CN207623540U - 一种无人机核应急监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种无人机核应急监测系统，包括飞行用的无人机、能谱测量用的测量装置、地面控制站，所述测量装置通过外挂支架挂载在无人机机腹下方，所述测量装置包括箱体和与箱体配合形成封装箱的盖体以及安装于箱体内的NaI(Tl)闪烁体探测器、多道脉冲幅度分析器、主控制板；NaI(Tl)闪烁体探测器用于探测γ射线并生成脉冲信号，多道脉冲幅度分析器用于对脉冲信号进行分析并产生能谱信息，主控制器存储能谱信息并通过数据传输器输出至地面控制站。本实用新型的一种无人机核应急监测系统，通过无人机搭载由闪烁体探测器及多道脉冲幅度分析器组成的测量装置对放射区的γ放射性核素进行远程探测，满足核应急监测的需求。
Description
技术领域
本发明涉及核应急监测，特别是涉及一种无人机核应急监测系统。
背景技术
核能都被认为是最为安全的清洁能源，因为核能不会像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，也不会产生大量二氧化碳加重地球的温室效应。然而，核能设施的反应器中有大量放射性物质，如果释放到外界环境中，就会对民众健康及生态环境造成巨大伤害。因此，需要对核能设施进行日常运行监测，而且一旦核能设施发生事故，需要快速的对周边环境进行调查任务，以收集气象因素、放射性等等方面的信息。
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。
传统的航空伽玛能谱仪由于体积大、重量大，且需要专业操作人员操作，主要采用包括固定翼飞机和直升机的有人飞机作为空中测量平台，从观测的及时性及工作人员的安全考虑，该监测方案不能满足核应急的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人机核应急监测系统，能在放射性污染严重、需关注低能γ放射性核素的区域完成环境放射性调查任务，提高工作效率且保证工作人员的辐射安全。
为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种无人机核应急监测系统，包括飞行用的无人机、能谱测量用的测量装置、地面控制站，测量装置通过外挂支架挂载在无人机机腹下方，地面控制站通过无线的方式与无人机及测量装置通信连接；
测量装置包括箱体和安装于箱体内的NaI(Tl)闪烁体探测器以及与箱体配合形成封装箱的盖体，箱体内安装有两个以上的并排成阵列的NaI(Tl)闪烁体探测器，NaI(Tl)闪烁体探测器输出端延伸有配置的多道脉冲幅度分析器，NaI(Tl)闪烁体探测器位于箱体内后端位置，多道脉冲幅度分析器位于箱体内前端位置，NaI(Tl)闪烁体探测器和多道脉冲幅度分析器置于箱体内的减震硬海绵上，多道脉冲幅度分析器上方安装有主控制板；
NaI(Tl)闪烁体探测器包括壳体和置于壳体内两端位置的NaI晶体、光电倍增管，壳体包括处于外侧的避光层和处于内侧的荧光反射层，壳体内在NaI晶体与光电倍增管之间设置硅油光导层，与光电倍增管侧面及端面相对接的荧光反射层外壁上设置有多个均匀分布的温度传感器，光电倍增管上设置有LED稳谱光源；
其中，主控制板上安装有与主控制器连接的GPS定位器、数据传输器、数据存储器，主控制器还与多道脉冲幅度分析器连接；NaI(Tl)闪烁体探测器用于探测γ射线并生成脉冲信号，多道脉冲幅度分析器用于对脉冲信号进行分析并产生能谱信息，主控制器存储能谱信息并通过数据传输器输出至地面控制站。
进一步地，NaI(Tl)闪烁体探测器的数量为4个。
又进一步地，减震硬海绵与箱体内壁之间设置有防震硅胶垫。
又进一步地，箱体前壁上设置有多道脉冲幅度分析器的电源接口，箱体后壁上设置有NaI(Tl)闪烁体探测器的探测孔。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的一种无人机核应急监测系统，通过无人机搭载由闪烁体探测器及多道脉冲幅度分析器组成的测量装置对放射区的γ放射性核素进行远程探测，满足核应急监测的需求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的NaI(Tl)闪烁体探测器及多道脉冲幅度分析器结构示意图。
具体实施方式
如图1-2所示，本实施例提供一种无人机核应急监测系统，包括飞行用的无人机101、能谱测量用的测量装置102、地面控制站，测量装置102通过外挂支架挂载在无人机101的机腹下方，地面控制站通过无线的方式与无人机101及测量装置102进行通信连接。
测量装置102包括箱体7和安装于箱体内的NaI(Tl)闪烁体探测器9以及与箱体配合形成封装箱的盖体1，NaI(Tl)闪烁体探测器9的输出端延伸有配置的多道脉冲幅度分析器3，NaI(Tl)闪烁体探测器9位于箱体7的内部的后端位置(靠近无人机机尾端)，多道脉冲幅度分析器3位于箱体7的内部的前端位置(靠近无人机机头端)，NaI(Tl)闪烁体探测器9和多道脉冲幅度分析器3置于处于箱体7内部的减震硬海绵4上，多道脉冲幅度分析器3的上方安装有主控制板10。
