货运集装箱查询装置和方法

摘要

一种货运集装箱查询装置和方法，其使用集装箱的管状框架构件将输入空气输送到集装箱的内部，并从集装箱的内部接收样本空气。可使用检测装置来检测从集装箱的内部接收的样本空气中的不许可物质。来自检测装置的样本空气可以利用集装箱的管状框架构件循环回到集装箱中。输入空气可以任何期望的方向或方式通过湍流输送到集装箱的内部，用于更好地对集装箱的内部进行查询。

权利要求

1.一种货运集装箱查询装置，其中所述查询装置包括货运集装箱，并且所述货运集装箱包括：

内部；以及空气输送管状框架构件，其中所述空气输送管状框架构件能够操作以接收输入空气并将所述输入空气传输到所述货运集装箱的内部，或者能够操作以从所述货运集装箱的所述内部接收样本空气。

2.如权利要求1所述的查询装置，其中所述空气输送管状框架构件包括空气输入管状框架构件，并且其中所述空气输入管状框架构件包括能够操作以接收所述输入空气的空气输入外部端口，并且所述空气输入管状框架构件还包括空气腔和空气输入内部端口，所述空气输入内部端口能够操作以将来自所述空气输入管状框架构件的所述空气腔的所述输入空气传输到所述货运集装箱的所述内部。

3.如权利要求2所述的查询装置，其中所述查询装置还包括空气输入泵，所述空气输入泵能够操作以将所述输入空气传输到所述空气输入管状框架构件的所述空气输入外部端口。

4.如权利要求2所述的查询装置，其中所述货运集装箱还包括货运集装箱顶壁，其中所述空气输入内部端口包括具有顶部和高度的排放开口，并且其中所述排放开口的所述顶部位于所述货运集装箱的所述内部内与所述货运集装箱的顶壁相距不大于所述排放开口的所述高度的10倍的竖直距离处。

5.如权利要求2所述的查询装置，其中所述货运集装箱还包括货运集装箱顶壁，其中所述空气输入内部端口包括具有顶部和高度的排放开口，并且其中所述排放开口的所述顶部位于所述货运集装箱的所述内部内与所述货运集装箱的顶壁相距所述排放开口的所述高度的大约10倍的竖直距离处。

6.如权利要求2所述的查询装置，其中所述空气输入内部端口包括具有宽度和高度的排放开口，其中所述排放开口包括矩形的形状，并且所述形状具有约3∶1的宽高比。

7.如权利要求2所述的查询装置，其中所述空气输入内部端口包括具有宽度和高度的排放开口，其中所述排放开口包括矩形的形状，并且所述形状具有至少为3∶1的宽高比。

8.如权利要求2所述的查询装置，其中所述空气输入内部端口包括喷嘴，所述喷嘴能够操作以在所述货运集装箱的所述内部内按照预定流动方向、预定流动方式以及预定湍流流动特性中的至少一个对输送到所述货运集装箱的所述内部的所述输入空气的至少一部分进行引导。

9.如权利要求2所述的查询装置，其中所述货运集装箱还包括货运集装箱顶壁，其中所述空气输入内部端口包括喷嘴，其中所述喷嘴包括具有顶部和高度的排放开口，并且其中所述排放开口的所述顶部位于所述货运集装箱的所述内部内与所述货运集装箱顶壁相距不大于所述排放开口的所述高度的10倍的竖直距离处。

10.如权利要求2所述的查询装置，其中所述货运集装箱还包括货运集装箱顶壁，其中所述空气输入内部端口包括喷嘴，其中所述喷嘴包括具有顶部和高度的排放开口，并且其中所述排放开口的所述顶部位于所述货运集装箱的所述内部内与所述货运集装箱顶壁相距所述排放开口的所述高度的大约10倍的竖直距离处。

11.如权利要求2所述的查询装置，其中所述空气输入内部端口包括喷嘴，其中所述喷嘴包括具有宽度和高度的排放开口，其中所述排放开口包括矩形的形状，并且其中所述形状具有约3∶1的宽高比。

12.如权利要求2所述的查询装置，其中所述空气输入内部端口包括喷嘴，其中所述喷嘴包括具有宽度和高度的排放开口，其中所述排放开口包括矩形的形状，并且其中所述形状具有至少为3∶1的宽高比。

13.如权利要求1所述的查询装置，其中所述空气输送管状框架构件还包括样本空气输出管状框架构件，其中所述样本空气输出管状框架构件包括能够操作以从所述货运集装箱的所述内部接收所述样本空气的样本空气输出内部端口，并且其中所述样本空气输出管状框架构件还包括空气腔以及能够操作以从所述样本空气输出管状框架构件的所述空气腔接收所述样本空气的样本空气输出外部端口。

14.如权利要求13所述的查询装置，其中所述查询装置还包括能够操作以从所述样本空气输出外部端口接收样本空气的样本空气输出泵。

15.如权利要求13所述的查询装置，其中所述查询装置包括能够操作以从所述样本空气输出外部端口接收样本空气的检测装置。

16.如权利要求1所述的查询装置，其中所述货运集装箱包括第一和第二所述空气输送管状框架构件，其中所述第一空气输送管状框架构件包括空气输入管状框架构件，其中所述空气输入管状框架构件包括能够操作以接收所述输入空气的空气输入外部端口，其中所述空气输入管状框架构件还包括能够操作以将所述输入空气从所述空气输入管状框架构件传输到所述货运集装箱的所述内部的空气输入内部端口，其中所述第二空气输送管状框架构件包括样本空气输出管状框架构件，其中所述样本空气输出管状框架构件包括能够操作以从所述货运集装箱的所述内部接收所述样本空气的样本空气输出内部端口，并且其中所述样本空气输出管状框架构件还包括能够操作以从所述样本空气输出管状框架构件接收所述样本空气的样本空气输出外部端口。

17.如权利要求16所述的查询装置，其中所述货运集装箱还包括两个壁，并且其中所述第一和第二所述空气输送管状框架构件都包括所述两个壁中共同的一个的一部分。

18.如权利要求16所述的查询装置，其中所述货运集装箱还包括两个壁，并且其中所述第一和第二空气输送管状框架构件每个均包括所述两个壁中不同的一个的一部分。

19.如权利要求16所述的查询装置，其中所述查询装置还包括检测装置和样本空气循环导管，所述检测装置能够操作以接收来自所述样本空气输出外部端口的所述样本空气，并且所述样本空气循环导管能够操作以将所述样本空气从所述检测装置传送到所述空气输入管状框架构件。

20.如权利要求1所述的查询装置，其中所述空气输送管状框架构件包括空气腔和空气输送外部端口，其中所述货运集装箱还包括侧壁，其中所述侧壁包括波纹材料，所述波纹材料包括重复的波纹外部和波纹内部的阵列，其中相邻的一对所述波纹外部和所述波纹内部通过相应的波纹侧部结合，其中所述空气输送外部端口位于相邻的一对所述波纹外部之间并且包括与所述空气输送管状框架构件的所述空气腔流体连通的外部空气室。

21.如权利要求1所述的查询装置，其中所述空气输送管状框架构件包括空气腔和空气输送外部端口，其中所述货运集装箱还包括侧壁，其中所述侧壁包括波纹材料，所述波纹材料包括重复的波纹外部和波纹内部的阵列，其中相邻的一对所述波纹外部和所述波纹内部通过相应的波纹侧部结合，其中所述空气输送外部端口位于相邻的一对所述波纹外部之间并且包括与所述空气输送管状框架构件的所述空气腔流体连通的管状元件。

22.如权利要求1所述的查询装置，其中所述货运集装箱还包括顶壁和一对侧壁，其中所述顶壁具有位于所述一对侧壁的中间处的纵向中线，并且其中所述查询装置还包括振动装置，所述振动装置能够操作以对所述顶壁关于所述纵向中线施加周期性侧向摇动。

23.如权利要求22所述的查询装置，其中所述周期性侧向摇动用来在与所述纵向中线成大约直角的方向上激发出所述货运集装箱的所述顶壁的偶次谐波。

24.如权利要求1所述的查询装置，其中所述货运集装箱包括壁，并且其中所述查询装置还包括在所述壁中的空气输送端口，所述空气输送端口能够操作以接收所述输入空气并将所述输入空气传输到所述货运集装箱的所述内部，或者能够操作以从所述货运集装箱的所述内部接收所述样本空气。

