使用的儀器，從飛機(jī)上投下以后，完成要求的在位工作后將自毀，不可回收，擬采用不可充電的鋰電池。
[0028]鋰電池以其獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)已經(jīng)在廣泛應(yīng)用在電動(dòng)工具，電動(dòng)交通工具、軍事裝備和航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。常用的不可充電鋰電池有鋰錳電池和高容量鋰亞硫酰氯電池(簡(jiǎn)稱鋰亞電池)。正常情況下，鋰亞電池開(kāi)路電壓3.6V，鋰錳電池開(kāi)路電壓3.0V。在同等體積下，鋰亞電池比鋰錳電池容量更高，但是鋰亞電池的輸出具有滯后性，即如果鋰亞電池長(zhǎng)時(shí)間放置不使用后，需要電池輸出一定電流，并且持續(xù)一段時(shí)間后才能激活，否則如果電路突然需要電池供電的話，電池?zé)o法提供出大電流能量，如果電池有持續(xù)小電流工作情況下，是可以避免的。鋰錳電池的安全性比鋰亞要好，不存在電壓滯后現(xiàn)象，可開(kāi)發(fā)出各種型號(hào)的外形產(chǎn)品，鋰錳電池由于其靈活的外觀和安全性，目前普通應(yīng)用于安防和RFID這些功耗低、需要間歇或者不定期供電的設(shè)備中。
[0029]由于屬于機(jī)動(dòng)應(yīng)急性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，投放前處于非工作狀態(tài)，而且在工作時(shí)也處于間歇工作方式。為了防止電池在處于長(zhǎng)期不工作狀態(tài)時(shí)開(kāi)機(jī)出現(xiàn)電壓滯后現(xiàn)象，影響系統(tǒng)的正常工作，而且考慮到電池的安全性，系統(tǒng)的供電電池采用具有高容量、大電流輸出能力、小體積、安全性高的鋰錳電池，需按照系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和單節(jié)鋰錳電池的尺寸和供電電壓，各測(cè)量傳感器的供電方案，設(shè)計(jì)系統(tǒng)供電電源。系統(tǒng)擬采用18節(jié)ER26500型鋰錳電池供電。電池連接方案采用3節(jié)電池串聯(lián)為一組，考慮電源冗余，再將6組并聯(lián)的形式，每組的供電電壓為 3X3 = 9V。
[0030]電源消耗計(jì)算
[0031]控制模塊:在單組鋰電池輸出電壓為9V的情況下，控制模塊的靜態(tài)最大工作電流約為30mA，每小時(shí)工作一次，每次工作時(shí)間5分鐘。每小時(shí)耗電量:30mA X 5/60 = 2.5mAh。
[0032]通信模塊:GPS工作時(shí)間為2分，工作電流為1mA，每小時(shí)工作一次，每次工作時(shí)間5分鐘。每小時(shí)耗電量:1OmA X 2/60h = 0.33mAh。
[0033]核輻射傳感器:核輻射傳感器工作電壓為12V，工作電流是25mA，工作時(shí)間5min;最快每?jī)蓚€(gè)小時(shí)工作一次，每次工作時(shí)間5分鐘。每小時(shí)耗電量:25mA X 5/120h = l.04mAh。
[0034]CTD傳感器:CTD傳感器工作電壓為12V，工作電流是50mA;每個(gè)小時(shí)工作一次，每次工作時(shí)間2分鐘。每小時(shí)耗電量:50mA X 2/60h = 1.67mAh。
[0035]為了最大限度地發(fā)揮電池的容量，主控制板、傳感器和衛(wèi)星通訊模塊均用統(tǒng)一的電源供電。選用的ER26500型鋰錳電池的每節(jié)電池的供電電壓為3.0V，5Ah，為了盡可能地增加電池組的總?cè)萘?，每組3節(jié)串聯(lián)為成9.0V/5Ah單體電池，然后6組并聯(lián)為9.0V，實(shí)際容量為30Ah的電池組，共選用18節(jié)ER26500型鋰錳電池。電源采用升壓電路，按轉(zhuǎn)換效率80%計(jì)算，實(shí)際容量為30 X 80% = 24Ah。電源電池利用率為20.90/24 = 87.1 %。通過(guò)計(jì)算，監(jiān)測(cè)裝置電池組能夠滿足監(jiān)測(cè)裝置工作需求，維持其正常工作。
[0036]通訊方式需求分析:
[0037]由于系統(tǒng)布放在西北太平洋海域，衛(wèi)星通訊是唯一可選擇的通信方式。近十幾年來(lái)，隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的海洋監(jiān)測(cè)儀器使用衛(wèi)星通信技術(shù)來(lái)傳輸測(cè)量數(shù)據(jù)。本發(fā)明的通信模塊采用銥星公司的9602SBD，其長(zhǎng)度、寬度和厚度分別為41mm、45mm和13mm，重量3g，具有體積小、重量輕的特點(diǎn)。9602不需要SM卡，每次最多可以發(fā)送340字節(jié)信息，可以接收270字節(jié)信息，當(dāng)有信息收到時(shí)能夠發(fā)出振鈴。該模塊通過(guò)RSS232接口實(shí)現(xiàn)SBD(突發(fā)短數(shù)據(jù))業(yè)務(wù)，默認(rèn)的波特率是19200bit/s。銥星SBD的待機(jī)平均電流為45mA，信息發(fā)送中的平均電流僅為195mA，接收電流為45mA。相對(duì)于其它數(shù)據(jù)衛(wèi)星通信方式，銥星通信的費(fèi)用較低，單次傳輸數(shù)據(jù)量大，而且功耗較小，能夠滿足核輻射監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和低功耗的要求。
