CN204331043U - 一种无人机航空伽玛能谱测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无人机航空伽玛能谱测量系统，包括机载晶体探测器、机载主控计算机、机载辅助测量设备部分以及地面远程监控计算机；所述无人机机舱分成上层空间和下层空间；所述机载主控计算机安装于无人机机舱的上层空间内，所述机载晶体探测器包括挂置在无人机机翼下方的外置部分以及安置在无人机机舱下层空间的内置部分；所述外置部分包括箱体以及安装于箱体内的纵向排列、串联使用的两条晶体探测器，在所述箱体外侧设置有可连接于无人机机体下方的连接件；在所述无人机体下方设置有承挂所述箱体的承接件；所述内置部分包括一个单箱晶体探测器。本实用新型解决现有测量系统体积大、重量重、不适于无人机使用的问题。

Description

一种无人机航空伽玛能谱测量系统

技术领域

本实用新型涉及一种无人机测量系统，具体地说是一种无人机航空伽玛能谱测量系统。

背景技术

航空伽玛能谱测量是基于原子核物理学、地质学、放射化学等学科的基础理论，通过装在飞机上的放射性测量仪器来研究地球中天然的和人工的伽玛辐射场的规律，从而达到找矿和解决其他有关问题的目的。它主要探测目标为自然核素中的钾、铀、钍和人工核素中的铯、钴等伽玛辐射体。

航空伽玛能谱测量技术最初主要应用于物探和地质填图工作，之后逐步扩展到核电站等核设施周围地区的环境辐射监测、核事故应急监测以及寻找丢失的放射源等领域。目前，航空伽玛能谱测量技术已经成为寻找放射性铀、钍矿床和非放射性的多金属矿、钾盐、石油等矿产资源，以及环境放射性污染调查与评价、核事故应急航空监测等工作主要的支撑技术。

传统的航空伽玛能谱仪由于体积大，重量大（>350Kg），需要专业操作人员操作，主要采用有人飞机作为空中测量平台，包括固定翼飞机和直升机。针对固定翼有人飞机（如Y-5飞机、Y-12飞机、Y-7飞机等），航空伽玛能谱测量系统一般安装3~4箱晶体探测器，使用晶体数量多，系统重量大，需要飞机有效空间大，载荷大；针对直升机平台（如AS350B2型、AS350B3型），航空伽玛能谱测量系统一般安装1~2箱晶体探测器进行作业。

无人机是一种有动力、可遥控、可回收的飞行器，近年随着无人机民用化的应用以及大载荷无人机的研制成功以及无人机的超低空地形起伏自主飞行技术已趋于成熟，利用无人机进行航测的条件基本具备，其优势在于无人机的快速机动性、不受日出日落影响，也可在夜晚进行作业。无人机相对传统用于航测的固定翼飞机或直升机来讲，其载重量和空间都很有限，传统的航空伽玛能谱测量系统其体积和重量都无法满足无人机的载荷要求。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种无人机航空伽玛能谱测量系统，以解决现有测量系统体积大、重量重、需要专业操作人员操作、不适于无人机使用的问题。

本实用新型是这样实现的：

无人机航空伽玛能谱测量系统，包括机载晶体探测器、机载主控计算机、机载辅助测量设备部分以及地面远程监控计算机；所述无人机机舱分成上层空间和下层空间；所述机载主控计算机安装于无人机机舱的上层空间内，所述机载晶体探测器包括挂置在无人机机翼下方的外置部分以及安置在无人机机舱下层空间的内置部分；所述外置部分包括箱体以及安装于箱体内的纵向排列、串联使用的两条晶体探测器，在所述箱体外侧设置有可连接于无人机机体下方的连接件；在所述无人机体下方设置有承挂所述箱体的承接件；所述内置部分包括箱体以及安装于箱体内的一条晶体探测器。

所述的无人机航空伽玛能谱测量系统中，晶体探测器由碘化钠晶体、光电倍增管、数字多道脉冲幅度分析器、数据缓存器和通信接口组成。

所述的无人机航空伽玛能谱测量系统中，所述机载主控计算机通过以太网与所述机载晶体探测器连接。

所述的无人机航空伽玛能谱测量系统中，所述机载主控计算机通过无人机的机载数据链路与所述地面远程监控计算机进行通讯，以向地面远程监控计算机发送航空伽玛能谱仪工作状态和测量数据,同时接收地面远程监控计算机所发出的指令，并按要求实现更改测线号、关闭、启动测量程序、关闭主控计算机电源。

所述的无人机航空伽玛能谱测量系统中，所述机载辅助测量设备包括雷达高度计、气压高度计、机载温湿度计和航空GPS。

 本实用新型中的外置晶体探测器安装在飞机机翼的下方，可降低机身对射线的屏蔽，提高探测效率。外挂晶体探测器的箱体内的两条晶体探测器采用纵向排列结构串联使用，高度集成，减小空间占用。本实用新型能够降低航空伽玛能谱测量成本、提高工作效率，系统适合开展航空地球物理勘查、航空环境监测、核事故应急航空监测等工作。

