高精度玻璃折射率快速测量仪的研制*

广东省公安厅科技信息化处科技管理科

（广东省公安厅，广东 广州510050）

高精度玻璃折射率快速测量仪的研制*

广东省公安厅科技信息化处科技管理科

（广东省公安厅，广东 广州510050）

1　项目基本情况

高精度玻璃折射率快速测量仪一种针对任意形状和大小的玻璃折射率高精度测量仪器，该设备基于折射率匹配技术，利用光学匹配和测量的方法，结合图像处理技术，同时可以克服传统方法中造价高和样品准备复杂的困难，是一种玻璃折射率快速精密测量的仪器。该主要应用于全国公安系统刑侦领域各类案件中涉及玻璃物证的检验鉴定，也可应用于玻璃相关工业的质检及特征探测等方面，该项目获国家发明专利1项。

2　项目实施背景

近年来，涉及玻璃物证检验的案件逐年增多，玻璃物证的检验鉴定对于提供侦查线索、揭露和证实犯罪具有重要意义。如在交通肇事逃逸案件、盗窃案、凶杀案等刑事案件侦破中，玻璃碎片往往都成为较好的法庭物证。目前我国刑侦技术检验部门对于玻璃的检测方法还比较单一，通常局限于外观和密度等方法的检验，由于国内目前还没有对非规则形状玻璃进行折射率检验的仪器设备，国外生产的检验玻璃折射率的仪器设备价格昂贵，无法普及，因此在一定程度上也制约了玻璃物证方面的检验工作，难以得到满意的检测结果，使得从现场或与犯罪有关的物品上搜取的玻璃碎片证据无法利用，影响了案件的侦破，使犯罪分子逍遥法外。因而刑侦物证鉴定部门急需要一种操作简便、测量精度更高，价格适中的鉴定玻璃样品的检测设备，以达到区分不同玻璃的目的。

将玻璃折射率测量作为一种法庭物证鉴定的新手段，可以有效增强法庭科学检验的技术力量，特别是针对要以玻璃（碎片或者残渣）作为物证的案件，具有重要的现实意义，也为新的科学技术有效、及时地应用于刑事技术领域开辟新的途径。同时，也将会拓展玻璃折射率测量在玻璃相关工业的质量检测、玻璃应用领域的特征探测等方面的应用，填补我国在该领域的一项空白。

3　项目主要内容

3.1样机研制

样机基于折射率匹配技术，利用光学匹配和测量的方法，结合图像处理技术，利用匹配液的光学色散特性，实现玻璃折射率的精密测量。该仪器利用匹配液折射率随着温度变化的特性，通过观察和搜索与玻璃样品折射率的匹配温度，从而得到玻璃样品的折射率。

3.2匹配液特性的选择和分析

匹配液的第一要求是它的温度折射率系数稳定性好，其随温度变化特性能符合线性要求。第二，应该选用多种匹配液，以覆盖不同折射率测量范围。第三，光学性质好，透明，无色。第四，由于可能用到高温（如最高150℃），要求其物理性质稳定，包括燃点高、开口闪点高、熔点低，热稳定性好，没有挥发性，粘度适中。第五，因为含有人工操作的部分，所以要求匹配液的化学毒性小或无毒，化学性质稳定或者惰性。从应用的角度来说，由于匹配液是耗材，还要求选择性能合适、质量稳定、供应可靠的匹配液。

3.3温度的精确控制

该项目的热台能够实现快速升温和降温；对温度范围、升温降温速度、温度控制精度都可以调节，并且实现电脑控制。项目最终确定了美国产INSTEC热台，能够实现快速升温和降温；对温度范围、升温降温速度、温度控制精度都可以精密调节，并且实现电脑控制。

3.4成像系统及匹配程度

成像系统能够准确反映匹配液与玻璃样品之间折射率匹配程度；成像系统成像能力也会影响后续图像处理系统的能力和精度。该项目采用OLIPAS相差显微镜作为成像系统，建立图像分析模型。玻璃样品与匹配液对照明光都透明；成像系统对两者的边界变化能够清晰明确地成像，有助于衡量随温度变化时两者的折射率匹配状态，最终有助于提高匹配温度的精确度。

3.5通过图像处理系统找到有效的匹配评价指数

图像处理系统包括图像采集、变换分析、特征提取和显示等。通过图像处理系统能够将匹配液与玻璃样品之间的匹配程度数值化，形成定量的匹配评价指数。结合匹配液的温度特性，根据匹配程度来测算出玻璃样品的折射率。

4　应用程度及成效

项目成果目前主要应用于全国公安系统刑侦领域各类案件中涉及玻璃物证的检验鉴定，已为黑龙江省、广西省、广州市、珠海市、东莞市等省市公安机关鉴定机构用于办案实践中，在交通肇事逃逸案件、凶杀案、碎尸案、绑架案、盗窃案等各类刑事案件中涉及玻璃物证的检验鉴定中起到关键作用，得到满意的检测结果，为侦查破案提供重要线索，得到办案单位一致好评。同时也将会拓展玻璃折射率测量在玻璃相关工业的质量检测、玻璃应用领域的特征探测等方面的应用，填补我国在该领域的一项空白。

*深圳市公安局刑事警察支队刑事技术处完成的“高精度玻璃折射率快速测量仪的研制”获2015年度公安部科学技术奖二等奖。