25.一种查询货运集装箱的方法，其中所述货运集装箱包括内部以及空气输送管状框架构件，并且其中所述方法包括下面的步骤：利用所述空气输送管状框架构件用于将输入空气传输到所述货运集装箱的所述内部以及从所述货运集装箱的所述内部接收样本空气中的至少一个。

26.如权利要求25所述的方法，其中所述空气输送管状框架构件包括空气输入管状框架构件，并且其中所述方法还包括下面的步骤：利用所述空气输入管状框架构件来将所述输入空气传输到所述货运集装箱的所述内部。

27.如权利要求25所述的方法，其中所述空气输送管状框架构件包括样本空气输出管状框架构件，并且其中所述方法还包括下面的步骤：利用所述样本空气输出管状框架构件从所述货运集装箱的所述内部接收所述样本空气。

28.如权利要求25所述的方法，其中所述货运集装箱包括第一和第二所述空气输送管状框架构件，其中所述第一空气输送管状框架构件包括空气输入管状框架构件，其中所述第二空气输送管状框架构件包括样本空气输出管状框架构件，并且其中所述方法还包括下面的步骤：利用所述空气输入管状框架构件将所述输入空气传输到所述货运集装箱的所述内部的步骤、以及利用所述样本空气输出管状框架构件从所述货运集装箱的所述内部接收所述样本空气。

29.如权利要求27所述的方法，其中所述方法还包括下面的步骤：利用检测装置从所述样本空气输出管状框架构件接收所述样本空气并检测所述样本空气中的不许可物质。

30.如权利要求28所述的方法，其中所述方法还包括将所述样本空气从所述样本空气输出管状框架构件传送到所述空气输入管状框架构件的步骤。

31.如权利要求25所述的方法，其中所述方法还包括下面的步骤：在所述货运集装箱的所述内部内按照预定流动方向、预定流动方式以及预定湍流流动特性中的至少一个将所述输入空气的至少一部分传输到所述货运集装箱的所述内部。

32.如权利要求25所述的方法，其中所述货运集装箱还包括顶壁和一对侧壁，其中所述顶壁具有位于所述一对侧壁的中间处的纵向中线，并且其中所述方法还包括对所述顶壁关于所述纵向中线施加周期性侧向摇动的步骤。

33.如权利要求32所述的方法，其中所述方法还包括使用所述周期性侧向摇动用来在与所述纵向中线成大约直角的方向上激发出所述货运集装箱的所述顶壁的偶次谐波的步骤。

说明书

货运集装箱查询装置和方法

[0001] 相关申请的交叉引用

[0002] 本申请是2008年8月29日提交的美国申请No.12/231,207的继续部分申请。将上述申请通过参考的方式并入本申请中。

技术领域

[0003] 本发明涉及一种货运集装箱查询装置和方法。

背景技术

[0004] 当前，具有多种不同的货运集装箱查询装置和方法，其中，样本空气在货运集装箱内循环，然后被抽出用以通过任何合适的检测装置进行后续的分析，所述检测装置能够检测样本空气中所关心的特定目标物质(例如，炸药或生物制剂)。

[0005] 美国专利申请公开No.US2010/0050750公开了一种货运集装箱查询装置和方法，其中对货运集装箱进行了改动，从而包括位于货运集装箱一端的门中的入口和出口空气导管。外部风扇使样本空气在货运集装箱内循环，移走样本空气用于分析，然后使空气返回到货运集装箱。可设置用于使货运集装箱及其内容物振动的装置以帮助将可能存在于货运集装箱的内部上或其内容物的外部上的目标物质移到样本空气中。

[0006] 美国专利No.4,580,440公开了一种货运集装箱查询装置和方法，其中货运集装箱包括位于货运集装箱的顶部中的入口/出口端口，压缩空气通过所述端口被临时注入到货运集装箱中，以搅动货运集装箱内可能含有样品物质的灰尘。然后，可将取样管连接于所述端口以从货运集装箱中抽取样本空气。可设置用于使货运集装箱及其内容物振动的装置以帮助将可能存在于货运集装箱的内部上或其内容物的外部上的目标物质移到样本空气中。

[0007] 美国专利No.6,823,714公开了一种货运集装箱查询装置和方法，其中对货运集装箱的底部进行了改动，从而包括形成货运集装箱的底部中的气室的空气分配板。外部风扇使样本空气在货运集装箱内循环，移走样本空气用于分析，然后使样本空气返回到货运集装箱。

[0008] 美国专利No.5,347,845公开了一种货运集装箱查询装置和方法，其中对货运集装箱的侧部进行了改动，从而包括被薄膜片密封覆盖的开口，所述薄膜片可以被气体分析器探针刺破，用于检测货运集装箱内的空气中的目标物质。

发明内容

[0009] 根据本发明，货运集装箱查询装置可包括货运集装箱，其中货运集装箱可包括空气输送管状框架构件，所述空气输送管状框架构件能够操作以接收输入空气并将输入空气传输到所述货运集装箱的内部，或者能够操作以从货运集装箱的内部接收样本空气。

[0010] 在另一个实施方式中，所述空气输送管状框架构件可以包括具有空气输入外部端口和空气输入内部端口的空气输入管状框架构件，所述空气输入外部端口能够操作以接收输入空气，所述空气输入内部端口能够操作以输送输入空气到货运集装箱的内部。

[0011] 在另一个实施方式中，所述空气输送管状框架构件可以包括具有样本空气输出内部端口和样本空气输出外部端口的样本空气出口管状框架构件，所述样本空气输出内部端口能够操作以从集装箱的内部接收样本空气，所述样本空气输出外部端口能够操作以从样本空气出口管状框架构件接收样本空气。

[0012] 在另一个实施方式中，货运集装箱可包括空气输入管状框架构件和样本空气出口管状框架构件；这两个管状框架构件可以包括货运集装箱的公共壁的一部分；或者所述管状框架构件可以包括货运集装箱的相应不同壁的一部分。

[0013] 在另一个实施方式中，查询装置可包括振动装置，所述振动装置能够操作以对顶壁关于该顶壁的纵向中线施加周期性侧向摇动，其中所述侧向摇动用来在货运集装箱的顶壁中在与所述纵向中线至少大体成大约直角的方向上激发出偶次谐波。

[0014] 在另一个实施方式中，本发明可包括利用一个或多个上述查询装置查询货运集装箱的内部的方法。

[0015] 应当理解，本发明的上述概要不是要阐述所有其目的、特征、优点、特性、结构、材料、方法和过程；因为有鉴于这里的公开内容，在下附权利要求的范围内，本发明的这些和进一步的目的、特征、优点、特性、结构、材料、方法和过程对本发明所属领域的普通技术人员是直接或本质上公开的

附图说明

[0016] 图1是货运集装箱10的外部的透视图，示出了安装在其中的外部端口28；

[0017] 图2是沿图1的线2-2所取的集装箱10的透视横截面图；

[0018] 图3是图2的圆圈部分的放大视图；

[0019] 图4是图1的圆圈部分的放大视图；

[0020] 图5是与图4相似的视图，示出了外部端口28的另一实施方式；

[0021] 图6是集装箱10移除了其顶壁13时的俯视正视图，示出了集装箱10内的空气流57，并且还示出了在通过两个管状框架构件21a、21b查询集装箱10的过程中所使用的各种辅助装置；

[0022] 图7是集装箱10移除了其顶部时的俯视正视图，示出了集装箱10内的空气流58，并且还示出了在通过一个管状框架构件21b查询集装箱10的过程中所使用的各种辅助装置，其中所述一个管状框架构件21b被分隔器56分为空气输入管状框架构件60和样本空气输出管状框架构件61；

