折射率測量在玻璃相關(guān)工業(yè)的質(zhì)量檢測、玻璃應(yīng)用領(lǐng)域的特征探測等方面的應(yīng)用，填補我國在該領(lǐng)域的一項空白。

*深圳市公安局刑事警察支隊刑事技術(shù)處完成的“高精度玻璃折射率快速測量儀的研制”獲2015年度公安部科學技術(shù)獎二等獎。