CN205450295U - 机载核辐射环境检测及采样装置 - Google Patents

Abstract

机载核辐射环境检测及采样装置，包括飞行器、箱体及设在箱体内的核辐射监测组件；箱体固定安装在飞行器下端；核辐射监测组件包括辐射监测模块、GPS定位模块、GPRS数据传输模块、数据存储模块、时钟芯片、单片机及电源A；电源A分别与单片机和辐射监测模块电连接，单片机分别与辐射监测模块、GPS定位模块、时钟芯片、GPRS数据传输模块及数据存储模块电连接。本实用新型功耗低、体积小、操作灵活简单，能远程检测指定飞行路线下的辐射环境剂量率和累积剂量率，而且一次起飞能对四个不同位置的大气气溶胶进行采样。解决了现有的固定式核辐射检测及采样装置不便于移动，或需要人员携带进入辐射区域进行检测和采样的弊端。

Description

机载核辐射环境检测及采样装置

技术领域

本实用新型涉及核辐射环境检测及采样设备，特别是一种机载核辐射环境检测及采样装置。

背景技术

核工业的一些生产环节及核事故等都会向周围环境释放放射性核素，放射性核素会释放出不同射线。核辐射检测装置是用来检测各种放射线的辐射剂量率或累积剂量率的仪器，检测的射线种类包括：α、β、γ、X射线中的一种或多种。

当放射性核素被大气中的悬浮物吸附时，会形成放射性气溶胶。放射性气溶胶的空气动力学直径小，具有不易沉降的特点，可长时间悬浮在空气中。放射性气溶胶主要通过人的呼吸作用而进入人体，并对人体造成内照射。进入人体的放射性核素不易排出，即使人员离开辐射区域与环境，但进入体内的放射性核素仍会对机体造成持续性的辐射（特别是长寿命α放射性核素）。因此，避免人员吸入放射性气溶胶显示尤为重要。

通过采集核事故周围辐射环境中的放射性气溶胶样本，经过分析可知核事故释放的放射性核素种类、粒径、浓度等信息。这些信息可用于评估辐射环境对工作人员的危害程度，进而对核事故的应急决策提供依据。现有的用于大气气溶胶采样的装置多为固定式，具有采样流量大，长时间连续采样的优点，但体积和重量大，移动不方便，采样高度限制在地面附近。

对于一些突发的核事故应急处理，往往需要工作人员携带相关仪器进行辐射检测和气溶胶采样。对辐射环境不了解的情况下，工作人员可能接受超过剂量限值的辐射。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，而提供一种机载核辐射环境检测及采样装置。它不但能远程检测指定飞行路线下的辐射环境剂量率和累积剂量率，而且一次起飞能对四个不同位置的大气气溶胶进行采样。该装置功耗低、体积小、操作灵活简单，解决了现有的固定式核辐射检测及采样装置不便于移动，或需要人员携带进入辐射区域进行检测和采样的弊端。

本实用新型的技术方案是：

机载核辐射环境检测及采样装置，包括飞行器、箱体及设在箱体内的核辐射监测组件；箱体固定安装在飞行器下端；核辐射监测组件包括辐射监测模块、GPS定位模块、GPRS数据传输模块、数据存储模块、时钟芯片、单片机及电源A；电源A分别与单片机和辐射监测模块电连接，单片机分别与辐射监测模块、GPS定位模块、时钟芯片、GPRS数据传输模块及数据存储模块电连接。

本实用新型进一步的技术方案是：还包括气溶胶采样组件，气溶胶采样组件包括有滤膜、滤膜采样夹、齿条、滑槽、齿轮、步进电机、控制器、遥控指令接收器、遥控指令发射器及电源B；滤膜设在滤膜采样夹内，滤膜采样夹固接在齿条的端部，齿条活动安装在滑槽内，滑槽固定安装在箱体的内壁上，步进电机固定安装在箱体内壁上，齿轮固接在步进电机的电机轴上，并与齿条相啮合，电源B分别与步进电机和控制器电连接，控制器与遥控指令接收器电连接，遥控指令接收器与遥控指令发射器相匹配并以通信方式连接；

箱体上设有供滤膜采样夹通过的孔。

本实用新型再进一步的技术方案是：箱体外壁上设有用于遮住孔的柔性密封膜,柔性密封膜仅上边缘固定在箱体外壁上。

本实用新型更进一步的技术方案是：步进电机的数量有两台，分别固定在箱体内部相对的两壁面上，相应的，齿条、滑槽及齿轮的数量各有两个，滤膜采样夹及滤膜的数量各有四个，四个滤膜采样夹分别固接在两条齿条的两端。

本实用新型更进一步的技术方案是：飞行器包括有机架、起落支架、无刷电机、螺旋桨、电子调速器、集成飞行控制器、无线遥控器、无线接收器及电源C；起落支架固定安装在机架下端；无刷电机、电子调速器、集成飞行控制器、无线接收器及电源C均安装在机架上；螺旋桨与无刷电机的电机轴关联；无线接收器与无线遥控器相匹配并以通信方式连接；电源C与集成飞行控制器电连接,集成飞行控制器分别与无线接收器和电子调速器电连接，电子调速器与无刷电机电连接；