[0023] 图8是示出了下沉的湍流空气射流的形状对其速度的影响与距离之间关系的曲线图；

[0024] 图9A-9D是对于顶壁13的基频谐振和前三次谐波(N＝2、3、4)，集装箱10的顶壁13的竖直运动的特性范围的示意性图示；

[0025] 图10是振动装置75的示意性透视图；

[0026] 图11是在其壁13-15中具有端口85-92的集装箱10的透视图；以及[0027] 图12是沿图11的线12-12所取的集装箱10的透视图。

具体实施方式

[0028] 货运集装箱10

[0029] 现在参照附图，在港口、机场以及其他货运设施存在的世界性的严重问题是，货运集装箱10可能含有不许可的物质，如违禁物、毒品、炸药、生物武器物质或放射性物质。

[0030] 因此，需要将有效地对来自集装箱10的样本空气进行任何不许可物质查询的装置和方法。所谓查询，指的是来自集装箱10内的样本空气可以从集装箱10接收，使得来自样本空气中的不许可物质的任何气体或任何空载微粒均可通过任何合适的检测装置53进行收集、观测、识别、检查、测试或分析。

[0031] 应当理解，当说到检测装置53可操作用以检测样本空气中的任何不许可物质时，指的是检测装置可操作以收集任何这种不许可物质，并且可操作以观测、识别、检查、测试或分析任何这种不许可物质。

[0032] 来自不许可物质的这些空载微粒可称作“含有目标物质的空载微粒”，并且可以是任何液体、固体、有机物、无机物、生物材料或非生物材料或其混合物。含有目标物质的空载微粒可以包括或者不包括除了目标物质之外的物质。

[0033] 术语“空气”是广义使用的，因此其可以是除空气之外的任何气体或气体混合物。

[0034] 在下面的描述中，通过非限制性示例，本发明的装置和方法将被公开成与典型的远洋货运集装箱10一起使用。然而，应当理解的是，本发明的装置和方法可与任何类型的货运集装箱10一起使用，远洋的或者非远洋的，大的或小的，并且该货运集装箱10具有至少部分地包括管状框架构件19-23的框架18。

[0035] 管状框架构件19-23可具有任何几何或非几何的横截面构造，如正方形、矩形或圆形。

[0036] 如从图1中看到的，集装箱10可包括底部12、顶壁13、一对侧壁14、后壁15、前壁16以及框架18，前壁16可配备有一个或多个门17。

[0037] 集装箱10的结构刚性和形状可以至少部分地通过其框架18来提供。其框架18可以具有任何适当的尺寸、形状和构造，并可包括例如周边的左侧、后侧、前侧以及后侧底部框架构件19；位于集装箱10的四个拐角中的每一个处的拐角框架构件20；左侧和右侧顶部的侧部框架构件21a、21b，前侧顶部框架构件22，以及后侧顶部框架构件23。框架构件19-23可以以任何适当的方式连接在一起，例如通过焊接或通过使用紧固件。顶部的侧部框架构件21a、21b可包括其相应的集装箱10的侧壁14的一部分。

[0038] 任何或所有框架构件19-23可由管状材料制成，例如管状框架构件21a、21b。虽然底部框架构件19示出为包括I形梁，但底部框架构件19可由管状材料制成。

[0039] 集装箱10的壁13-15典型地可包括波纹材料24，该波纹材料24可以任何适当的方式紧固于框架18，例如通过焊接或通过使用紧固件。

[0040] 集装箱10典型地可包括位于货物26的顶部与集装箱10的顶壁13的内侧之间的未使用顶部空间25。顶部空间25的尺寸是可以改变的，这取决于货物26在集装箱10内堆叠得多高。然而，即便当集装箱10名义上装满了货物26，顶部空间25一般也将是存在的，因为集装箱10中的货物26将集装箱10完全充满到其顶壁13的情况可能是较少见的。

[0041] 集装箱10典型地还可包括位于货物26与集装箱10的侧壁14、后壁15或前壁16中的一个或多个之间的一个或多个侧部空间27。此外，如果壁14-16中的一个或多个包括波纹材料24，那么即使货物26延伸到壁14-16中的一个或多个，也可通过波纹材料24的凹入部分在货物26与相邻的壁14-16之间提供侧部空间27。

[0042] 将理解，如果有办法接收来自集装箱10的顶部空间25或侧部空间27的样本空气，那么将使得来自集装箱10中的任何不许可物质的样本空气中的任何气体或任何空载微粒都可以通过任何适当的检测装置53进行收集、观测、识别、检查、测试或分析。

[0043] 已经发现，如果框架构件19-23中的任何一个是管状的，那么一个或多个这种框架构件19-23可用作空气输送管状框架构件19-23或空气导管19-23，用以：(a)接收来自集装箱10的顶部空间25或侧部空间27内的样本空气，用于通过任何适当的检测装置53进行收集、观测、识别、检查、测试或分析；(b)将新鲜空气传送到集装箱10的内部66；或者(c)将之前从集装箱10接收的样本空气传送到集装箱10的内部66(即，使这种样本空气循环回到集装箱10中)，从而帮助防止集装箱10周围的环境被来自集装箱10的内部66内、可由样本空气携载的任何不许可物质的任何危险物质污染。

[0044] 在下面的讨论中，通过非限制性示例，假定框架构件21a、21b是可用作空气导管的管状框架构件21a、21b。然而将理解，这里关于管状框架构件21a和21b、关于它们的外部和内部端口28和47以及关于使用构件21a和21b及端口28和47作为集装箱查询装置的一部分所进行的所有相同或相似的论述，均可等同地应用于可以是管状的以及可用作空气导管的任何其他框架构件19-20和22-23。

[0045] 每个管状框架构件21a、21b可具有顶侧部20、底侧部30、外侧部31以及内侧部32；并可限定有空气腔41。

[0046] 典型的远洋货运集装箱10的管状框架构件21a、21b的内部尺寸在高度和/或宽度上可以是大约5至7cm。结果，这种管状框架构件21a、21b可用作空气导管，其可以能够将空气每分钟数千升的空气沿其长度轴向地输送数米，并且仅具有适度的压降。

[0047] 例如，如果管状框架构件21a、21b具有面积为大约49cm2的正方形内部横截面构造，那么可容易地计算出这样的管状框架构件21a、21b将能够将大约2,000升/分钟的气流输送6米的长度，同时该长度上的压差仅为约0.5mmHg。这种大小的空气压力差可以利用加热和通风应用中使用的类型的传统离心送风机容易地产生。

[0048] 由于典型的远洋集装箱10可具有大约50,000升这一量级的容量，所以很显然，通过使用管状框架构件21a、21b作为空气导管可以在非常短的时间内实现对来自集装箱10的非常大体积的样本空气的查询。例如，如果样本空气的气流以大约8,000升/分钟的速率由管状框架构件21a、21b传输到检测装置53，那么大约8,000升至大约24,000升体积的样本空气可在大约1至3分钟这样短的时间内被传输到检测装置。

[0049] 在每天可能处理数百件或甚至数千个集装箱10的现代港口中，很显然，在合理地尽可能短的时间内获得大体积的来自每个集装箱10的样本空气可能是重要的，以便增加对每个集装箱10进行的针对不许可物质的查询的速度、灵敏度或精度，并增加在任意给定时间内可查询的集装箱10的数量。

[0050] 外部端口28

[0051] 管状框架构件21a、21b可设有具有任何大小、形状、尺寸、构造和位置的任何适当的空气输送外部端口28，用于提供管状框架构件21a、21b的空气腔41与集装箱10的外部之间的流体连通。这里描述或示出的外部端口28的所有各种实施方式都是非限制性的示例。

[0052] 任何特定的外部端口28都可用来接收来自管状框架构件21a、21b的样本空气；用来将新鲜空气传输到管状框架构件21a、21b中；或者用来将之前从集装箱10接收的样本空气传输到管状框架构件21a、21b。

[0053] 应当理解，如果特定的外部端口28是关于特定的管状框架构件(如管状框架构件21a)描述或示出的，那么关于该外部端口28的相同的论述和图示将等同地适用于关于管状框架构件21b的情况，反之亦然。

[0054] 外部端口28可通过管状框架构件21a、21b的侧部29-32中的任一个来接入管状框架构件21a、21b的空气腔41。当特定的外部端口28描述或示出为通过管状框架构件21a、21b的侧部29-92中特定的一个接入空气腔41时，应当理解该特定的外部端口28如果需要可以容易地修改为通过管状框架构件21a、21b的其他侧部29-32中的任一个来接入空气腔41。

