CN218907650U - 折叠弹射无人机辐射探测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及辐射场重构技术领域，尤其为折叠弹射无人机辐射探测装置，包括机体、探测主控板、机翼开合铰链机构、折叠机翼和机腹电源仓，主体的前侧安装有探测吊舱，主体的外侧通过机翼开合铰链机构连接有折叠机翼，主体内部安装有机腹电源仓，探测主控板安装在探测吊舱内部，探测吊舱还安装有工控机电脑，主控板和工控机电脑之间通过无线数据透传模块相连接，探测主控板连接NaI探头，并且探测主控板上还连接有飞控控制设备；本实用新型实现吊舱式剂量率的测量范围更宽，能响线性度好；实时监测，通过固定翼快速的特点尽可能做到短时间大面积的扫掠，周期尽可能缩短做到近似时时监测；存储方便，使用便捷，价格低廉，可长期备份于事故易发地。

Description

折叠弹射无人机辐射探测装置

技术领域

本实用新型涉及辐射场重构技术领域，具体为折叠弹射无人机辐射探测装置。

背景技术

无人机航空放射性探测技术的研发及应用目前国内还处于摸索阶段我国基于无人机的辐射监测应用主要集中在应急寻源演习和海关口岸的放射性检测两方面，目前，在海关口岸核辐射检测应用中，已研制了一种飞行式放射性检测系统，该系统可搭载y、a/β和中子探测器，并通过升降装置将探测器下放至集装箱的堆垛间或其他狭窄空间，使探测器更靠近被测物，保证测量的准确性。

现有辐射探测无人机无法满足核应急、大范围辐射监测、远程辐射监测等任务的无人机辐射场探测系统，兼容性不高与造价昂贵不适合一次性或临时性使用或应急在复杂地形上空勘探，盘旋速度不足以支撑探测变化过快的场地情况，因此，针对上述问题提出折叠弹射无人机辐射探测装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供折叠弹射无人机辐射探测装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

作为本实用新型所述折叠弹射无人机辐射探测装置的一种可选方案，其中：折叠弹射无人机辐射探测装置，包括主体、探测主控板、地面站、探测吊舱，机翼开合铰链机构、折叠机翼和机腹电源仓，所述主体的前侧安装有探测吊舱，且主体的外侧通过机翼开合铰链机构连接有折叠机翼，所述主体内部安装有机腹电源仓，所述探测主控板安装在探测吊舱内部，并且探测吊舱还安装有工控机电脑，所述主控板和工控机电脑之间通过无线数据透传模块相连接，所述探测主控板连接NaI探头，并且探测主控板上还连接有飞控控制设备，飞行器飞控主控板通过数字多道板和光电倍增管PMT连接NaI探头，整个飞行器串翼布局，折叠后结构小巧，方便携带，动力由电池、电机和双叶片螺旋桨构成。

作为本实用新型所述折叠弹射无人机辐射探测装置的一种可选方案，其中：所述NaI探头为2升NaI探头。

作为本实用新型所述折叠弹射无人机辐射探测装置的一种可选方案，其中：所述NaI探头包括探测器、前置放大器、主放大器、高压电源、电源管理模块、ADC模块、FPGA模块和MCU，电源管理模块分别连接高压电源、前置放大器、主放大器、高压电源、ADC模块、FPGA模块和MCU，高压电源还连接探测器，探测器、前置放大器、主放大器、ADC模块、FPGA模块和MCU依次连接，MCU还连接通讯模块。

作为本实用新型所述折叠弹射无人机辐射探测装置的一种可选方案，其中：所述主放大器包括极零相消电路、极性转换电路、积分滤波放大电路和二次积分电路及基线恢复电力，主放大器包括极零相消电路、极性转换电路、积分滤波放大电路和二次积分电路及基线恢复电力依次连接。

作为本实用新型所述折叠弹射无人机辐射探测装置的一种可选方案，其中：所述无人机由折叠弹射无人机、无人机折叠翼机体、无人机飞控组件、机电动力电源能源组件和卫星定位组件构成。

作为本实用新型所述折叠弹射无人机辐射探测装置的一种可选方案，其中：所述折叠弹射无人机包含有折叠弹射组件、无人机飞控组件、机电动力电源能源组件；

所述折叠弹射组件用于进行折叠弹射无人机展开起飞、飞行巡航、减速降落和折叠收回；

所述无人机飞控组件用于进行导航飞控、卫星定位﹑数据链传输、空速计算和电源管理；

所述机电动力电源能源组件,用于提供无人机机体组件的动力电源能源。

作为本实用新型所述折叠弹射无人机辐射探测装置的一种可选方案，其中：所述无人机折叠翼机体组件包括适配叠翼机体和机翼转折机构，适配叠翼机体用于将折叠机翼折叠后和机体承载平台进行适配；

