一種無人機航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種無人機測量系統(tǒng)，具體地說是一種無人機航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]航空伽瑪能譜測量是基于原子核物理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、放射化學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)理論，通過裝在飛機上的放射性測量儀器來研宄地球中天然的和人工的伽瑪輻射場的規(guī)律，從而達到找礦和解決其他有關(guān)問題的目的。它主要探測目標為自然核素中的鉀、鈾、釷和人工核素中的銫、鈷等伽瑪輻射體。
[0003]航空伽瑪能譜測量技術(shù)最初主要應(yīng)用于物探和地質(zhì)填圖工作，之后逐步擴展到核電站等核設(shè)施周圍地區(qū)的環(huán)境輻射監(jiān)測、核事故應(yīng)急監(jiān)測以及尋找丟失的放射源等領(lǐng)域。目前，航空伽瑪能譜測量技術(shù)已經(jīng)成為尋找放射性鈾、釷礦床和非放射性的多金屬礦、鉀鹽、石油等礦產(chǎn)資源，以及環(huán)境放射性污染調(diào)查與評價、核事故應(yīng)急航空監(jiān)測等工作主要的支撐技術(shù)。
[0004]傳統(tǒng)的航空伽瑪能譜儀由于體積大，重量大(>350Kg)，需要專業(yè)操作人員操作，主要采用有人飛機作為空中測量平臺，包括固定翼飛機和直升機。針對固定翼有人飛機(如Y-5飛機、Y-12飛機、Y-7飛機等)，航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)一般安裝3~4箱晶體探測器，使用晶體數(shù)量多，系統(tǒng)重量大，需要飛機有效空間大，載荷大；針對直升機平臺(如AS350B2型、AS350B3型)，航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)一般安裝1~2箱晶體探測器進行作業(yè)。
[0005]無人機是一種有動力、可遙控、可回收的飛行器，近年隨著無人機民用化的應(yīng)用以及大載荷無人機的研制成功以及無人機的超低空地形起伏自主飛行技術(shù)已趨于成熟，利用無人機進行航測的條件基本具備，其優(yōu)勢在于無人機的快速機動性、不受日出日落影響，也可在夜晚進行作業(yè)。無人機相對傳統(tǒng)用于航測的固定翼飛機或直升機來講，其載重量和空間都很有限，傳統(tǒng)的航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)其體積和重量都無法滿足無人機的載荷要求。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的就是提供一種無人機航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有測量系統(tǒng)體積大、重量重、需要專業(yè)操作人員操作、不適于無人機使用的問題。
[0007]本實用新型是這樣實現(xiàn)的:
[0008]無人機航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)，包括機載晶體探測器、機載主控計算機、機載輔助測量設(shè)備部分以及地面遠程監(jiān)控計算機；所述無人機機艙分成上層空間和下層空間；所述機載主控計算機安裝于無人機機艙的上層空間內(nèi)，所述機載晶體探測器包括掛置在無人機機翼下方的外置部分以及安置在無人機機艙下層空間的內(nèi)置部分；所述外置部分包括箱體以及安裝于箱體內(nèi)的縱向排列、串聯(lián)使用的兩條晶體探測器，在所述箱體外側(cè)設(shè)置有可連接于無人機機體下方的連接件；在所述無人機體下方設(shè)置有承掛所述箱體的承接件；所述內(nèi)置部分包括箱體以及安裝于箱體內(nèi)的一條晶體探測器。
[0009]所述的無人機航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)中，晶體探測器由碘化鈉晶體、光電倍增管、數(shù)字多道脈沖幅度分析器、數(shù)據(jù)緩存器和通信接口組成。
[0010]所述的無人機航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)中，所述機載主控計算機通過以太網(wǎng)與所述機載晶體探測器連接。