[0055] 尽管对两个管状框架构件21a、21b中的每一个仅示出了一个外部端口28，但是管状框架构件21a、21b中的一个或多个可具有多于一个的外部端口28。

[0056] 每个外部端口28可位于沿着其相应的管状框架构件21a、21b的长度的任何适当的位置。如果管状框架构件21a、21b仅仅具有一个外部端口28，那么如果期望使沿着管状框架构件21a、21b的长度的压降最小化，将该外部端口28沿着管状框架构件21a、21b的长度居中设置则可能是有利的。

[0057] 另一方面，如果特定的管状框架构件21a、21b具有多于一个的外部端口28，那么这些外部端口28可以沿着管状框架构件21a、21b的长度以任何期望的规则或不规则的间隔设置，并可沿着管状框架构件21a、21b的长度设置在任何适当的位置。特定管状框架构件21a、21b的外部端口28的数量、间隔以及位置可以根据适用的变量来选择，适用的变量例如集装箱10和管状框架构件21a、21b的相应的长度和容量、期望多快地接收来自集装箱10的样本空气、以及可用的连接到外部端口28的气泵49、51的数量和尺寸。

[0058] 如图4所示，最简单类型的外部端口28可包括位于管状框架构件21a的侧部29-32中的任一个中的端口孔42，例如在其外侧部31中。端口孔42可包括任何合适的可选的垫圈，用于提供与任何可与其相连的物体的密封，并且端口孔42可进一步包括任何合适的可选的可移除或不可移除的盖子，用于防止雨水或外界物质进入到端口孔42中。

[0059] 外部端口28的另一个实施方式在图1-3中关于管状框架构件21b示出，并在图4中关于管状框架构件21a示出。这种外部端口28可包括例如顶板33和底板34，该顶板33和底板34可通过诸如焊接、粘结剂或紧固件的任何适当的方式紧固于集装箱10。

[0060] 顶板33的顶边缘可紧固于管状框架构件21b的底侧部30或外侧部31；并且顶板33的侧边缘可紧固于集装箱10的侧壁14的波纹材料24的相应的相邻波纹侧部35或波纹外部36。

[0061] 底板34的顶边缘可紧固于顶板33的底边缘；底板34的侧边缘可紧固于波纹材料24的相应的相邻波纹侧部35或波纹外部36；并且底板34的底边缘可紧固于波纹材料24的波纹内部37。底板34可定位成使得其顶边缘比其底边缘进一步远离波纹材料24的波纹内部37。

[0062] 顶板33和底板34以及波纹材料24的波纹侧部35、波纹外部36和波纹内部37的相邻部分可形成外部空气输入/样本空气输出空气室40。从图3中能够最好地看到，空气室40的上端可通过在管状框架构件21b的底侧部30中的端口63而与管状框架构件21b的空气腔41流体连通。

[0063] 外部端口28还可包括端口孔38，端口孔38可位于底板34中。可替代地，端口孔38可位于顶板33中。

[0064] 端口孔38可包括任何合适的可选垫圈39，用于帮助与任何可与其相连的物体形成密封，并且可进一步包括任何合适的可选的可移除或不可移除的盖子，用于防止雨水或外界物质进入到端口孔38中。

[0065] 如从图4中最好看到的，底板34的向内倾斜及其位于波纹材料24的一对相邻的波纹外部36之间的位置使得顶板33以及波纹材料24的所述一对相邻的波纹外部36能够帮助防止雨水或外界物质进入到端口孔38中。

[0066] 现在参照图5，示出了外部端口28的另一种替代形式，其可包括可紧固在管状框架构件21a的底侧部30中的端口64上的任何合适的管状元件44，使得管状元件44与管状框架构件21a的空气腔41流体连通。管状元件44可具有任何适当的大小、形状、尺寸、横截面构造、结构和位置。管状元件44可位于波纹材料24的一对相邻的波纹外部36之间。

[0067] 管状元件44的底部可以敞开，从而形成经由管状元件44与管状框架构件21a的空气腔41流体连通的端口孔59。可替代地，管状元件44的底端可封闭，并且端口孔59可位于在管状元件44的侧部中的一个中。端口孔59可包括任何合适的可选垫圈，用于帮助与任何可与其相连的物体形成密封，并且可进一步包括任何合适的可选的可移除或不可移除的盖子，用于防止雨水或外界物质进入到端口孔59中。

[0068] 内部端口47

[0069] 管状框架构件21a、21b可设有一个或多于一个的具有任何合适的大小、形状、尺寸、构造和位置的任何合适的空气输送内部端口47，用于提供管状框架构件21a、21b的空气腔41与集装箱10的内部66之间的流体连通。这里描述或示出的内部端口47的所有各种实施方式都是非限制性的示例。

[0070] 任何特定的内部端口47都可用来接收来自集装箱10内部66的样本空气，用来将新鲜空气传输到集装箱10的内部66，或者用来将之前从集装箱10接收的样本空气传输到集装箱10的内部66。

[0071] 应当理解，如果特定的内部端口47是关于特定的管状框架构件(如管状框架构件21a)描述或示出的，那么关于该内部端口47的相同的论述和图示将等同地适用于关于管状框架构件21b的情况，反之亦然。

[0072] 内部端口47可通过管状框架构件21a、21b的侧部29-32中的任一个来接入管状框架构件21a、21b的空气腔41。当特定的内部端口47描述或示出为通过管状框架构件21a、21b的侧部29-32中特定的一个接入空气腔41时，应当理解该特定的内部端口47如果需要可以容易地改变成通过管状框架构件21a、21b的其他侧部29-32中的任一个接入空气腔41。

[0073] 每个内部端口47可位于沿着管状框架构件21a、21b的长度的任何适当的位置。如果管状框架构件21a、21b仅仅具有一个内部端口47，那么该内部端口47沿着管状框架构件21a、21b的长度居中设置可能是有利的，以使到内部空间66的侧向接入最大化。

[0074] 另一方面，如果管状框架构件21a、21b具有多于一个的内部端口47，那么这些内部端口47可以沿着管状框架构件21a、21b的长度以任何期望的规则或不规则的间隔设置，并可沿着管状框架构件21a、21b的长度设置在任何适当的位置。内部端口47的数量、间隔以及位置可以根据适用的变量来选择，所述适用的变量如集装箱10和管状框架构件21a、21b的长度和容量、期望多快地接收来自集装箱10的样本空气、以及期望传输至集装箱10的输入空气在什么方向上和以什么方式扫过集装箱10的内部66。

[0075] 如图3所示，最简单类型的内部端口47可包括位于管状框架构件21b的侧部29-32中的任一个中的端口孔43，例如位于底侧部30或内侧部31中。端口孔43可包括任何合适的可选的垫圈，用于帮助形成与可与其相连的任何物体的密封，并且可进一步包括任何合适的可选的可移除或不可移除的盖子，用于防止外界物质进入到端口孔43中。

[0076] 如图3所示，内部端口47可进一步包括具有任何合适的大小、形状和构造的可选的被动或主动喷嘴48。如果内部端口47用来将新鲜空气或者循环的样本空气传输到集装箱10的内部66，那么喷嘴48可以是空气输入喷嘴48，并且可用于例如以任何期望的预定流动方向或预定的流动方式在集装箱10内(例如在集装箱10的顶部空间25内或者在其一个或多个侧部空间27内)引导任何从喷嘴48传输来的输入空气。为了更彻底的查询集装箱10，喷嘴48还可用来例如给予它传输到集装箱10的内部66的空气以任何期望的预定湍流特性。这种湍流空气可有利于例如帮助集装箱10的内部66上的或货物26的外部上的任何不许可物质的任何微粒被带起在随后从集装箱10的内部66接收的样本空气中；以及帮助来自集装箱10的内部66中的任何不许可物质的任何气体与随后从集装箱10的内部66接收的样本空气混合。