所述机翼转折机构用于在折叠机翼展开运行过程中执行转折动作。

作为本实用新型所述折叠弹射无人机辐射探测装置的一种可选方案，其中：所述无人机飞控组件包括：飞行控制模块组件、卫星定位组件、数据传输组件、空速计模块组、电源管理板组、高度计模块组和陀螺仪模块组；

飞行控制模块组件,用于对折叠弹射无人机各组件模块进行系统协调控制；

卫星定位组件,用于通过卫星定位模块对折叠弹射无人机进行定位导航；

数据传输组件,用于折叠弹射无人机数据和地面站信息进行通信；

空速计模块组,用于监测折叠弹射无人机的飞行速度；

电源管理板组,用于折叠弹射无人机的电源进行系统管理；

高度计模块组，用于监测折叠弹射无人机的飞行高度；

陀螺仪模块组，用于监测折叠弹射无人机的飞行姿态。

作为本实用新型所述折叠弹射无人机辐射探测装置的一种可选方案，其中：所述机电动力电源能源组件包括；

折叠螺旋桨机械动力组,用于在折叠弹射无人机起降飞行过程中通过螺旋桨提供推动力；

电机动力组,用于在折叠弹射无人机起降飞行过程中通过电机提供螺旋桨旋转扭矩力；

电池电源能源组﹐用于提供电机动力组的电源；

电子调速器组，根据控制信号调节电机动力组的转速。

作为本实用新型所述折叠弹射无人机辐射探测装置的一种可选方案，其中：所述卫星定位组件包括卫星定位控制芯片、辅助模块、存储器﹑数据收发模块和定位传感模块；所述卫星定位控制芯片分别连接辅助模块和定位传感模块；所述辅助模块分别连接存储器和数据收发模块；所述数据收发模块分别与基站和遥控器建立无线连接；所述定位传感模块包括:超声波传感器、气压传感器、卫星信号传感器、IMU传感器和光流传感器,分别通过定位传感模块集成传感模块接口与卫星定位控制芯片连接

作为本实用新型所述折叠弹射无人机辐射探测装置的一种可选方案，其中：所述折叠弹射无人机包括飞控系统，动力系统，地面站控制系统，弹射发射系统。

作为本实用新型所述折叠弹射无人机辐射探测装置的一种可选方案，其中：所述折叠弹射无人机采用鸭式气动布局，在发射前的折叠状态时，前翼向后折叠，后翼向前折叠，初型的垂直尾翼向下翻转180°与机身贴合，最新型则增大了垂直尾翼的高度和面积，采用旋转90°与机身贴合的设计，发射前，其螺旋桨亦处于折叠状态。

作为本实用新型所述折叠弹射无人机辐射探测装置的一种可选方案，其中：无人机的发射装置，由发射筒、折叠支架和底座组成，通过释放出高压气体，推动发射筒下端的活塞高速运动，将无人机弹射出去，活塞与发射筒底部用一根限位绳相连，防止活塞随无人机飞出。

作为本实用新型所述折叠弹射无人机辐射探测装置的一种可选方案，其中：无人机各部均采用高强度复合材料设计制作。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

实现吊舱式剂量率的测量范围更宽，能响线性度好；

实时监测，通过固定翼快速的特点尽可能做到短时间大面积的扫掠，周期尽可能缩短做到近似时时监测；

存储方便，使用便捷，价格低廉，可长期备份于事故易发地。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型高压电源设计程序框图；

图3为本实用新型高压电源电路控制原理图；

图4为本实用新型噪声抵消结构示意图；

图5为本实用新型系统方框图。

图中：1、探测吊舱；2、机翼开合铰链机构；3、折叠机翼；4、机腹电源仓。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

结合附图1,详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案。

包括主体、探测主控板、地面站、探测吊舱1，机翼开合铰链机构2、折叠机翼3和机腹电源仓4，上述主体的前侧安装有探测吊舱1，且主体的外侧通过机翼开合铰链机构2连接有折叠机翼3，上述主体内部安装有机腹电源仓4，上述探测主控板安装在探测吊舱内部，并且探测吊舱还安装有工控机电脑，上述主控板和工控机电脑之间通过无线数据透传模块相连接，上述探测主控板连接NaI探头，并且探测主控板上还连接有飞控控制设备。

以下结合附图1-2,详细说明本实用新型各实施例提供的技术方案

实施例1：本实用新型实施例中，一种折叠弹射无人机辐射探测装置，由折叠弹射无人机、机电动力组、无人机发射筒、NaI探头、主控板、无线透传、飞控系统，地面站设备、能谱分析处理及飞行平台控制软件组成；

