CN202612988U - 新型抗辐射云台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型抗辐射云台，包括下部分的连轴固定部分、上部分的连套旋转部分及其内装有的控制电路，连轴固定部分装有水平电机，连套旋转部分上装有垂直电机，连轴固定部分和连套旋转部分同轴连接并由轴承组成运动副后，通过锁母及轴挡圈锁紧，且其接触端面之间通过小直径A型圈密封；电路板装在连套旋转部分的上部，周围装有下含铅复合板、含铅复合筒和含铅复合端盖，在电路板上的微处理器四周焊接罩上了一个铅屏蔽盒。控制电路由电源电路、CPU控制电路、信号传输电路、驱动电路、参数设置电路组成。本实用新型对电路板进行了核加固屏蔽设计，适用于核环境高辐射及高污染、强腐蚀、强振动的恶劣环境中进行监控。

Description

新型抗辐射云台

技术领域

本实用新型属于视频监控设备技术领域，涉及一种新型抗辐射云台，可与抗辐射摄像装置配套组成摄像系统，用于核环境高辐射条件下进行监控，亦适用于高污染、强腐蚀、强振动的恶劣环境中长期监控工作。

背景技术

摄像监控能够帮助核电站平时安全检验，事故时协助排险，成为核电站必要组件之一。云台适用于监控摄像机对大范围进行扫描监视，它可以扩大摄像机的监视范围。尤其适合应用于辅助核电站的远程操作及监控。核辐射环境是目前存在的最恶劣环境之一，在这种环境下工作的摄像监控系统都会受到不同程度的损伤和破坏。在核电站内环境本底存在伽马射线， 核电站中辐射最强的地方是核岛的反应容器附近（主要为裂变能和衰变能），其次就是燃料厂房（主要为衰变能）。乏燃料产生的可衰变核素种类很多（如氙、锶（Sr），有时裂变成钡（Ba）和氪（Kr）或锑（Sb）和铌 等等），能量覆盖范围可达到3MeV，所有的设备都要经受极端环境条件的考验，如果设备出现故障，对核电站工作的影响和经济损失是巨大的，所以为了保证设备能够在极端条件下稳定工作，由满足辐射剂量的抗辐射材料制造的具有高度可靠性和高性能的抗辐射云台是必需的。

发明内容

本实用新型所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种新型抗辐射云台，当它与抗辐射摄像装置组成摄像系统后，可在核岛、燃料厂房等高辐射区域长期工作。针对应用环境的工作状况下不宜人进入的高危险性及若因故障导致作业停止，造成巨大经济损失的特性，特别设计做到了无外露螺钉等易脱落件；针对高辐射剂量环境的要求，特别对电路板进行了核加固设计，并采用重金属铅对其进行屏蔽，特别在电路板上的微处理器的上方和下方罩上了一层铅板，将抗辐射摄像装置和照明的接线汇总在云台内部，充分利用了云台屏蔽辐射的空间。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

依据本实用新型提供的一种新型抗辐射云台，包括下部分的连轴固定部分、上部分的连套旋转部分及其内装有的控制电路，所述的连轴固定部分上通过螺钉固装有水平电机，水平主动小齿轮通过弹性销固定在水平电机上，并与水平内齿轮啮合；连套旋转部分上通过螺钉固装有垂直电机，垂直主动小齿轮通过弹性销固定在垂直电机上，并与垂直连轴大齿轮啮合，下部分连轴固定部分和上部分连套旋转部分同轴连接并由轴承组成运动副后，通过锁母及轴挡圈锁紧，且其接触端面之间通过小直径A型圈密封；电路板装在连套旋转部分的上部，周围装有下含铅复合板、含铅复合筒和含铅复合端盖，在电路板上的微处理器四周焊接罩上了一个铅屏蔽盒。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案进一步实现：

前述的控制电路由电源电路、CPU控制电路、信号传输电路、驱动电路、参数设置电路组成，信号传输电路双向连接CPU控制电路，CPU控制电路的输出分别连接驱动电路、参数设置电路的输入，电源电路为各个部分电路供电。