[0077] 另一方面，如果内部端口47用来从集装箱10的内部66接收样本空气，那么喷嘴48可以是样本空气输出喷嘴48，并且可以用来例如从任何期望的流动方向接收样本空气。
可替代地，这种内部端口47可以不具有喷嘴48。

[0078] 为了更彻底的查询集装箱10，喷嘴48可以构造并设置成使得由它们传输到集装箱10的内部66的进入空气根据相关的因素而在可合理实现的程度上相对均匀地扫过集装箱10中的所有货物26，所述因素例如为集装箱10中的货物26的属性、量、形状、包装密度和体积。

[0079] 每个喷嘴48可与一个或多个其他的喷嘴48具有或者不具有相同或相似的构造；排出空气的每个喷嘴48可与一个或多个其他的喷嘴48在集装箱10的内部66内以相同或不同的流动方向或流动方式引导其输送的空气；并且从集装箱10的内部66接收样本空气的每个喷嘴48可以不从与一个或多个其他的喷嘴48相同的流动方向上接收样本空气。

[0080] 在图2-3中示出了被动喷嘴48。然而，也可以使用主动喷嘴48，主动喷嘴48具有用于以任何期望的方向或方式主动地移动喷嘴48的任何合适的控制和构造，使其可在集装箱10的内部66内(例如在其顶部空间25或侧部空间27内)以任何期望的流动方向或流动方式引导任何其传输的空气；或者使其可从任何期望的一个或多个流动方向从集装箱10的内部66接收任何样本空气。

[0081] 利用两个管状框架构件21a、21b进行查询

[0082] 现在参照图6，将描述通过使用两个管状框架构件21a、21b进行集装箱10的查询。每个管状框架构件21a、21b可用作空气输入管状框架构件21a、21b或样本空气输出管状框架构件21a、21b。

[0083] 示例而言，假定管状框架构件21a是空气输入管状框架构件21a，其可以用来将新鲜空气或之前已经从集装箱10接收的样本空气(即，循环的样本空气)传输到集装箱10的内部66。

[0084] 进一步假定管状框架构件21b是样本空气输出管状框架构件21b，其可以用来从集装箱10的内部66接收样本空气；并且假定空气输入管状框架构件21a和样本空气输出管状框架构件21b都具有外部端口28和内部端口47。

[0085] 任何合适数量的任何合适的气泵49、51均可以任何适当的方式以任何适当的组合连接到空气输入管状框架构件21a和样本空气输出管状框架构件21b的外部端口28，以将输入空气传输到集装箱10的内部66，并从集装箱10的内部66接收样本空气。

[0086] 示例而言，图6示出了一种集装箱10，其中，空气输入管状框架构件21a具有一个居中设置的空气输入外部端口28和九个空气输入内部端口47。样本空气输出管状框架构件21b具有八个样本空气输出内部端口47和一个居中设置的样本空气输出外部端口28。

[0087] 尽管在图6中仅示出了一种形式的外部端口28和内部端口47，但外部端口28和内部端口47可包括这里描述的任何一种实施方式的外部端口28和内部端口47。可能期望的是将样本空气输出管状框架构件21b的至少一些样本空气输出内部端口47沿空气输出管状框架构件21b的长度定位成处于空气输入内部端口47沿着空气输入管状框架构件21a长度的位置中间的位置处，以便在货物26上建立起更均匀的输入空气流，用于更有效地查询集装箱10的内部66。

[0088] 任何合适的输入气泵49均可向空气输入管状框架构件21a的空气输入外部端口28提供正压的输入空气。输入气泵49可包括可将输入气泵49的输出端连接到空气输入外部端口28的任何合适的空气输入导管50。输入空气将通过空气输入管状框架构件21a的空气输入内部端口47从空气输入管状框架构件21a传输到货运集装箱的内部66。

[0089] 样本空气通过样本空气输出管状框架构件21b的样本空气输出内部端口47从集装箱10的内部66接收。样本空气从样本空气输出管状框架构件21b的样本空气输出外部端口28接收在集装箱10的外部上。

[0090] 任何合适的输出气泵51均可连接到样本空气输出管状框架构件21b的样本空气输出外部端口28。输出气泵51可包括可将气泵51的输入段端连接到样本空气输出管状框架构件21b的样本空气输出外部端口28的任何合适的样本空气输出导管50。

[0091] 来自输出气泵51的样本空气可通过任何合适的检测装置空气导管54传送到任何合适的检测装置53。样本空气在集装箱10内的空气流由气流图案57示出。

[0092] 检测装置53可包括输出气泵51、样本空气输出导管52、检测装置导管54以及样本空气循环导管55中的一个或多个。

[0093] 如果希望使来自检测装置53的样本空气循环回到集装箱10中，那么可以设置从检测装置53的输出端到输入气泵49的输入端的任何合适的样本空气循环导管55。如果样本空气中存在来自货物26的任何危险的物质，那么使样本空气循环回到集装箱10中可能是有利的。另一方面，如果不希望使样本空气循环回到集装箱10中，那么可以除去样本空气循环导管55，并且可将输入气泵49附近的新鲜环境空气泵送到空气输入管状框架构件21a中。

[0094] 如果样本空气不循环，那么检测装置53或输出气泵51的样本空气输出可以排回到大气中，优选地通过一个或多个过滤器，该过滤器去除可能存在于样本空气中的任何危险气体、蒸汽或微粒。

[0095] 作为替代形式，可以除去输入气泵49和空气输入导管50，在这种情况下，可以仅仅通过输出气泵51来提供穿过集装箱10的样本空气流。在这种情况下，如果希望样本空气循环，那么可将样本空气循环导管55直接连接到空气输入管状框架构件21a的空气输入外部端口28。

[0096] 作为另一种替代形式，可以除去输出气泵51及其样本空气输出导管52，在这种情况下，可以仅仅通过输入气泵49来提供穿过集装箱10的样本空气流，并且可以将用于检测装置53的检测装置导管54直接连接于样本空气输出管状框架构件21b的样本空气输出外部端口28。

[0097] 作为另一种替代形式，图6和图7的输出气泵51和检测装置53的位置可以互换，使得检测装置53通过导管52连接于样本空气输出外部端口28，并且输出气泵51连接于导管54、55。这种互换在例如下面的情况下可能是期望的，其中：在样本空气中可能存在不许可物质的空载微粒，并且输出气泵51的构造使得空载微粒可能会撞击并附着于输出气泵51的旋转部分，从而不期望地将空载微粒从样本空气中除去。这种互换在例如下面的情况下也可能是期望的，其中：被带起在样本空气中的不许可物质的任何空载微粒是微小的(例如当空载微粒是被带起的微生物时)，并且输出气泵51的构造使得微小的空载微粒在它们被输出气泵51的旋转部分冲撞时会被破坏。

[0098] 因此，当检测装置53从样本空气输出外部端口28接收样本空气时，检测装置可直接从样本空气输出外部端口28接收样本空气，或者间接地从样本空气输出外部端口28接收样本空气(例如，可以从其输入端连接于样本空气输出外部端口28的气泵51的输出端接收样本空气)。

[0099] 类似地，当输出气泵51从样本空气输出外部端口28接收样本空气时，输出气泵51可直接从样本空气输出外部端口28接收样本空气，或者间接地从样本空气输出外部端口28接收样本空气(例如，可以从其输入端连接于样本空气输出外部端口28的检测装置53的输出端接收样本空气)。

[0100] 利用一个管状框架构件21a、21b进行查询

[0101] 现在参照图7，将描述利用一个管状框架构件21a、21b进行集装箱10的查询。任一个管状框架构件21a、21b自身可用来对集装箱10进行查询。

[0102] 示例而言，假定将仅使用管状框架构件21b来对集装箱10进行查询。可以看到，任何合适的分隔器56可以任何适当的方式安装在管状框架构件21b的空气腔41中任何合适的位置，以将管状框架构件21b分隔成空气输入管状框架构件60和样本空气输出管状框架构件61。分隔器56可以具有任何合适的尺寸、形状和物理构造，并且可以与管状框架构件21b的内表面形成气密密封。