空中辐射监测系统设计为由辐射探测器、信号采集模块、数据通讯模块组成；

信号采集装置主要包括前置放大器、高速A/D采样模块、FPGA、单片机、高低压电源等。

本高压电源设计方案选用的是电压调节型能产生高压范围为-1500～1500V的宽范围高压模块，高压模块的调制电压采用单片机的SPI串口总线输出控制指令，SPI串口总线数据经AD5724数模转换芯片转换成电压值，该电压值作为控制电压输出到正、负高压模块，与正、负高压模块组成一个高压可调电路，根据需要输出不同的高压值，该高压智能电源的系统框图如图2所示。

CMOS放大器：噪声抵消结构主要是利用电阻的并联负反馈实现信号反向叠加，达到消除噪声的目的，其核心结构如图4所示，输入信号在B点分为两路，其中一路为主路，有用信号通过共源级结构放大后出现在A点，A点和B点的信号相位相反，对于噪声来说，MOS管产生的噪声电流从A点经过B点，所以A，B的噪声信号是同相的，另一路为辅路，将B的信号接入到一个增益为A,的反向器中，就会产生和主路信号同相，噪声信号反相的信号，最后，利用一个加法器将两路信号合并，MOS管的噪声电流就会被抵消，而信号电压则不会受到影响。

本系统的伽马能谱仪采用了高斯成形的方式，并且采用该成型方法对输入脉冲信号进行测量。

在实施例中所述辐射探测:分析NaI(Tl)前端探头电流输出信号和经过电阻-电容电路得到采样信号，然后找到其中的反褶积技术的适用部分，在前端探头部分，由于NaI(Tl)闪烁体发光衰减时间包含快成分和慢成分，由于主要是慢成分影响电流收集速度导致出现弹道亏损，本项目使用ADC采用频率为36MHz，在保证采样频率大于两倍信号带宽，避免混叠现象，同时飞控模块将对应时钟时间的GPS位置信息、高度计海拔信息通过无线传输设备同地面站计算机设备共享。

碘化钠探测器输出的核脉冲信号需要经过多道脉冲幅度分析器才能将探测到的辐射信息进行统计，然后生成能谱图，采用的异构处理器DMCA方案，结合可编程逻辑门阵列的高速并行处理能力与通用ARM架构处理器的高可扩展性，在保证核脉冲处理稳定性与准确性的同时提供更多的交互可能性，也为后续的升级完善留有更大空间，将核脉冲以双指数脉冲形式做数字滤波成形，与上位机的能谱传输采用TCP以太网。

在实施例中所述一种无人机弹射起飞的装置,包括弹射筒、环触阵列、触发件,所述弹射筒的前段内壁设置有所述环触阵列,所述弹射筒的后段用以容纳无人机,所述无人机的外周沿轴向设置有多组同位的所述触发件,使得所述无人机沿所述弹射筒的轴向通道弹射起飞时,同位设置于所述无人机外周的触发件能够与环触阵列构建形成完整的触发回路。

在实施例中所述机电动力电源能源组件包括:

螺旋桨机械动力组﹐用于在折叠弹射无人机起降飞行过程中通过螺旋桨提供推动力；

电机扭矩力动力组,用于在折叠弹射无人机起降飞行过程中通过电机提供螺旋桨旋转扭矩力；

电池电源能源组﹐用于提供电机扭矩力动力组的电源。

上述技术方案的工作原理为:所述机电动力电源能源组件包括:

螺旋桨机械动力组,用于在折叠无人机飞行过程中通过螺旋桨提供推力；

电池电源能源组,用于提供电机扭矩力动力组的电源。

火箭/压缩气体弹射动力组，用于无人机弹射起飞时提供推力。

所述折叠翼机体组件包括:

相互套设的机体固定模块与机体嵌套模块,以及设置于所述机体固定模块内的弹性紧固圈与嵌套内支撑筒。

上述技术方案的有益效果为:所述机电动力电源能源组件包括:螺旋桨机械动力组,用于在折叠弹射无人机起降飞行过程中通过螺旋桨提供推动力；电机扭矩力动力组,用于在折叠弹射无人机起降飞行过程中通过电机提供螺旋桨旋转扭矩力；电池电源能源组﹐用于提供申机扭矩力动力组的申源，火箭/压缩气体弹射动力组，用于无人机弹射起飞时提供推力。