本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果：

本实用新型作为核环境下使用的监控设备，有着严格的要求。由于γ射线的穿透力很强，本实用新型的外壳采用高强度、耐腐蚀材质（如不锈钢是一种防护性能和结构性能都较好的屏蔽材料，反向散射百分率仅为铅的65％，在此兼做铅的衬布材料或钛合金），其表面进行精密加工。在电路板相应位置嵌套高密度铅皮（密度11.35g/cm-1, 铅是最早应用于辐射防护的材料。铅对低能或高能γ射线均有很高的衰减本领）和耐辐射复合材料等结构材料，达到了较强的防核辐射、核污染功能和较高的总体耐受累积剂量水平。整体结构设计合理，创新性的将摄像系统和照明的接线汇总在云台内部，充分利用了云台屏蔽辐射的空间且设备一体性好，针对核电站的特殊环境，结构上采取螺纹连接且没有任何外露或者外挂的附属结构、零件。

为了应对极端的辐射环境，对经由特别选择组成和技术设计的控制电子电路执行了核加固，使电路整体耐辐射性能指标得以提升。针对大型起重设备使用变频易产生干扰状况，特别设计了具备极强抗干扰性能的电路,保证了云台在核岛内的使用。其性能可靠、能在强振动、强冲击、核辐射的污染环境中，多年免维护连续运行。

本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

图1：本实用新型的剖视结构图；

图2：本实用新型的控制电路原理框图；

图3：本实用新型的电源电路部分的电路原理图；

图4：本实用新型的CPU控制电路部分的电路原理图；

图5：本实用新型的信号传输电路部分的电路原理图；

图6：本实用新型的驱动电路部分的电路原理图；

图7：本实用新型的参数设置电路的电路原理图。

其中：1、连轴固定部分2、连套旋转部分3、水平电机4、水平主动小齿轮5、水平内齿轮6、垂直电机7、垂直主动小齿轮8、垂直连轴大齿轮9、锁母10、轴挡圈11、小直径A型圈12、下含铅复合板13、电路板14、含铅复合筒15、含铅复合端盖16、铅屏蔽盒17、微处理器。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

如图1所示的一种新型抗辐射云台，包括下部分的连轴固定部分、上部分的连套旋转部分及其内装有的控制电路，所述的连轴固定部分1上通过螺钉固装有水平电机3，水平主动小齿轮4通过弹性销固定在水平电机上，并与水平内齿轮5啮合；连套旋转部分2上通过螺钉固装有垂直电机6，垂直主动小齿轮7通过弹性销固定在垂直电机上，并与垂直连轴大齿轮8啮合，下部分连轴固定部分1和上部分连套旋转部分2同轴连接并由轴承组成运动副后，通过锁母9及轴挡圈10锁紧，且其接触端面之间通过小直径A型圈11密封；电路板13装在连套旋转部分的上部，周围装有下含铅复合板12、含铅复合筒14和含铅复合端盖15，在电路板上的微处理器17四周焊接罩上了一个铅屏蔽盒16。

当电机接受来自控制器的信号时，既能水平旋转又能俯仰旋转。水平旋转执行装置固装在云台的最下部，主体是一对内齿传动齿轮，水平旋转的轴心与壳体同心。电机轴头连接主动小齿轮作为输出端，与固定的内齿传动齿轮啮合。所用齿轮均为渐开线圆柱直齿轮。垂直旋转执行装置装在云台的上部，电机轴头装有主动小齿轮，与从动大齿轮啮合，成减速传动输出。从动大齿轮与空芯输出轴集成，传递转动和转矩。固定部分和旋转部分通过内部固定连接，无外露螺钉，同时在旋转部分和固定部分的顶面之间采用“A”型端面密封圈，且设计为内部小直径密封圈密封，使整机具有可靠的防水效果且摩擦阻力小。

针对高辐射剂量环境的要求，特别对电路板进行了核加固设计，并采用重金属铅对其进行屏蔽，特别在电路板上的微处理器四周焊接罩上了一个铅屏蔽盒，将抗辐射摄像装置和照明的接线汇总在云台内部，充分利用了云台屏蔽辐射的空间。

核环境下应用的机械设备有一特别的要求，不允许装置或者设备有任何外挂结构、零件甚至紧固用的标准件。否则任何物体落入重水池中，将给核电站带来过亿元的经济损失。以上构成一圆筒状主体结构，其表面没有任何结构、零件和标准件，外观成一锃亮的不锈钢圆筒。圆筒内部的轴均为空心轴，利用旋转体中心不转的原理，将连接各个旋转体的线缆全部从空心轴中穿过。空心轴本身还有集束功能，再加上线缆外面套有特殊材质保护套管，可实现一定的屏蔽γ射线功能。