[0103] 仅仅利用管状框架构件21a、21b中的一个进行集装箱10的查询的好处在于，由于与使用两个全长的管状框架构件21a、21b进行集装箱10的查询相比，减小了其管状框架构件60、61的轴向流动长度，因此沿着所使用的管状框架构件21a、21b的长度的总的轴向压降可以最小化。

[0104] 此外，与使用两个全长的管状框架构件21a、21b进行集装箱10的查询时相比，对于任何给定的输入或输出气压，由于较短的管状框架构件60、61提供的流动阻力较低，所以穿过管状框架构件60、61的输入空气或样本空气的流动速度可能期望地增加，从而如期望地缩短了完全查询集装箱10的内部66所需的时间。

[0105] 尽管分隔器56示出为将管状框架构件21b分成等长的管状框架构件60、61，但是分隔器在管状框架构件21b中可以设置在使得管状框架构件60、61不等长的位置处。

[0106] 如图7所示，空气输入管状框架构件61具有一个居中设置的空气输入外部端口28和四个空气输入内部端口47。样本空气输出管状框架构件61具有四个样本空气输出内部端口47和一个居中设置的样本空气输出外部端口28。

[0107] 作为替代形式，每个外部端口28可以不是居中设置在其相应的管状框架构件60、61中，并且对于管状框架构件60、61中的一个或两个可以具有多于一个的外部端口28。作为另一种替代形式，管状框架构件60、61中的一个或两个可以具有更少的或更多的内部端口47，所述内部端口47可以沿着它们的相应管状框架构件60、61的长度彼此等距或不等距地间隔开。尽管在图7中仅仅示出了一种形式的外部端口28和内部端口47，但是外部端口
28和内部端口47可以包括这里描述的外部端口28和内部端口47的任何实施方式。

[0108] 任何合适的输入气泵49均可通过任何合适的输入导管50连接到输入管状框架构件60的输入外部端口28，以在其输入外部端口28处提供正的输入气压。任何合适的输出气泵51均可通过任何合适的输出导管52连接到输出管状框架构件61的输出外部端口28，以在其样本空气输出外部端口28处提供负的输出气压。用于来自集装箱10的样本空气的任何合适的检测装置53均可通过任何合适的取样导管54连接于输出气泵51的输出端。集装箱10内的气流由气流图案58表示。

[0109] 如果希望使来自检测装置53的样本空气循环回到集装箱10中，那么可以设置从检测装置53的输出端到输入气泵49的输入端的任何合适的循环导管55。如果样本空气中存在来自货物26的任何危险的物质，那么使样本空气循环回到集装箱中可能是有利的。另一方面，如果不希望使样本空气循环回到集装箱10中，那么可以除去循环导管55，并且可将输入气泵49附近的新鲜环境空气泵送到输入管状框架构件61中。

[0110] 如果样本空气不循环，那么检测装置53或输出气泵51可将样本空气排回到大气中，优选通过一个或多个过滤器，所述过滤器去除可能存在于样本空气中的任何危险气体、蒸汽或微粒。

[0111] 作为替代形式，可以除去输入气泵49和输入导管50，在这种情况下，可以仅仅通过输出气泵51来提供穿过集装箱10的样本空气流。在这种情况下，如果希望样本空气循环，那么可将循环导管55直接连接到输入管状框架构件60的输入外部端口28。

[0112] 作为另一种替代形式，可以除去输出气泵51及其输出导管52，在这种情况下，可以仅仅通过输入气泵49来提供穿过集装箱10的样本空气流，并且可以将用于检测装置53的取样导管54直接连接于输出管状框架构件61的外部端口28。

[0113] 空气输入内部端口47和空气输入喷嘴48的排放开口68的形状

[0114] 现在将论述没有喷嘴48的空气输入内部端口47中的排放开口68的形状以及空气输入喷嘴48中的排放开口68的形状。示例性地，将在下面对没有喷嘴48的空气输入内部端口47中的排放开口68的形状进行讨论，应当理解，相同的论述可以等同地适用于空气输入喷嘴48中的排放开口68的形状。

[0115] 空气输入内部端口47的排放开口68可以具有任何合适的尺寸和形状。例如，已经发现可能期望的是将输入空气射流从排放开口68传输到集装箱10的内部66中，使得输入空气射流行进到内部66中尽可能最长的距离。这可能是期望的，因为这可以使充分地查询任何给定集装箱10的内部66可能所需的空气输入内部端口47的数量最小化。此外，这还可以增加内部66内可被任何给定的空气输入内部端口47所传输的输入空气射流充分搅动的面积，从而更好地查询集装箱10。

[0116] 通常，对来自集装箱10的内部66的样本空气进行查询的质量和速度将作为输入空气射流覆盖内部66的彻底程度的函数而增加；其中当输入空气射流覆盖内部66的彻底程度增大时，查询的质量和速度增加。这是因为，如果输入空气射流不彻底地覆盖内部66的任何部分，那么来自内部66的样本空气可从集装箱10中的所有不许可物质中拾取任何气体或任何空载微粒的可能性将降低，反之亦然。

[0117] 此外，对来自内部66的样本空气进行查询的质量和速度将作为输入空气射流在内部66内搅动空气的彻底程度的函数而增加。这种搅动可能是有利的，因为该搅动使得输入空气射流能够与集装箱13暴露的内表面以及货物26暴露的外表面相互作用，并且使得输入空气射流能够从它们上移开并带起至少一些可能存在于它们上的任何不许可物质微粒。因此，查询的质量和速度可随着输入空气射流在内部66内搅动空气的彻底程度增大而增加，反之亦然。

[0118] 可能认为从具有圆形排放开口68的空气输入内部端口47传输的湍流形式的输入空气射流在这方面将是最佳的。然而，已经发现在大部分情况下，与由圆形排放开口68传输的湍流形式的输入空气射流相比，由矩形排放开口69输送的湍流形式的输入空气射流将能够行进到集装箱10的内部66中更多，并且更充分地搅动内部66内的空气。

[0119] 这是因为，如所公知的，来自圆形排放开口68的圆形横截面下沉(submerged)湍流空气射流的中线速度Vc1可近似地由下面的等式来给定：

[0120] 其中

[0121] 在上面的等式中，Qa是对于空气输入内部端口47的排放开口68的每单位面积的平均体积空气流量，R是排放开口68的半径，并且X是距离排放开口68的距离。

[0122] 类似地，公知的是来自矩形排放开口68的矩形横截面下沉湍流空气射流的中线速度Vc1可近似地由下面的等式来给定：

[0123] 其中

[0124] 在上面的等式中，B等于矩形排放开口68的高度的一半。假定矩形排放开口68的宽高比(即，其宽度与其高度之比)至少为3∶1，使得矩形排放开口68的端部效应相对可以忽略。

[0125] 现在参照图8，曲线70、71分别示出了对于具有相同横截面积的圆形和矩形排放开口68，下沉的圆形和矩形横截面湍流空气射流的相对中线速度(Vc1)与无量纲的距离X/R或X/B的函数关系，其中矩形排放开口68具有10∶1的宽高比。

[0126] 图8示出了尽管圆形横截面空气射流比矩形横截面空气射流保持其初始速度的时间更长，但是圆形横截面空气射流的速度随着距排放开口68的距离比矩形横截面空气射流的速度更加迅速地降低。因此，矩形横截面空气射流可提供比圆形横截面空气射流从排放开口68行进更长的总距离的优点。这是因为圆形横截面空气射流以三维的方式与停滞的周围空气粘滞地相互作用，从而与主要以二维方式与停滞的周围空气粘滞地相互作用的矩形横截面空气射流相比，速度降的更快。

[0127] 已经发现，如果空气输入内部端口47具有靠近并至少大体平行于集装箱10的顶壁13排出矩形横截面空气射流到内部66中的矩形排放开口68，那么矩形横截面空气射流的这一益处可以增强(即，空气射流可以甚至比别的情况下行进到集装箱10的内部66更远)。优选地，为了显著地获得该增强的益处，矩形排放开口68的顶部可以位于与集装箱10的顶壁13相距一竖直距离处，该竖直距离不大于大约矩形排放开口68的高度的10倍，并且排放开口可以具有至少为3∶1的宽高比。