计算机设备具备以下特征：

a)CPUAMDRyzen74800HwithRadeonGraphics2.90GHz；

b)主频≥3.8GHZ；

c)内存32G；

d)实时处理器带有自动和手动的处理任务分配和内核分配功能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种折叠弹射无人机辐射探测装置，其特征在于：包括主体、探测主控板、地面站计算机、探测吊舱(1)，机翼开合铰链机构(2)、折叠机翼(3)和机腹电源仓(4)，所述主体的前侧安装有探测吊舱(1)，且主体的外侧通过机翼开合铰链机构(2)连接有折叠机翼(3)，所述主体内部安装有机腹电源仓(4)，所述探测主控板安装在探测吊舱内部，并且探测吊舱还安装有工控机电脑，所述主控板和工控机电脑之间通过无线数据透传模块相连接，所述探测主控板连接NaI探头，并且探测主控板上还连接有飞控控制设备。

2.根据权利要求1所述的折叠弹射无人机辐射探测装置，其特征在于：所述飞控控制设备包括高度计模块，飞控主控板模块，GPS定位模块。

3.根据权利要求1所述的折叠弹射无人机辐射探测装置，其特征在于：所述NaI探头包括探测器、前置放大器、主放大器、高压电源、电源管理模块、ADC模块、单片机，电源管理模块分别连接高压电源、前置放大器、主放大器、高压电源、ADC模块、FPGA模块和MCU，高压电源还连接探测器，探测器、前置放大器、主放大器、ADC模块、FPGA模块和MCU依次连接，MCU还连接通讯模块。

4.根据权利要求3所述的折叠弹射无人机辐射探测装置，其特征在于：所述主放大器包括极零相消电路、极性转换电路、积分滤波放大电路和二次积分电路及基线恢复电力，主放大器包括极零相消电路、极性转换电路、积分滤波放大电路和二次积分电路及基线恢复电力依次连接。

5.根据权利要求1所述的折叠弹射无人机辐射探测装置，其特征在于：所述无人机由折叠弹射无人机、无人机折叠翼机体、无人机飞控组件、机电动力电源能源组件和卫星定位组件构成。

6.根据权利要求5所述的折叠弹射无人机辐射探测装置，其特征在于：所述折叠弹射无人机包含有折叠弹射组件、无人机飞控组件、机电动力电源能源组件；

所述折叠弹射组件用于进行折叠弹射无人机展开起飞、飞行巡航、减速降落和折叠收回；

所述无人机飞控组件用于进行导航飞控、卫星定位﹑数据链传输、空速计算和电源管理；

所述机电动力电源能源组件,用于提供无人机机体组件的动力电源能源。

7.根据权利要求5所述的折叠弹射无人机辐射探测装置，其特征在于：所述无人机折叠翼机体组件包括适配叠翼机体和机翼转折机构，适配叠翼机体用于将折叠机翼折叠后和机体承载平台进行适配；

所述机翼转折机构用于在折叠机翼展开运行过程中执行转折动作。

8.根据权利要求5所述的折叠弹射无人机辐射探测装置，其特征在于：所述无人机飞控组件包括：飞行控制模块组件、卫星定位组件、数据传输组件、空速计模块组、电源管理板组、高度计模块组和陀螺仪模块组；

飞行控制模块组件,用于对折叠弹射无人机各组件模块进行系统协调控制；

卫星定位组件,用于通过卫星定位模块对折叠弹射无人机进行定位导航；

数据传输组件,用于折叠弹射无人机数据和地面站信息进行通信；

空速计模块组,用于监测折叠弹射无人机的飞行速度；

电源管理板组,用于折叠弹射无人机的电源进行系统管理；

高度计模块组，用于监测折叠弹射无人机的飞行高度；

陀螺仪模块组，用于监测折叠弹射无人机的飞行姿态。

9.根据权利要求5所述的折叠弹射无人机辐射探测装置，其特征在于：所述机电动力电源能源组件包括；

折叠螺旋桨机械动力组,用于在折叠弹射无人机起降飞行过程中通过螺旋桨提供推动力；

电机动力组,用于在折叠弹射无人机起降飞行过程中通过电机提供螺旋桨旋转扭矩力；

电池电源能源组﹐用于提供电机动力组的电源；

电子调速器组，根据控制信号调节电机动力组的转速。

10.根据权利要求5所述的折叠弹射无人机辐射探测装置，其特征在于：所述卫星定位组件包括卫星定位控制芯片、辅助模块、存储器﹑数据收发模块和定位传感模块；

所述卫星定位控制芯片分别连接辅助模块和定位传感模块；

所述辅助模块分别连接存储器和数据收发模块；

所述存储器用于数据的存储；

所述数据收发模块分别与基站和遥控器建立无线连接；

所述定位传感模块包括:超声波传感器、气压传感器、卫星信号传感器、IMU传感器和光流传感器,分别通过定位传感模块集成传感模块接口与卫星定位控制芯片连接。

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