一种空中搜寻核放射源的探测器及探测方法技术

本发明专利技术公开了一种空中搜寻核放射源的探测器及探测方法，该探测器固定在无人机上，包括：探测器壳体，其外周壁上按照东、南、西、北、东北、东南、西北、西南八个方向各安装有一个放射源检测探头a，且探测器壳体底端面中部安装有一个朝向地面垂直方向的放射源检测探头b，探测器壳体上安装有无线数传模块和GPS定位模块；两个探测器挂架，且其一端均与探测器壳体顶端面固定或铰接连接，另一端均与无人机连接；主控制板，其安装在探测器壳体内部。该探测器搭载在无人机上，并利用九个不同方位的探头进行核放射源全方位探测，不仅具有较强的机动性能，环境因素影响小，可远程操控、检测范围广，而且具有快速、精准搜寻核放射源的效果。精准搜寻核放射源的效果。精准搜寻核放射源的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种空中搜寻核放射源的探测器及探测方法


[0001]本专利技术涉及核应急辐射环境监测
，更具体的说是涉及一种空中搜寻核放射源的探测器及探测方法。

技术介绍

[0002]核安全是核技术应用产业可持续发展的前提保障。而核应急监测则是保障核安全重要工作之一。特别是在核事故发生时，为了搜寻丢失放射源或排查辐射泄漏点，可通过辐射环境监测数据全面掌握事故现场的状况，并可为进一步开展核事故应急处置提供辅助决策支撑。
[0003]但传统的固定式或手持式放射性监测设备机动性较差，无法快速部署到一些关键且危险的区域，特别是一些如核反应堆或核电站等大型核设施的极为复杂的内部环境中，并且存在高辐射剂量区域，很难进行近距离监测。若是工作人员进入到这些区域内部开展监测工作，可能会受到较高剂量的辐射伤害；而地面辐射环境监测机器人多受限于地形及环境因素，不能保证到达所有指定的监测地点。而利用无人机进行空中辐射剂量探测则具有较强的机动性能，不受地面环境因素的影响，可实现远程遥控监测，监测覆盖的范围更广，同时可避免监测人员受到辐照伤害。
[0004]因此，如何提供一种可挂载于无人机下方的空中搜寻核放射源的探测器及探测方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种可挂载于无人机下方的空中搜寻核放射源的探测器及探测方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种空中搜寻核放射源的探测器，该探测器固定在无人机上，包括：r/>[0008]探测器壳体，所述探测器壳体的外周壁上按照东、南、西、北、东北、东南、西北、西南八个方向各安装有一个放射源检测探头a，且所述探测器壳体底端面中部安装有一个朝向地面垂直方向的放射源检测探头b，所述探测器壳体上安装有无线数传模块和GPS定位模块，所述无线数传模块和所述GPS定位模块均与无人机上的电源模块电连接；
[0009]探测器挂架，所述探测器挂架为间隔布置的两个，且其一端均与所述探测器壳体顶端面固定或铰接连接，另一端均与所述无人机连接；
[0010]主控制板，所述主控制板安装在所述探测器壳体内部，且均与多个所述放射源检测探头a、所述放射源检测探头b、所述无线数传模块、所述GPS定位模块、所述电源模块以及无人机飞控系统电连接。
[0011]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种空中搜寻核放射源的探测器，该探测器采用东、南、西、北、东北、东南、西北、西南八个方向的放射源检测探头a和一个朝向地面垂直方向的放射源检测探头b对核放射源进行全方位探测，并通过
各个探头剂量变化情况来检测放射源方位，具体的，主控制板根据各个探头的探测信息向无人机飞控系统发出自动调整行进方向的指令，无人机根据指令自动调整行进方向，当探测到某区域存在放射源后，主控制板向无人机飞控系统发出悬停和下降指令，无人机悬停并下降，当放射源检测探头b探测的辐射剂量值逐渐增大，且八个方向放射源检测探头a探测的辐射剂量呈现相同的数据变化趋势，则无人机悬停对应的正下方的位置即最终目标放射源的位置。因此，该探测器搭载在无人机上，并利用八个放射源检测探头a和一个放射源检测探头b进行核放射源全方位探测，不仅具有较强的机动性能，不受地面环境因素的影响，可实现远程遥控监测，监测覆盖的范围更广，同时可避免监测人员受到辐照伤害，而且具有快速、精准搜寻核放射源的效果。
[0012]进一步的，所述放射源检测探头a和所述放射源检测探头b结构相同，且均包括CdZnTe晶体矩阵和位置灵敏探测器，所述CdZnTe晶体矩阵和所述位置灵敏探测器通过光耦合介质相连接，所述位置灵敏探测器与所述主控制板电连接。
[0013]进一步的，所述主控制板包括：脉冲放大器、多通道脉冲幅度分析器、定标器、ADC模块、FPGA模块、MCU模块、内部存储模块，所述位置灵敏探测器与所述脉冲放大器电连接，所述脉冲放大器与所述多通道脉冲幅度分析器电连接，所述多通道脉冲幅度分析器与所述定标器电连接，所述定标器与所述ADC模块电连接，所述ADC模块与所述FPGA模块电连接，所述FPGA模块与所述MCU模块电连接，所述MCU模块均与所述内部存储模块、所述GPS定位模块和所述电源模块电连接，所述内部存储模块与所述无线数传模块电连接。