[0128] 理论上，可获得该增强的益处，因为在位于集装箱10的顶壁13附近的空气射流的顶侧上的粘滞损失可减小，这是因为空气射流的顶侧与顶壁13之间的停滞空气的量可小于空气射流淹没在无限的空气中的情况(即，如果空气射流与顶壁13的距离比矩形排放开口68的高度的约10倍还远)。

[0129] 已经进一步发现，如果矩形排放开口68与集装箱10的顶壁13的竖直距离不大于大约矩形排放开口68的高度的10倍，那么可以获得另外的益处，即：矩形空气射流然后可能能够有利地从顶壁13的内表面移开，并带起至少一部分可能自身已附着于顶壁13的内表面的任何不许可物质的微粒。这可带来对集装箱10的更加快速并且更加灵敏的查询。

[0130] 应当理解，尽管上述讨论是关于湍流形式的圆形和矩形横截面气流进行的，但相同或相似的论述也可以针对来自空气输入内部端口47的层流形式的圆形和矩形横截面气流做出。

[0131] 此外，术语“矩形”是针对排放开口68的形状和空气射流的横截面形状在广义上使用的，因为它们的形状不需要是严格的矩形。因此，术语“矩形”被定义为包括任何几何形状或非几何形状，只要该形状在其宽度上综合的平均宽高比至少为3∶1即可。例如，即使排放开口68的顶表面和底表面可能是微微弓形的、蜿蜒的或Z字形的，而非直的，排放开口68在上述定义下仍然可以是“矩形”的。

[0132] 使集装箱10的顶壁13振动

[0133] 如果集装箱10含有固体或液体形式的不许可物质，那么当这些不许可物质在集装箱10中进行存储或运输时，这种不许可物质的微粒自身可能已经附着于集装箱10的顶壁13的内表面。

[0134] 因此，在进行集装箱10的查询之前或在查询过程中，使顶壁13振动以使这些附着的不许可物质微粒从顶壁13的内表面上松开或释放可能是有用的。这然后可允许来自空气输入内部端口47或空气输入喷嘴48的输入空气射流带起任何松开的或释放的不许可物质微粒；从而使得这些不许可物质微粒成为之后可从集装箱10接收的样本空气的一部分，用于通过任何合适的检测装置53进行收集、观测、识别、检查、测试或分析。

[0135] 作为附加的益处，当顶壁13振动时，它可向下发射声波到集装箱10的内部66中，然后在内部66中，声波可松开或释放至少一些自身可能已经附着于货物26的外表面或集装箱10的底部12、壁14-16或门17的内表面的任何不许可物质微粒。然后这可允许来自空气输入内部端口47或空气输入喷嘴48的输入空气射流带起任何这些松开的或释放的不许可物质微粒；从而使得这些不许可物质微粒成为之后可从集装箱10移走的样本空气的一部分，用于通过任何合适的检测装置53进行收集、观测、识别、检查、测试或分析。

[0136] 可使用一个或多个任何合适的振动装置75使顶壁13以任何适当的方式振动；所述振动装置75可以在顶壁13上位于任何合适的相应位置，并且可以任何适当的方式永久性地或者可移除地安装于顶壁13。振动装置75可包括例如具有任何合适的尺寸、形状、功率源和构造的任何合适的电气、机械、气动或液压振动器。

[0137] 为了将振动装置75使顶壁13充分振动所需的功率最小化，使顶壁13在其基本共振频率下或以其谐波振动可能是有利的。然而，由于典型的集装箱10的长度远远大于其宽度，并且因为其两个侧壁14、两个侧部的底部框架构件19以及两个顶部的侧部框架构件21a、21b给集装箱10赋予了显著的轴向硬度，所以可能优选的是振动装置75在顶壁13中激发出其指向侧向的共振或谐振。在这种情况下，两个顶部的侧部框架构件21a、21b可用作长形的固定枢轴，并且顶壁13实质上可用作跨越两个顶部的侧部框架构件21a、21b之间的间隙的弹性梁或板。对于顶壁13，基本共振频率可以在大约10Hz到大约100Hz的范围内，该范围也是用于在集装箱10的内部66内激发出其共振或谐振的有用频率范围。

[0138] 振动装置75位于或至少靠近顶壁13的纵向几何中线73可能一般是优选的，该中线73位于集装箱10的两个侧壁14之间的中间处。图9示出了当振动装置75沿中线73施加周期力时，顶壁13对于其基频共振和其前三次谐波(N＝2，3，4)的竖直运动的特性范围。

[0139] 振动装置75可施加周期竖直力到中线73，以激发顶壁13的基频共振以及其奇次谐波(N＝3，5，7，...)。这种周期竖向力可通过任何合适的振动装置75施加到顶壁13。例如，这种振动装置75可包括：安装于顶壁13的电磁铁；竖向安装于顶壁13的往复运动式直线马达；或者竖向安装于顶壁13的液压或电气直线致动器。

[0140] 然而，顶壁13的基频共振的偶次谐波(其中N＝2，4，6，...)将不能良好地响应于振动装置75沿中线73所施加的周期竖向力，因为理论上，中线73对偶次谐波是静止的。然而，已经发现对顶壁13施加相对于其中线73的周期性侧向摇动的振动装置75可以很好地导致顶壁13的基频共振的偶次谐波。

[0141] 顶壁13的相对于其中线73的周期性侧向摇动是如下的运动，其中：顶壁13的位于其中线73附近的侧部的部分相对于中线73并相对于彼此周期性上下运动，即，当顶壁13的位于中线73一侧的侧部的一部分通过振动装置而向上运动时，那么顶壁13的位于中线73另一侧的侧部的相应部分通过振动装置而向下运动；反之亦然，并且顶壁13沿着中线73的部分没有明显的运动。

[0142] 此外，很清楚偶次的谐波经历了沿共振轮廓的任何点的斜率的最大变化，如图9中看到的。

[0143] 任何合适的振动装置75可产生顶壁13关于其中线73的周期性侧向摇动。例如，如图10所示，振动装置75可包括：马达76，其具有安装于其输出轴78的偏心旋转重物77；以及任何合适的具有加强特征的安装框架79，其能够有助于将偏心旋转重物77逐渐产生的任何力或力矩如实地传递到集装箱10的顶壁13。安装框架79可以具有任何合适的尺寸、形状和构造，并可包括例如矩形基板80、用于基板80的端部的一对加强肋81、可选的底脚82以及一对马达支架83，所述一对马达支架83用于将马达附接于基板80和端部81。马达和框架79的各个部件可以任何适当的方式紧固在一起，例如通过焊接、使用粘合剂或紧固件。应当理解，可以使用任何其他合适的振动装置75来使顶壁13具有关于其中线73的周期性侧向摇动。

[0144] 为了使用振动装置75，可以通过任何适当的方式在任何合适的位置将其永久性地或可移除地安装于集装箱10的顶壁13，例如通过使用电磁铁、焊接、粘合剂或紧固件。例如，当将框架79安装于顶壁13时，马达76的输出轴78可以相对于顶壁13的平面至少大体垂直地定向，并且基板80的纵向中线可以设置成至少大体位于顶壁13的中线73上方并且至少大体与中线73平行。

[0145] 当马达76的输出轴78旋转时，通过旋转的偏心重物77产生了正弦曲线的周期性侧向摇动。该摇动力然后通过框架79被传递到顶壁13，从而引起顶壁13的周期性侧向摇动。框架79和顶壁13在集装箱10的纵向方向上的大的轴向硬度使得在顶壁13中在该方向上被引起的任何周期性运动最小化。由于旋转的偏心重物77产生的周期力主要平行于顶壁13的平面，所以振动装置75能够在至少大体与中线73成直角的方向上在顶壁13中激发出偶次谐波，但是不能在顶壁13中激发出显著的奇次谐波，这是因为奇次谐波需要施加垂直于顶壁13的平面的周期力。