[0038]所述監(jiān)測(cè)裝置能夠通過(guò)飛機(jī)空投的方式，投放到監(jiān)測(cè)人員不宜或不能到達(dá)的海域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)總核輻射量實(shí)時(shí)應(yīng)急監(jiān)測(cè)，滿足海洋核輻射實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的靈活性、多樣性、機(jī)動(dòng)性，適應(yīng)新的任務(wù)需求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種機(jī)載下投式核輻射監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:包括外殼(I)，所述外殼(I)的上端外側(cè)設(shè)有通信模塊天線(2)，所述通信模塊天線(2)的外側(cè)包裹有氣囊(3)，所述外殼內(nèi)設(shè)有控制模塊和通信模塊(4)、核輻射傳感器(5)、釋放機(jī)構(gòu)(6)、CTD傳感器(7)、傳感器電源和柔性水帆(8)，所述外殼(I)的下端外側(cè)設(shè)有降落傘(9)，所述核輻射傳感器和CTD傳感器與所述控制模塊的信號(hào)輸入端連接，所述釋放機(jī)構(gòu)受控于所述控制模塊，當(dāng)釋放機(jī)構(gòu)接收到控制模塊的控制命令時(shí)，釋放機(jī)構(gòu)釋放所述柔性水帆，所述降落傘位于所述外殼的最外側(cè)，所述通信模塊與所述控制模塊雙向連接，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和遠(yuǎn)距離發(fā)送，所述傳感器電源為所述監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)需要供電的模塊提供工作電源，所述氣囊受控于所述控制模塊，當(dāng)氣囊接收到控制模塊的控制命令后，氣囊充氣，將所述通信模塊天線包裹，為監(jiān)測(cè)裝置提供浮力。 所述檢測(cè)裝置采用間歇工作方式，通過(guò)飛機(jī)投棄至海上，每隔固定的時(shí)間控制模塊控制傳感器電源給CTD傳感器和核輻射傳感器加電，各傳感器加電后即按預(yù)先設(shè)定的流程開(kāi)始工作，控制模塊開(kāi)始采集傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)，測(cè)量傳送完畢后控制模塊控制傳感器電源斷電，此時(shí)將數(shù)據(jù)由控制模塊的緩沖區(qū)轉(zhuǎn)存入控制模塊的FLASH存儲(chǔ)器，當(dāng)全部傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)完畢后，控制模塊開(kāi)啟通信模塊天線的電源，將數(shù)據(jù)發(fā)送至用戶中心。2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)載下投式核輻射監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述傳感器電源采用18節(jié)ER26500型鋰錳電池。3.如權(quán)利要求2所述的機(jī)載下投式核輻射監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述鋰錳電池采用3節(jié)電池串聯(lián)為一組，再將6組電池進(jìn)行并聯(lián)的形式。4.如權(quán)利要求1所述的機(jī)載下投式核輻射監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述通信模塊采用銥星通信模塊。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種機(jī)載下投式核輻射監(jiān)測(cè)裝置，涉及海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)領(lǐng)域。所述裝置包括外殼，所述外殼的上端外側(cè)設(shè)有通信模塊天線，所述通信模塊天線的外側(cè)包裹有氣囊，所述外殼內(nèi)設(shè)有控制模塊和通信模塊、核輻射傳感器、釋放機(jī)構(gòu)、CTD傳感器、傳感器電源和柔性水帆，所述外殼的下端外側(cè)設(shè)有降落傘。所述監(jiān)測(cè)裝置能夠通過(guò)飛機(jī)空投的方式，投放到監(jiān)測(cè)人員不宜或不能到達(dá)的海域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)總核輻射量實(shí)時(shí)應(yīng)急監(jiān)測(cè)，滿足海洋核輻射實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的靈活性、多樣性、機(jī)動(dòng)性，適應(yīng)新的任務(wù)需求。
【IPC分類(lèi)】G01T7/00, G01D21/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105547372
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610049723
【發(fā)明人】門(mén)雅彬, 周虹麗, 孔佑迪, 李永軍, 王心鵬, 顧季源, 孫東波, 李興岷
【申請(qǐng)人】國(guó)家海洋技術(shù)中心
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2016年1月26日