[0011]所述的無人機航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)中，所述機載主控計算機通過無人機的機載數(shù)據(jù)鏈路與所述地面遠程監(jiān)控計算機進行通訊，以向地面遠程監(jiān)控計算機發(fā)送航空伽瑪能譜儀工作狀態(tài)和測量數(shù)據(jù)，同時接收地面遠程監(jiān)控計算機所發(fā)出的指令，并按要求實現(xiàn)更改測線號、關(guān)閉、啟動測量程序、關(guān)閉主控計算機電源。
[0012]所述的無人機航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)中，所述機載輔助測量設(shè)備包括雷達高度計、氣壓高度計、機載溫濕度計和航空GPS。
[0013]本實用新型中的外置晶體探測器安裝在飛機機翼的下方，可降低機身對射線的屏蔽，提高探測效率。外掛晶體探測器的箱體內(nèi)的兩條晶體探測器采用縱向排列結(jié)構(gòu)串聯(lián)使用，高度集成，減小空間占用。本實用新型能夠降低航空伽瑪能譜測量成本、提高工作效率，系統(tǒng)適合開展航空地球物理勘查、航空環(huán)境監(jiān)測、核事故應(yīng)急航空監(jiān)測等工作。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的組成框圖。
[0015]圖2是本實用新型中外置晶體探測器部分結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是本實用新型晶體探測器組成示意圖。
[0017]圖4是本實用新型中主控計算機和晶體探測器在無人機中的位置布置圖。
[0018]圖中:1、晶體；2、箱體；3、晶體探測器外置部分；4、機載主控計算機；5、晶體探測器內(nèi)置部分；6、無人機；7、晶體探測器。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本實用新型進行進一步描述。
[0020]如圖1、圖4所示，無人機航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)包括無人機體6、機載晶體探測器、機載主控計算機、機載輔助測量設(shè)備部分以及地面遠程監(jiān)控計算機。所述無人機機艙分成上層空間和下層空間；所述機載主控計算機4安裝于無人機機艙的上層空間內(nèi)，所述機載晶體探測器包括掛置在無人機機翼下方的晶體探測器外置部分3以及安置在無人機機艙下層空間的晶體探測器內(nèi)置部分5。本實用新型中，機載輔助測量設(shè)備部分包括雷達高度計、氣壓高度計、機載溫濕度計和航空GPS等安裝在無人機相應(yīng)位置。圖2所示，所述外置部分3包括箱體I以及安裝于箱體內(nèi)的縱向排列、串聯(lián)使用的兩條晶體探測器7。在所述箱體外側(cè)設(shè)置有可連接于無人機機體下方的連接件2 ;在所述無人機機體下方設(shè)置有承掛所述箱體的承接件(未圖示);所述內(nèi)置部分5包括箱體以及安裝于箱體內(nèi)的一條晶體探測器。為節(jié)省空間，內(nèi)置晶體箱的電路板采取側(cè)面安裝結(jié)構(gòu)。
[0021]如圖3所示，單箱晶體探測器由碘化鈉晶體、光電倍增管、數(shù)字多道脈沖幅度分析器、數(shù)據(jù)緩存器和通信接口組成；碘化鈉晶體采用4X4X 16立方英寸的大體積NaI (TI)晶體，用于將來自地面或空中的核輻射信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?。?shù)字化多道脈沖幅度分析器采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)芯片設(shè)計完成，實現(xiàn)濾波、脈沖成形、脈沖反堆積、零基線恢復(fù)等功能，具有體積小、設(shè)計靈活，工作穩(wěn)定、便于系統(tǒng)升級的優(yōu)點；所述每條晶體探測器測量的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)緩存和通信接口經(jīng)以太網(wǎng)傳送給機載主控計算機。航空伽瑪能譜儀電源由無人機機載電源提供，然后由電源系統(tǒng)分配至航空伽瑪能譜儀各部分。
[0022]本實用新型中的主控計算為工業(yè)機載加固計算機，有5個以太網(wǎng)口和5個RS232、422串行通訊口。實時接收晶體探測器采集的能譜數(shù)據(jù)，并將其存儲到計算機硬盤上。實時分析每條晶體探測器測量的譜數(shù)據(jù)，進行穩(wěn)峰控制；實時接收地面遠程監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的指令，實現(xiàn)更改測線號，關(guān)閉、啟動測量程序，關(guān)閉主控計算機電源、向地面遠程監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送航空伽瑪能譜儀工作狀態(tài)和測量數(shù)據(jù)等功能。系統(tǒng)輸出5個1024道單譜數(shù)據(jù)和1024道合成譜數(shù)據(jù)及宇宙射線數(shù)據(jù)。通訊接口 RJ45。
