[发明专利]一种放射源智能搜寻器及其工作方法

权利要求书

1.一种放射源智能搜寻器，其特征是：包括飞行器、辐射剂量率探测器、放射源位置灵敏探测器、信号处理分析模块、远程通讯模块、红外雷达、视频摄像头、锂电池组、监视控制模块；

所述飞行器由4个螺旋桨、飞行控制模块、高速电机及设备运载台架组成，飞行控制模块进行飞行模式控制，包括飞行高度、飞行速度和飞行方向；高速电机通过轴承和齿轮组合连接螺旋桨提供飞行动力，设备运载台架用于安装固定辐射剂量率探测器、放射源位置灵敏探测器、信号处理分析模块、远程通讯模块、红外雷达、视频摄像头、锂电池组，设备运载台架上安装报警灯；

所述辐射剂量率探测器包括辐射探测元件、信号前置放大电路和金属探测器壳体，其中辐射探测元件采用常温半导体进行环境γ辐射剂量率实时测量，信号前置放大电路进行辐射信号的放大处理，并将信号发送给信号处理分析模块，金属探测器壳体进行电磁屏蔽和环境防护；

所述放射源位置灵敏探测器包括探测元件阵列、光电转换器件阵列、多路信号前置放大模块、准直器和金属探测器壳体组成，探测元件阵列采用LaBr₃探测元件阵列，内部各个晶体相互独立并配置光隔离涂层；光电转换器件阵列采用硅光电管阵列和LaBr₃探测元件阵列耦合进行辐射测量和光电转换，每个硅光电管和探测元件一一对应，多路信号前置放大模块同时放大处理所有硅光电管输出信号，并将信号发送给信号处理分析模块，准直器采用钨合金并配置锥形孔进行辐射探测区域定向，金属探测器壳体进行电磁屏蔽和环境防护；

所述远程通讯模块使用基于TCP/IP协议的无线通讯模块，从信号处理分析模块读取通讯数据并对外发送，进行测量剂量率、飞行器视野信息、设备工作参数的实时通讯，并在放射源定位时实时传输放射源位置测量二维信息，远程通讯模块也为人工控制飞行器提供通讯接口；

所述红外雷达设置于飞行器上下左右前后共6个方向上，红外雷达实时探测飞行器周围障碍物信息，当某一方向的红外雷达探测到障碍物时，将触发报警信息发送给信号处理分析模块；

所述视频摄像头悬挂式安装于飞行器底部中央位置，视频摄像头默认拍摄飞行正前方，并支持360度自由旋转、自动调焦和缩放；

所述信号处理分析模块进行各个信号的处理分析与控制，包括辐射剂量率探测信号、放射源位置灵敏探测信号、红外雷达和视频摄像信号、飞行控制信号和远程通讯信息；

所述监视控制模块包括无线通讯器、飞行器控制手柄、装有监控软件的手提电脑，无线通讯器用于接收无线信号并发送给手提电脑；飞行器控制手柄用于手动控制模式对飞行器飞行进行人工控制，其通过连接手提电脑后通过无线通讯器发送控制指令，手提电脑实时显示辐射剂量率测量结果、放射源二维位置图、摄像头视频信号和搜寻器工作参数数据；

所述锂电池组给信号处理分析模块和飞行器提供低压直流工作电源；

所述信号处理分析模块分别与视频摄像头、红外雷达、放射源位置灵敏探测器、辐射剂量率探测器、飞行控制模块、远程通讯模块连接通讯，远程通讯模块与监视控制模块无线通讯。

2.根据权利要求1所述的放射源智能搜寻器，其特征是：所述辐射剂量率探测器的辐射探测元件采用多层能量补偿结构实现均一的能量响应，多层能量补偿结构依次由铅、锡、铁、铝、聚乙烯层叠组成，使用蒙特卡罗模拟软件结合辐射能响试验确定每种材料的厚度和开孔率。

3.一种如权利要求1所述的放射源智能搜寻器的工作方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）通过监视控制模块根据搜索区域地形特点设定飞行高度，设定搜索参数：飞行搜索范围、最大飞行速度、剂量率阈值；

（2）飞行器根据设定值开始搜索飞行，首先按照输入的搜索范围进行遍历搜索，并实时测量飞行路径上的环境剂量率水平；

（3）一旦发现异常环境剂量率点，则立刻变更搜索模式为剂量率趋向性搜索，找到飞行路径上的剂量率最大点，并在该点改变飞行路径，改变路径后的飞行高度与原先飞行高度一致，飞行方向为原先飞行方向的垂直方向，按照剂量率增大模式逐步飞行前进，并找到路径上的最大剂量率点；

（4）在最大剂量率点处使用位置灵敏探测器进行放射源位置二维图测量，找到放射源准确位置，并根据测量能谱确定核素种类，根据距离地面高度估算放射源活度；

（5）找到放射源后飞行器悬停在放射源上方并闪烁报警灯，直到控制人员切换到人工控制模式进行飞行器回收。