箱体固接在机架下端。

本实用新型更进一步的技术方案是：机架包括有上盖板、下底板和横臂；下底板与起落支架固定连接，上盖板、横臂、下底板依次固定连接成整体，所述横臂有四条，呈十字形分布，四个无刷电机分别安装在各条横臂的端部；

箱体固接在下底板的下端。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1、核辐射监测组件集成在飞行器上，通过操控飞行器能实现一定高度、一定空间位置内的放射线剂量和剂量率的测量，其探测灵敏度高，精度高，能量响应特性好。

2、核辐射监测装置包含有GPS定位模块和GPRS数据传输模块。GPS定位模块可以实时采集飞行器的经纬度、海拔高度等轨迹和坐标信息。GPRS数据传输模块可将辐射剂量数据和位置数据实时传输到安装有无线串口软件并联网的PC机上。结合辐射剂量数据和位置数据便可绘制出飞行轨迹中辐射剂量的分布情况。

3、飞行器上还集成有气溶胶采样组件，能实现大气气溶胶的采样，气溶胶采样组件采用被动式采样方式，利用螺旋桨转动的产生的风及飞行时产生的风诱导空气通过滤膜，无需额外安装气体采样泵，节省电力，飞行器落地后，通过对滤膜进行分析，可得知放射性污染核素的种类。

3、箱体内设有四个滤膜采样(每个滤膜采样夹内均装有滤膜),通过控制步进电机可使其中任意一个滤膜采样夹从箱体内伸出，采集固定高度、固定空间区域的大气气溶胶，采集完成后再通过控制步进电机使滤膜采样夹缩回箱体内。

4、箱体外壁上设有用于遮住孔的柔性密封膜，当滤膜采样夹未从箱体内伸出时，其粘附在箱体外壁上，防止灰尘进入箱体内影响采样准确性。

5、综上所述，本装置能对未知的辐射环境进行一个初步探测，为工作人员进入危险辐射区提供决策参考。

以下结合图和实施例对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中箱体的结构示意图；

图3为气溶胶采样组件在箱体内的安装位置示意图；

图4为图3的A-A剖视图；

图5为气溶胶采样组件及核辐射监测组件在箱体内的安装位置示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1-4所示，机载核辐射环境检测及采样装置，包括飞行器、箱体10、气溶胶采样组件、设在箱体10内的核辐射监测组件。

飞行器包括有机架1、起落支架2、无刷电机3、螺旋桨4、电子调速器5、集成飞行控制器6、无线遥控器7、无线接收器8及电源C9。机架1包括有上盖板1-1、下底板1-2和横臂1-3；下底板与起落支架2固定连接，上盖板、横臂、下底板依次固定连接成整体，所述横臂有四条，呈十字形分布，无刷电机3有四个，分别安装在各条横臂的端部。起落支架2固定安装在下底板1-2的下端。电子调速器5、集成飞行控制器6、无线接收器8及电源C9均安装在机架1上。螺旋桨4与无刷电机3的电机轴关联；无线接收器8与无线遥控器7相匹配；电源C9与集成飞行控制器6电连接,集成飞行控制器6分别与无线接收器8和电子调速器5电连接，电子调速器5与无刷电机3电连接。

箱体10固接在机架1下底板1-2的下端。箱体10上设有供滤膜采样夹21通过的孔10-1。

核辐射监测组件包括辐射监测模块11、GPS定位模块12、GPRS数据传输模块13、数据存储模块14、时钟芯片15、单片机16及电源A17；电源A17分别与单片机16和辐射监测模块11电连接，单片机16分别与辐射监测模块11、GPS定位模块12、时钟芯片15、GPRS数据传输模块13及数据存储模块14电连接。辐射监测模块11、GPS定位模块12、GPRS数据传输模块13、数据存储模块14、时钟芯片15、单片机16及电源A17均安装在箱体10内，辐射监测模块11的探针从箱体内穿出。

气溶胶采样组件包括有滤膜、滤膜采样夹21、齿条22、滑槽23、齿轮24、步进电机25、控制器26、遥控指令接收器27、遥控指令发射器28及电源B29；滤膜设在滤膜采样夹21内，滤膜采样夹21固接在齿条22的端部，齿条22活动安装在滑槽23内，滑槽23固定安装在箱体10的内壁上，步进电机25固定安装在箱体10内壁上，齿轮24固接在步进电机25的电机轴上，并与齿条22相啮合，电源B29分别与步进电机25和控制器26电连接，控制器26与遥控指令接收器27电连接，遥控指令接收器27与遥控指令发射器28相匹配并以通信方式连接。

飞行器飞行时，空气流动经过滤膜，空气动力学直径较大的放射性颗粒物会被过滤到滤膜上。

优选，箱体10外壁上设有用于遮住孔10-1的柔性密封膜30,柔性密封膜30仅上边缘固定在箱体10外壁上。

优选，步进电机25的数量有两台，分别固定在箱体10内部相对的两壁面上，相应的，齿条22、滑槽23及齿轮24的数量各有两个，滤膜采样夹21及滤膜的数量各有四个，四个滤膜采样夹21分别固接在两条齿条22的两端。