[0023]本實用新型中，地面遠程監(jiān)控計算機主要完成無人機航空伽瑪能譜測量過程中數(shù)據(jù)的實時傳輸、航空伽瑪能譜儀工作狀態(tài)的遠程監(jiān)控、航空伽瑪能譜儀遠程干預(yù)等功能。
[0024]主控計算機需借助無人機的無線數(shù)據(jù)鏈路來完成和地面控制系統(tǒng)的通訊，利用無人機機載設(shè)備數(shù)據(jù)鏈向地面控制站發(fā)送狀態(tài)和數(shù)據(jù)，接收地面控制站的控制命令。
[0025]地面遠程監(jiān)控計算機主要通過無人機的無線數(shù)據(jù)鏈接收、監(jiān)視無人機航空伽瑪能譜儀的測量數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)，通過命令集，遠程控制無人機航空伽瑪能譜儀的工作狀態(tài)，實現(xiàn)調(diào)整高壓、增益；更改測線號，關(guān)閉、啟動測量程序，關(guān)閉主控計算機電源等功能。通過實時監(jiān)控無人機航空伽瑪能譜儀的工作狀態(tài)，保證無人機航空伽瑪能譜儀測量數(shù)據(jù)真實可
A+-.與巨O
【主權(quán)項】
1.一種無人機航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)，其特征是，包括機載晶體探測器、機載主控計算機、機載輔助測量設(shè)備部分以及地面遠程監(jiān)控計算機；所述無人機機艙分成上層空間和下層空間；所述機載主控計算機安裝于無人機機艙的上層空間內(nèi)，所述機載晶體探測器包括掛置在無人機機翼下方的外置部分以及安置在無人機機艙下層空間的內(nèi)置部分；所述外置部分包括箱體以及安裝于箱體內(nèi)的縱向排列、串聯(lián)使用的兩條晶體探測器，在所述箱體外側(cè)設(shè)置有可連接于無人機機體下方的連接件；在所述無人機體下方設(shè)置有承掛所述箱體的承接件；所述內(nèi)置部分包括箱體以及安裝于箱體內(nèi)的一條晶體探測器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)，其特征是，單箱晶體探測器由碘化鈉晶體、光電倍增管、數(shù)字多道脈沖幅度分析器、數(shù)據(jù)緩存器和通信接口組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)，其特征是，所述機載主控計算機通過以太網(wǎng)與所述機載晶體探測器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)，其特征是，所述機載主控計算機通過無人機的機載數(shù)據(jù)鏈路與所述地面遠程監(jiān)控計算機進行通訊，以向地面遠程監(jiān)控計算機發(fā)送航空伽瑪能譜儀工作狀態(tài)和測量數(shù)據(jù)，同時接收地面遠程監(jiān)控計算機所發(fā)出的指令，并按要求實現(xiàn)更改測線號、關(guān)閉、啟動測量程序、關(guān)閉主控計算機電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人機航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)，其特征是，所述機載輔助測量設(shè)備包括雷達高度計、氣壓高度計、機載溫濕度計和航空GPS。
【專利摘要】本實用新型涉及一種無人機航空伽瑪能譜測量系統(tǒng)，包括機載晶體探測器、機載主控計算機、機載輔助測量設(shè)備部分以及地面遠程監(jiān)控計算機；所述無人機機艙分成上層空間和下層空間；所述機載主控計算機安裝于無人機機艙的上層空間內(nèi)，所述機載晶體探測器包括掛置在無人機機翼下方的外置部分以及安置在無人機機艙下層空間的內(nèi)置部分；所述外置部分包括箱體以及安裝于箱體內(nèi)的縱向排列、串聯(lián)使用的兩條晶體探測器，在所述箱體外側(cè)設(shè)置有可連接于無人機機體下方的連接件；在所述無人機體下方設(shè)置有承掛所述箱體的承接件；所述內(nèi)置部分包括一個單箱晶體探測器。本實用新型解決現(xiàn)有測量系統(tǒng)體積大、重量重、不適于無人機使用的問題。
【IPC分類】G01T1-36
【公開號】CN204331043
【申請?zhí)枴緾N201520006764
【發(fā)明人】劉士凱, 李江坤, 劉忠, 王軍, 李名松, 李素岐, 李藝舟, 高國林, 尤向榮, 李軍峰
【申請人】核工業(yè)航測遙感中心
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月7日