[0014]采用上述技术方案产生的有益效果是，γ射线穿过CdZnTe晶体，在偏压的作用下产生电场，并在晶体内部产生电子和空穴对，并且电子空穴对数量和入射光子的能量成正比。位置灵敏探测器记录了入射γ射线的径迹和入射方向，借助两个探头测量的数据，即可推断出射线源的方位；位置灵敏探测器产生的电荷脉冲经过脉冲放大器的放大形成容易探测的脉冲信号；再经过多通道脉冲幅度分析器，根据信号的幅度进行分类，通过定标器进行累加处理；再通过ADC模块进行模拟量到数字量的转换；接下来由FPGA模块进行运算处理生成最重的γ能谱，进而为确定核素类型提供依据。MCU模块则作为探测器的控制和数据分析中枢，对探测器各单元模块进行统筹调度管理，如：接收GPS定位模块采集的经纬度和海拔高度数据，并与探测器9路探头获得的剂量数据根据核素识别信息统一打包，传递给内部存储模块进行临时性储存，实现与无人机分控间的数据共享，同时也可防止数据的丢失；无线数传模块主要负责将采集的各类数据回传给地面站，便于操控人员掌握辐射场的分布、改进目标的搜寻方案。电源模块则为各个模块提供电力供应。
[0015]进一步的，所述主控制板还包括升压模块，所述升压模块均与所述电源模块和所述位置灵敏探测器电连接。
[0016]采用上述技术方案产生的有益效果是，升压模块将低电压转换为高电压，为位置灵敏探测器工作提供有效的电力支撑。
[0017]本专利技术提供了一种探测器的探测方法，包括如下步骤：
[0018]步骤1：根据待探测区域划定探测范围，确定探测边界；
[0019]步骤2：操控无人机到指定的探测范围，然后无人机根据探测边界以弓字形的探测轨迹进行探测，在无人机行进过程中，八个所述放射源检测探头a和一个所述放射源检测探头b将探测信息发送给所述主控制板，所述主控制板根据探测信息向无人机飞控系统发出
自动调整行进方向的指令，无人机根据指令自动调整行进方向；
[0020]步骤3：当探测到某区域存在放射源后，所述主控制板向无人机飞控系统发出悬停和下降指令，无人机悬停并下降，当所述放射源检测探头b探测的辐射剂量值逐渐增大，且八个方向放射源检测探头a探测的辐射剂量呈现相同的数据变化趋势，则无人机悬停对应的正下方的位置即最终目标放射源的位置。
[0021]进一步的，步骤2中，无人机以弓字形的路线进行探测的具体方法为：设定所述放射源检测探头a和所述放射源检测探头b的最大探测距离为d
max
，探测边界为由A、B、C、D四个顶点合围成的区域，无人机的行进路线为由A点开始，沿着A
→
B的方向前进，到达B点后再纵向向下前进，行进到2倍的最大探测距离d本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空中搜寻核放射源的探测器，该探测器固定在无人机上，其特征在于，包括：探测器壳体(1)，所述探测器壳体(1)的外周壁上按照东、南、西、北、东北、东南、西北、西南八个方向各安装有一个放射源检测探头a(2)，且所述探测器壳体(1)底端面中部安装有一个朝向地面垂直方向的放射源检测探头b(3)，所述探测器壳体(1)上安装有无线数传模块(4)和GPS定位模块(5)，所述无线数传模块(4)和所述GPS定位模块(5)均与无人机上的电源模块(6)电连接；探测器挂架(7)，所述探测器挂架(7)为间隔布置的两个，且其一端均与所述探测器壳体(1)顶端面固定或铰接连接，另一端均与所述无人机连接；主控制板(8)，所述主控制板(8)安装在所述探测器壳体(1)内部，且均与多个所述放射源检测探头a(2)、所述放射源检测探头b(3)、所述无线数传模块(4)、所述GPS定位模块(5)、所述电源模块(6)以及无人机飞控系统电连接。2.根据权利要求1所述的一种空中搜寻核放射源的探测器，其特征在于，所述放射源检测探头a(2)和所述放射源检测探头b(3)结构相同，且均包括CdZnTe晶体矩阵(9)和位置灵敏探测器(10)，所述CdZnTe晶体矩阵(9)和所述位置灵敏探测器(10)通过光耦合介质相连接，所述位置灵敏探测器(10)与所述主控制板(8)电连接。3.根据权利要求2所述的一种空中搜寻核放射源的探测器，其特征在于，所述主控制板(8)包括：脉冲放大器(81)、多通道脉冲幅度分析器(82)、定标器(83)、ADC模块(84)、FPGA模块(85)、MCU模块(86)、内部存储模块(87)，所述位置灵敏探测器(10)与所述脉冲放大器(81)电连接，所述脉冲放大器(81)与所述多通道脉冲幅度分析器(82)电连接，所述多通道脉冲幅度分析器(82)与所述定标器(83)电连接，所述定标器(83)与所述ADC模块(84)电连接，所述ADC模块(84)与所述FPGA模块(85)电连接，所述FPGA模块(85)与所述MCU模块(86)电连接，所述MCU模块(86)均与所述内部存储模块(87)、所述GPS定位模块(5)和所述电源模块(6)电连接，所述内部存储模块(87)与所述无线数传模块(4)电连接。4.根据权利要求3所述的一种空中搜寻核放射源的探测器，其特征在于，所述主控制板(8)还包括升压模块(88)，所述升压模块(88)均与所述电源模块(6)和所述位置灵敏探测器(10)电连接。5.一种使用上述权利要求1
‑
4任一项所述的探测器的探测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：根据待探测区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：李岩，李钢，杨斌，赵弘韬，闫海霞，杨大战，周冬亮，苗静，
申请(专利权)人：黑龙江省原子能研究院，
类型：发明
国别省市：