[0146] 产生顶壁13的关于其中线73的周期性侧向摇动的振动装置75的一个优点在于如下事实：这种振动装置75可以完全直接安装于顶壁13。相反，产生中线73的周期性竖向运动的振动装置75可能需要安装于与集装箱10分开的在机械性能方面坚硬的基准结构。另外，与产生中线73的周期性竖向运动的振动装置75相比，产生顶壁13的关于其中线73的周期性侧向摇动的振动装置75在操作过程中可能不经受同样大的内力，并且可具有更长的使用寿命。最后，产生摇动的振动装置75特别适于在集装箱10的顶壁13中激发出偶数模式的振动。

[0147] 无论集装箱10的一个或多个框架构件18是否用作空气导管以将输入空气传输到集装箱10的内部66或是以从内部66接收样本空气，这里公开的所有关于振动装置75及其与集装箱10的使用的内容均可应用于任何集装箱10。

[0148] 集装箱10的壁13-15中的端口85-92

[0149] 现在转至图11-12，能够看到集装箱10可在其壁13-15中具有一个或多个空气输送端口85-92。所述端口85-92中的一个或多个可以具有输入空气喷嘴94或样本空气输出喷嘴95。喷嘴94、95可以互换地使用，因为喷嘴94可以用作样本空气输出喷嘴94，并且喷嘴95可以用作输入空气喷嘴95。

[0150] 集装箱10的壁13-15可以不具有端口85-92，具有端口85-92中的一个，或者具有端口85-92中的两个或更多个。端口85-92可以布置在壁13-15中任何适当的位置，以便能够操作以接入集装箱10的内部66内的顶部空间25或侧部空间27。

[0151] 集装箱10的门17可以设有一个或多个与端口85-92或喷嘴94-95相同的端口和喷嘴。

[0152] 尽管端口85-92穿透集装箱10的壁13-15，但是端口85-92并不一定穿透集装箱10的框架18。

[0153] 任何特定的端口85-92都可具有任何合适的尺寸、构造和位置；可以能够操作以用作用以传输空气或循环样本空气到集装箱10的内部66的空气输入外部端口85-92；或者可以能够操作以用作从集装箱10的内部66接收样本空气的样本空气输出外部端口
85-92。任何特定的端口85-92可以与任何其他的端口85-92具有相同或不同的尺寸和构造。

[0154] 任何特定的端口85-92可以具有任何合适的几何或非几何形状，如圆形或矩形。任何端口85-92可以与任何其他的端口85-92具有相同或不同的形状。如果壁14-15中的空气输入外部端口87-92具有矩形形状，那么该矩形形状可以具有至少为3∶1的宽高比，并且可以位于与集装箱10的顶壁13不大于大约矩形端口85-92高度的10倍的竖直距离处。如果壁13中的空气输入外部端口85-86是矩形的，那么该矩形可以具有至少为约3∶1的宽高比。

[0155] 当空气输入外部端口85-92描述为具有矩形形状时，意指至少其进入到集装箱10的内部66中的排放开口具有矩形形状，因为能够想到的是其在其排放开口上游可具有不同的形状。

[0156] 关于端口85-92的形状、喷嘴94的排放开口96的形状以及它们在用作空气输入端口或喷嘴时所产生的空气射流的形状所使用的术语“矩形”是广义的，因为它们的形状不需要是严格为矩形的。因此，关于端口85-92和排放开口96，将术语“矩形”定义为包括任何几何或非几何形状，只要该形状在其宽度上综合的平均宽高比至少为约3∶1即可。例如，即使空气输入外部端口85-92或排放开口96的顶表面和底表面可能是微微弓形的、蜿蜒的或Z字形的，而非直的，空气输入外部端口85-92或排放开口96在上述定义下仍然可以是“矩形”的。

[0157] 应当理解，上面关于来自空气输入内部端口47和喷嘴48的层流和湍流形式的圆形和矩形横截面气流的公开内容可以等同地应用于任何空气输入外部端口85-92和任何空气输入喷嘴96。

[0158] 从图12中能够最好地看到，如果集装箱10的顶壁13中的端口86是空气输入外部端口86，那么该端口86可以包括具有用于将输入空气传输到集装箱10的内部66中的排放开口96的空气输入喷嘴94。类似地，如果集装箱10的顶壁13中的端口85是样本空气输出外部端口85，那么该端口85可以包括具有用于从内部66接收样本空气的样本空气输出开口97的样本空气输出喷嘴95。

[0159] 喷嘴94、95可以具有任何合适的尺寸、形状和构造。任何特定的喷嘴94、95可以具有与任何其他的喷嘴94-95相同或不同的尺寸、形状和构造；任何特定的排放开口96可以具有与任何其他的排放开口96相同或不同的尺寸和形状；并且任何特定的样本空气接收开口97可以具有与任何其他的样本空气接收开口97相同或不同的尺寸和形状。

[0160] 从图12中能够最好得看到，样本空气输入喷嘴94可以具有直角的弯折，使得其排放开口96相对于顶壁13的平面至少大体成直角。这使得排放开口86能够在至少大体平行于顶壁13的方向上将输入空气传输到集装箱10中的顶部空间25中，用于更好地查询集装箱10。

[0161] 从图12中还能够看到，样本空气输出喷嘴95也可以具有直角的弯折，使得其样本空气输出开口97相对于顶壁13的平面至少大体成直角。这使得样本空气输出开口97能够在至少大体平行于顶壁13的方向上从集装箱10中的顶部空间25接收样本空气，用于更好地查询集装箱10。

[0162] 可替代地，空气输入喷嘴94的形状、位置、尺寸和定向可形成为使其能够操作成从而以任何期望的方向或方式将输入空气传输到顶部空间25或侧部空间27中的一个或多个中，并且样本空气输出外部喷嘴95的形状、位置、尺寸和定向可形成为使其能够被操作从而从任何期望的方向并以任何期望的方式从顶部空间25或侧部空间27中的一个或多个接收样本空气。

[0163] 任何特定的空气输入外部端口85-92和任何特定的样本空气输出外部端口85-92均可连接于一个或多个气泵49-51、导管50、52、54和55、以及查询装置53，使得空气输入外部端口85-92可以与图6-7的空气输入外部端口28相似的方式起作用，并且使得样本空气输出外部端口85-92将以与图6-7的样本空气输出外部端口28相似的方式起作用。

[0164] 为了更好地进行集装箱10的查询，空气输入外部端口85-92和样本空气输出外部端口85-92可以设置在壁13-15中的一个的相对端上，例如设置在集装箱10的顶壁13的相对端上，如图11-12所示。可替代地，空气输入外部端口85-92和样本空气输出外部端口85-92可以设置在共同的壁13-15的相对端上；或者可以设置在相应的不同的壁13-15上。

[0165] 作为另一种替代形式，空气输入外部端口85-92可与样本空气输出管状构件21b一起使用，并且样本空气输出外部端口85-92可与空气输入管状框架构件21a一起使用。

[0166] 应当理解，这里公开的本发明的具体实施方式是严格地通过非限制性示例来公开的。因此，可以在不偏离本发明的范围和精神的情况下对这些实施方式进行多种改动。另外，在特定实施方式的文字中描述的本发明的某些方面可以在其他实施方式中进行组合或取消。尽管已经在本发明的某一实施方式中描述了与本发明的该实施方式相关联的优点，但是其他实施方式也可以体现出这些优点。另外，并非所有实施方式都必须为了落入本发明的范围内而体现出任何或所有这些优点。

[0167] 当在任何权利要求中使用词语“...中的至少一个”时，该词语定义为意指该词语前面的所列物件或步骤中的任一个、任多个或所有这些物件或步骤都是本发明的一部分。例如，如果假设的权利要求中记叙了“A、B和C中的至少一个”，那么本发明应当解释为(除了该权利要求中记载的任何其他的物件或步骤之外)其可以包括单独的A、单独的B、单独的C、A和B、A和C、B和C和/或A、B和C。

[0168] 当在35USC 112条最后一段下将权利要求中的元件解释为要求保护一种执行规定功能的装置时，词语“用于...的装置”必须结合该元件一起使用。

[0169] 除了在权利要求中，这里所使用的词语“和”和“或”均定义为还包括“和/或”的含义。

[0170] 有鉴于这里的所有公开内容，在本发明权利要求的范围内，本发明的这些和进一步的修改、改动以及变型对本领域普通技术人员将是显而易见的。