附图说明

图1是本实用新型的组成框图。

图2是本实用新型中外置晶体探测器部分结构示意图。

图3是本实用新型晶体探测器组成示意图。

图4是本实用新型中主控计算机和晶体探测器在无人机中的位置布置图。

图中：1、晶体；2、箱体；3、晶体探测器外置部分；4、机载主控计算机；5、晶体探测器内置部分； 6、无人机；7、晶体探测器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步描述。

如图1、图4所示，无人机航空伽玛能谱测量系统包括无人机体6、机载晶体探测器、机载主控计算机、机载辅助测量设备部分以及地面远程监控计算机。所述无人机机舱分成上层空间和下层空间；所述机载主控计算机4安装于无人机机舱的上层空间内，所述机载晶体探测器包括挂置在无人机机翼下方的晶体探测器外置部分3以及安置在无人机机舱下层空间的晶体探测器内置部分5。本实用新型中，机载辅助测量设备部分包括雷达高度计、气压高度计、机载温湿度计和航空GPS等安装在无人机相应位置。图2所示，所述外置部分3包括箱体1以及安装于箱体内的纵向排列、串联使用的两条晶体探测器7。在所述箱体外侧设置有可连接于无人机机体下方的连接件2；在所述无人机机体下方设置有承挂所述箱体的承接件（未图示）；所述内置部分5包括箱体以及安装于箱体内的一条晶体探测器。为节省空间，内置晶体箱的电路板采取侧面安装结构。

如图3所示，单箱晶体探测器由碘化钠晶体、光电倍增管、数字多道脉冲幅度分析器、数据缓存器和通信接口组成；碘化钠晶体采用4×4×16立方英寸的大体积NaI(TI)晶体，用于将来自地面或空中的核辐射信号转变为光信号。数字化多道脉冲幅度分析器采用现场可编程门阵列（FPGA）芯片设计完成，实现滤波、脉冲成形、脉冲反堆积、零基线恢复等功能，具有体积小、设计灵活，工作稳定、便于系统升级的优点；所述每条晶体探测器测量的数据经过数据缓存和通信接口经以太网传送给机载主控计算机。航空伽玛能谱仪电源由无人机机载电源提供，然后由电源系统分配至航空伽玛能谱仪各部分。

本实用新型中的主控计算为工业机载加固计算机，有5个以太网口和5个RS232、422串行通讯口。实时接收晶体探测器采集的能谱数据，并将其存储到计算机硬盘上。实时分析每条晶体探测器测量的谱数据，进行稳峰控制；实时接收地面远程监控系统发出的指令，实现更改测线号，关闭、启动测量程序，关闭主控计算机电源、向地面远程监控系统发送航空伽玛能谱仪工作状态和测量数据等功能。系统输出5个1024道单谱数据和1024道合成谱数据及宇宙射线数据。通讯接口RJ45。

本实用新型中，地面远程监控计算机主要完成无人机航空伽玛能谱测量过程中数据的实时传输、航空伽玛能谱仪工作状态的远程监控、航空伽玛能谱仪远程干预等功能。

主控计算机需借助无人机的无线数据链路来完成和地面控制系统的通讯，利用无人机机载设备数据链向地面控制站发送状态和数据，接收地面控制站的控制命令。

地面远程监控计算机主要通过无人机的无线数据链接收、监视无人机航空伽玛能谱仪的测量数据及工作状态，通过命令集，远程控制无人机航空伽玛能谱仪的工作状态，实现调整高压、增益；更改测线号，关闭、启动测量程序，关闭主控计算机电源等功能。通过实时监控无人机航空伽玛能谱仪的工作状态，保证无人机航空伽玛能谱仪测量数据真实可靠。

Claims (5)

1.一种无人机航空伽玛能谱测量系统，其特征是，包括机载晶体探测器、机载主控计算机、机载辅助测量设备部分以及地面远程监控计算机；所述无人机机舱分成上层空间和下层空间；所述机载主控计算机安装于无人机机舱的上层空间内，所述机载晶体探测器包括挂置在无人机机翼下方的外置部分以及安置在无人机机舱下层空间的内置部分；所述外置部分包括箱体以及安装于箱体内的纵向排列、串联使用的两条晶体探测器，在所述箱体外侧设置有可连接于无人机机体下方的连接件；在所述无人机体下方设置有承挂所述箱体的承接件；所述内置部分包括箱体以及安装于箱体内的一条晶体探测器。

2.根据权利要求1所述的无人机航空伽玛能谱测量系统，其特征是，单箱晶体探测器由碘化钠晶体、光电倍增管、数字多道脉冲幅度分析器、数据缓存器和通信接口组成。

3.根据权利要求1所述的无人机航空伽玛能谱测量系统，其特征是，所述机载主控计算机通过以太网与所述机载晶体探测器连接。

4.根据权利要求1所述的无人机航空伽玛能谱测量系统，其特征是，所述机载主控计算机通过无人机的机载数据链路与所述地面远程监控计算机进行通讯，以向地面远程监控计算机发送航空伽玛能谱仪工作状态和测量数据,同时接收地面远程监控计算机所发出的指令，并按要求实现更改测线号、关闭、启动测量程序、关闭主控计算机电源。

5.根据权利要求1所述的无人机航空伽玛能谱测量系统，其特征是，所述机载辅助测量设备包括雷达高度计、气压高度计、机载温湿度计和航空GPS。