NaI(Tl)闪烁体探测器9包括壳体和置于壳体内的分别处于两端位置的NaI晶体91、光电倍增管93，壳体包括处于外侧的避光层11和处于内侧的荧光反射层12，壳体内在NaI晶体91与光电倍增管93之间设置硅油光导层92。
其中，减震硬海绵4与箱体7内底面之间设置有板型的防震硅胶垫5，或是将防震硅胶垫5做成一端开口的箱型置于减震硬海绵4与箱体7内壁之间。
4个NaI(Tl)闪烁体探测器9并排组成阵列，每个探测器9配置一个多道脉冲幅度分析器3，以增大探测面积，提高探测效率。
NaI(Tl)闪烁体探测器9用于探测γ射线并生成脉冲信号，多道脉冲幅度分析器3用于对脉冲信号进行分析并产生能谱信息，NaI(Tl)闪烁体探测器9和多道脉冲幅度分析器3配套成能谱测量单元。
NaI(Tl)闪烁体探测器9的壳体两端端面分别设置有探测用的探测口及输出连接用的输出接口。
NaI(Tl)闪烁体探测器9壳体内依次封装有NaI晶体91、硅油光导层92、光电倍增管93，壳体遮光层采用避光材料以遮挡外接辐射，壳体荧光反射层对NaI晶体发射的光子进行反射。
壳荧光反射层呈方形，与光电倍增管93的侧面及端面相对接的荧光反射层的外部的5个壁面的中部位置各贴有1个微型高灵敏度温度传感器，以测量壁面的温度，用于γ能谱的温度漂移校准。
每个探测器内光电倍增管远离硅油光导层端外壁上设置有LED稳谱光源8，LED稳谱光源8位于荧光反射层12内部，具有光强可调、光强信息可反馈的作用，以达到最佳稳谱效果。
主控制板上设置有主控制器，主控制板上安装有与主控制器连接的GPS定位器、数据传输器、数据存储器，主控制器还与多道脉冲幅度分析器连接。
箱体7的前壁(靠近无人机机头侧壁)上预留4个多道脉冲幅度分析器3的电源接口6，每个接口可提供48V直流电源；箱体7的后壁(靠近无人机机尾侧壁)上设置有NaI(Tl)闪烁体探测器9的探测孔。
封装箱采用航空铝合金材质，具备抗震、保温功能，封装箱由外挂支架挂载在无人机机腹下方，安装时封装箱安装多道脉冲幅度分析器端处于靠近机头侧，在封装箱外部靠近多道脉冲幅度分析器的一侧安装一个摄像头。外挂支架选用高强度铝合金材质。
采用满足防水、防尘、防震要求的高配置电脑安装地面控制软件，配套数据传输器构成地面控制站。
飞行时，地面控制站通过无线的方式控制无人机飞行；测量时，NaI(Tl)闪烁体探测器探测γ射线并生成脉冲信号，多道脉冲幅度分析器对脉冲信号进行分析并产生能谱信息，主控制器存储分析能谱信息并通过数据传输器将分析结果输出至地面控制站；地面控制站还可通过数据传输器对测量装置进行测量控制。
通过上述方式，可完成环境放射性普查，也能于较短时间内，在放射性污染严重、需关注低能γ放射性核素的区域完成放射性调查任务，提高工作效率且保证工作人员的辐射安全，可满足核应急监测的需求。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种无人机核应急监测系统，其特征在于，包括飞行用的无人机、能谱测量用的测量装置、地面控制站，所述测量装置通过外挂支架挂载在无人机机腹下方，所述地面控制站通过无线的方式与无人机及测量装置通信连接；
所述测量装置包括箱体和安装于箱体内的NaI(Tl)闪烁体探测器以及与箱体配合形成封装箱的盖体，所述箱体内安装有两个以上的并排成阵列的NaI(Tl)闪烁体探测器，所述NaI(Tl)闪烁体探测器输出端延伸有配置的多道脉冲幅度分析器，所述NaI(Tl)闪烁体探测器位于箱体内后端位置，所述多道脉冲幅度分析器位于箱体内前端位置，所述NaI(Tl)闪烁体探测器和多道脉冲幅度分析器置于箱体内的减震硬海绵上，所述多道脉冲幅度分析器上方安装有主控制板；
所述NaI(Tl)闪烁体探测器包括壳体和置于壳体内两端位置的NaI晶体、光电倍增管，所述壳体包括处于外侧的避光层和处于内侧的荧光反射层，所述壳体内在NaI晶体与光电倍增管之间设置硅油光导层，所述与光电倍增管侧面及端面相对接的荧光反射层外壁上设置有多个均匀分布的温度传感器，所述光电倍增管上设置有LED稳谱光源；
其中，所述主控制板上安装有与主控制器连接的GPS定位器、数据传输器、数据存储器，所述主控制器还与多道脉冲幅度分析器连接；NaI(Tl)闪烁体探测器用于探测γ射线并生成脉冲信号，多道脉冲幅度分析器用于对脉冲信号进行分析并产生能谱信息，主控制器存储能谱信息并通过数据传输器输出至地面控制站。
2.根据权利要求1所述一种无人机核应急监测系统，其特征在于，所述NaI(Tl)闪烁体探测器的数量为4个。
3.根据权利要求1所述一种无人机核应急监测系统，其特征在于，所述减震硬海绵与箱体内壁之间设置有防震硅胶垫。
4.根据权利要求1所述一种无人机核应急监测系统，其特征在于，所述箱体前壁上设置有多道脉冲幅度分析器的电源接口，箱体后壁上设置有NaI(Tl)闪烁体探测器的探测孔。
5.根据权利要求1所述一种无人机核应急监测系统，其特征在于，所述箱体前端外壁上安装有摄像头。
6.根据权利要求1所述一种无人机核应急监测系统，其特征在于，所述壳体两端端面分别设置有探测口及输出接口。
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