如图2～7所示的控制电路由电源电路、CPU控制电路、信号传输电路、驱动电路、参数设置电路组成，信号传输电路双向连接CPU控制电路，CPU控制电路的输出分别连接驱动电路、参数设置电路的输入，电源电路为各个部分电路供电。当信号传输电路接收到控制信号后传输给CPU控制电路，CPU控制电路根据参数设置电路对自身参数的设置对接收到的信号进行分析解码，根据指令携带的信息执行相应的动作，当接受到驱动控制指令后，通过驱动电路驱动相应的设备动作，当接收到需要转发的指令后，通过信号传输电路将数据转发出去，通过信号传输电路可以与控制装置和摄像装置完成双向通讯，其中：

Ⅰ 电源电路

实现AC24V-DC12V-DC5V的电压转换，为整个系统供电。并具有过压保护功能。

Ⅱ CPU控制电路

根据云台自身参数设置对接收的数据进行分析处理并执行相应动作。

Ⅲ 信号传输电路

实现RS-485控制信号与TTL电平信号相互转换，云台可以与其他设备双向通讯。

Ⅳ 驱动电路

驱动雨刷、相机、云台等设备。

Ⅴ参数设置电路

设置云台的地址码、协议等参数。

由于应用在核环境中，所以对整个电路做核加固处理：

1 阻容元件的抗辐射加固

电阻器的抗核能力比较好, 比有源器件的抗核能力强得多, 但在使用电阻器时仍应注意选择。在核辐射环境下, 电阻器的阻值会产生永久和瞬时变化，一般情况下阻值越大辐射引起阻值变化的百分比也越大。所以在参数允许的范围内尽量采用了阻值较小的电阻器。

电容器在核辐射环境下，电容量损耗因数和漏电阻均发生变化。玻璃、陶瓷、云母及钽电容器的抗核辐射性能较好, 有机介质电容器和油浸纸介电容器则较差。所以设计时选用电容器在玻璃、陶瓷、云母及钽电容器中选择。

2 继电器的抗辐射加固

继电器在核辐射环境下由于绝缘材料和结构材料被击穿和性能退化引起损伤。继电器抗核能力的关键在于所选用的绝缘材料。本装置中选用绝缘材料好的高品质继电器，并降额使用，保证在核环境中的可靠性。

3电路中的发热器件和有源器件尽可能地移至远离辐射源处, 因为在核辐射的环境下伴同核辐射会产生热效应。

4对其它元器件的选用原则也进行降额使用, 并采用适当的屏蔽(对屏蔽尽可能采用多点接地, 使信号尽量少受干扰。)、表面钝化、旁路、滤波和反馈, 减小和消除脉冲γ剂量率等的不利影响。

通过本实用新型可以使配套的抗辐射摄像装置巡航观察标尺来确定核环吊及行车的移动状况，以及其吊具的连接与装卸动作是否到位，还可以使操作人员在安全区域远程监视具有较强辐射的核岛内及燃料厂房内各个角度的工作情况。本实用新型也可应用于辐照站辐射环境的监视；辐射源的远距离监视等各种核辐射环境的监视。

Claims (2)

1.一种新型抗辐射云台，包括下部分的连轴固定部分、上部分的连套旋转部分及其内装有的控制电路，其特征在于：所述的连轴固定部分上通过螺钉固装有水平电机，水平主动小齿轮通过弹性销固定在水平电机上，并与水平内齿轮啮合；连套旋转部分上通过螺钉固装有垂直电机，垂直主动小齿轮通过弹性销固定在垂直电机上，并与垂直连轴大齿轮啮合，下部分连轴固定部分和上部分连套旋转部分同轴连接并由轴承组成运动副后，通过锁母及轴挡圈锁紧，且其接触端面之间通过小直径A型圈密封；电路板装在连套旋转部分的上部，周围装有下含铅复合板、含铅复合筒和含铅复合端盖，在电路板上的微处理器四周焊接罩上了一个铅屏蔽盒。

2.根据权利要求1所述的新型抗辐射云台，其特征在于：所述的控制电路由电源电路、CPU控制电路、信号传输电路、驱动电路、参数设置电路组成，信号传输电路双向连接CPU控制电路，CPU控制电路的输出分别连接驱动电路、参数设置电路的输入，电源电路为各个部分电路供电。

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