简述本实用新型的使用：

操作人员手持无线遥控器7将飞行器升空到要检测放射线剂量和剂量率的空间。辐射监测模块11通过其位于箱体10外的探针测出辐射剂量数据，时钟芯片15同时产生时间信息，GPS定位模块12同时产生位置数据，单片机16将相应时间信息的辐射剂量数据和位置数据实时存储到数据存储模块14中，单片机16同时控制GPRS数据传输模块13将相应时间信息的辐射剂量数据和位置数据实时地面PC终端上。结合辐射剂量数据和位置数据便可绘制出飞行轨迹中辐射剂量的分布情况。

若要对大气气溶胶进行采样，由操作人员手持无线遥控器7将飞行器飞至需要采样的空间，通过遥控指令发射器28向遥控指令接收器27发射相应的信号，控制器26接收该信号后控制步进电机25正或反转，进而将滤膜采样夹21从箱体10内送出，采样完成后，步进电机25反或正转，将滤膜采样夹21缩回箱体10。

待本装置落地后,取出滤膜采样夹21中的滤膜，对滤膜进行检测可知放射性污染核素的种类。

Claims (6)

1.机载核辐射环境检测及采样装置，包括飞行器，其特征是：其还包括箱体(10)及设在箱体(10)内的核辐射监测组件；箱体(10)固定安装在飞行器下端；核辐射监测组件包括辐射监测模块(11)、GPS定位模块(12)、GPRS数据传输模块(13)、数据存储模块(14)、时钟芯片(15)、单片机(16)及电源A(17)；电源A(17)分别与单片机(16)和辐射监测模块(11)电连接，单片机(16)分别与辐射监测模块(11)、GPS定位模块(12)、时钟芯片(15)、GPRS数据传输模块(13)及数据存储模块(14)电连接。

2.如权利要求1所述的机载核辐射环境检测及采样装置，其特征是：其还包括气溶胶采样组件，气溶胶采样组件包括有滤膜、滤膜采样夹(21)、齿条(22)、滑槽(23)、齿轮(24)、步进电机(25)、控制器(26)、遥控指令接收器(27)、遥控指令发射器(28)及电源B(29)；滤膜设在滤膜采样夹(21)内，滤膜采样夹(21)固接在齿条(22)的端部，齿条(22)活动安装在滑槽(23)内，滑槽(23)固定安装在箱体(10)的内壁上，步进电机(25)固定安装在箱体(10)内壁上，齿轮(24)固接在步进电机(25)的电机轴上，并与齿条(22)相啮合，电源B(29)分别与步进电机(25)和控制器(26)电连接，控制器(26)与遥控指令接收器(27)电连接，遥控指令接收器(27)与遥控指令发射器(28)相匹配并以通信方式连接；

箱体(10)上设有供滤膜采样夹(21)通过的孔(10-1)。

3.如权利要求2所述的机载核辐射环境检测及采样装置，其特征是：箱体(10)外壁上设有用于遮住孔(10-1)的柔性密封膜(30),柔性密封膜(30)仅上边缘固定在箱体(10)外壁上。

4.如权利要求3所述的机载核辐射环境检测及采样装置，其特征是：步进电机(25)的数量有两台，分别固定在箱体(10)内部相对的两壁面上，相应的，齿条(22)、滑槽(23)及齿轮(24)的数量各有两个，滤膜采样夹(21)及滤膜的数量各有四个，四个滤膜采样夹(21)分别固接在两条齿条(22)的两端。

5.如权利要求1-4中任一项所述的机载核辐射环境检测及采样装置，其特征是：飞行器包括有机架(1)、起落支架(2)、无刷电机(3)、螺旋桨(4)、电子调速器(5)、集成飞行控制器(6)、无线遥控器(7)、无线接收器(8)及电源C(9)；起落支架(2)固定安装在机架(1)下端；无刷电机(3)、电子调速器(5)、集成飞行控制器(6)、无线接收器(8)及电源C(9)均安装在机架(1)上；螺旋桨(4)与无刷电机(3)的电机轴关联；无线接收器(8)与无线遥控器(7)相匹配并以通信方式连接；电源C(9)与集成飞行控制器(6)电连接,集成飞行控制器(6)分别与无线接收器(8)和电子调速器(5)电连接，电子调速器(5)与无刷电机(3)电连接；

箱体(10)固接在机架(1)下端。

6.如权利要求5所述的机载核辐射环境检测及采样装置，其特征是：机架(1)包括有上盖板(1-1)、下底板(1-2)和横臂(1-3)；下底板与起落支架(2)固定连接，上盖板、橫臂、下底板依次固定连接成整体，所述横臂有四条，呈十字形分布，四个无刷电机(3)分别安装在各条横臂的端部；

箱体(10)固接在下底板(1-2)的下端。