三維空間γ放射源定位搜尋裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種放射源探測(cè)裝置，尤其涉及一種多組合探測(cè)器尋找放射源的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]放射源是采用放射性物質(zhì)制成的輻射源的通稱。放射源按所釋放射線的類型可分為α放射源、g放射源、γ放射源和中子源等;按照放射源的封裝方式可分為密封放射源和非密封放射源。
[0003]放射源發(fā)射出來的射線具有一定的能量，它可以破壞細(xì)胞組織，從而對(duì)人體造成傷害。當(dāng)人受到大量射線照射時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生諸如頭昏乏力，食欲減退，惡心，嘔吐等癥狀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)體損傷，甚至可能導(dǎo)致死亡。
[0004]由于其對(duì)人體有一定的危害，所以未知區(qū)域中放射源的尋找，就無法通過人來實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在探尋放射源以及確定放射源位置的方法，主要通過以下幾種方法:
1.利用機(jī)器人攜帶攝像頭的方法進(jìn)行尋找，這樣設(shè)備成本較高，設(shè)備體積大、笨重，移動(dòng)不靈活；
2.采用單一探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)器旋轉(zhuǎn)次數(shù)太多，導(dǎo)致測(cè)量時(shí)間過長(zhǎng)，精確度低，而且只能確定水平位置，無法確定高度位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就在于提供一種解決上述問題，成本低廉，體積小巧，能對(duì)放射源的位置進(jìn)行精確定位，定位速度快、精度高、操作簡(jiǎn)單的多組合探測(cè)器尋找放射源的裝置。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的:
一種三維空間γ放射源定位搜尋裝置，包括上位機(jī)和平臺(tái)底座，平臺(tái)底座上豎直設(shè)有一帶刻度的支撐桿，所述支撐桿上設(shè)有一能上下移動(dòng)的圓形托盤，所述托盤表面同軸設(shè)有一旋轉(zhuǎn)臺(tái)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)上表面設(shè)有探測(cè)器組，所述探測(cè)器組由數(shù)個(gè)沿托盤徑向均勻分布的探測(cè)器構(gòu)成；
所述平臺(tái)底座能水平移動(dòng)、控制圓形托盤上下移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)臺(tái)的水平旋轉(zhuǎn)；
支撐桿內(nèi)設(shè)有一運(yùn)動(dòng)控制單元，所述運(yùn)動(dòng)控制單元與探測(cè)器組相連，采集探測(cè)器的探測(cè)計(jì)數(shù)和探測(cè)方向角發(fā)送至上位機(jī)，由上位機(jī)處理后收取上位機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制命令，控制平臺(tái)底座運(yùn)動(dòng)。
[0007]作為優(yōu)選:所述托盤上設(shè)有方位和刻度，探測(cè)器為多個(gè)，其中一個(gè)探測(cè)器為I號(hào)探測(cè)器，對(duì)準(zhǔn)正北方向。
[0008]一種三維空間γ放射源定位搜尋方法，探測(cè)放射源的水平位置，包括以下步驟:
I)將三維空間γ放射源定位搜尋裝置放置在探測(cè)區(qū)域內(nèi)，移動(dòng)托盤至支撐桿一預(yù)設(shè)高度，探測(cè)器組中探測(cè)器為N個(gè)，依次編號(hào)為I號(hào)探測(cè)器到N號(hào)探測(cè)器，其中I號(hào)探測(cè)器中心線對(duì)準(zhǔn)托盤正北方向，各探測(cè)器中心線與正北方向在順時(shí)針上的夾角，為各探測(cè)器的探測(cè)方位角Θ ;
2)通過旋轉(zhuǎn)探測(cè)器組掃描水平空間，探測(cè)器組水平掃描旋轉(zhuǎn)測(cè)量M次，每次旋轉(zhuǎn)角度為w(w=360° /(NXM)，即可獲取水平一周不同探測(cè)方位角上的探測(cè)計(jì)數(shù)率，以探測(cè)方位角Θ為橫軸，對(duì)應(yīng)角度上的探測(cè)計(jì)數(shù)率為縱軸的方位角-計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)譜線，計(jì)算得到最大探測(cè)計(jì)數(shù)率的探測(cè)方向角θ_，具體包括以步驟:
Α.初始位置探測(cè)器組探測(cè)一次，上位機(jī)獲取到N個(gè)探測(cè)方位角的探測(cè)計(jì)數(shù)率并保存；
B.將探測(cè)器組順時(shí)針旋轉(zhuǎn)M-1次，每旋轉(zhuǎn)一次獲取到N個(gè)探測(cè)方位角的探測(cè)計(jì)數(shù)率并保存，總共獲取到MXN個(gè)探測(cè)方位角的探測(cè)計(jì)數(shù)率
C.形成方位角-計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)譜線，計(jì)算得到最大探測(cè)計(jì)數(shù)率的探測(cè)方向角θ_;
3)以托盤中心為原點(diǎn)O，正北方向?yàn)榭v軸，正東方向?yàn)闄M軸，以tan(90-θ_)為斜率過原點(diǎn)O做直線La;
4)把移動(dòng)平臺(tái)沿著橫軸移動(dòng)數(shù)米到點(diǎn)C，重復(fù)步驟2)，得到對(duì)應(yīng)最大計(jì)數(shù)率探測(cè)方位角α，以tan (90-α )為斜率，過C點(diǎn)做直線Lb;
5)直線La和直線Lb的交點(diǎn)D為預(yù)測(cè)放射源水平位置α為放射源的方向；若線段CD大于0.5米，則選取線段⑶中間點(diǎn)作為新的原點(diǎn)，重復(fù)步驟2)、3);
若線段CD小于0.5米則終止搜尋，視C點(diǎn)位置為探測(cè)器的水平位置。
[0009]作為優(yōu)選:探測(cè)放射源的高度位置，包括以下步驟:
O當(dāng)線段⑶小于0.5米后，使I號(hào)探測(cè)器中心線對(duì)應(yīng)直線Lb，上下移動(dòng)托盤，每等距離移動(dòng)一次，記錄I號(hào)探測(cè)器的探測(cè)計(jì)數(shù)率和其對(duì)應(yīng)的高度值；
2)以高度為橫坐標(biāo)，探測(cè)計(jì)數(shù)率為縱坐標(biāo)，建立高度-探測(cè)器計(jì)數(shù)率的統(tǒng)計(jì)譜線，求出探測(cè)計(jì)數(shù)率最大點(diǎn)對(duì)應(yīng)的高度，即對(duì)應(yīng)放射源在空間上的高度位置。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:托盤位于平臺(tái)底座上的支撐桿上，平臺(tái)底座能水平移動(dòng)，托盤能在支撐桿上面上下移動(dòng)，通過上位機(jī)控制，托盤能在空間范圍內(nèi)的水平位置和高度位置任意移動(dòng)，便于更精確的查找放射源，確定放射源的水平位置和高度位置。[0011 ] 托盤上設(shè)有方位和刻度，托盤上的方位，始終與地球物理方位保持一致。
[0012]本發(fā)明放射源的水平位置尋找方法為:
每次利用探測(cè)器組來進(jìn)行探測(cè)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)一次旋轉(zhuǎn)一定角度再計(jì)數(shù)一次，角度有限制，則旋轉(zhuǎn)數(shù)次后，得到一周內(nèi)均勻分布的多個(gè)計(jì)數(shù)，再擬合成函數(shù)，并求出對(duì)應(yīng)最大探測(cè)計(jì)數(shù)率的探測(cè)方向角Θ 這種方法可以簡(jiǎn)單的獲得多個(gè)計(jì)數(shù)，相比一個(gè)探測(cè)器能節(jié)省大量的時(shí)間，且得到的數(shù)據(jù)精確。
[0013]找到對(duì)應(yīng)最大探測(cè)計(jì)數(shù)率的探測(cè)方向角Θ _;以tan (90- Θ )為斜率做直線，移動(dòng)平臺(tái)沿X軸移動(dòng)到一點(diǎn)、計(jì)數(shù)、找到對(duì)應(yīng)最大計(jì)數(shù)率探測(cè)方位角α，以tan (90-α)為斜率做直線，在兩直線交點(diǎn)和移動(dòng)平臺(tái)所在位置的之間取一點(diǎn)再次為圓心，并移動(dòng)平臺(tái)至此；重復(fù)計(jì)數(shù)，逐步逼近放射源位置。
[0014]同理，本發(fā)明放射源的高度位置尋找方法為，通過探測(cè)器在不同高度探測(cè)計(jì)數(shù)率，探測(cè)計(jì)數(shù)率最大點(diǎn)對(duì)應(yīng)的高度，即對(duì)應(yīng)著放射源在空間上的高度位置。
[0015]本發(fā)明公開的三維空間γ放射源定位搜尋裝置及方法，采用多探測(cè)器組成的空間輻射掃描探測(cè)裝置，掃描空間輻射獲取放射源的方位，并估計(jì)放射源的位置，然后放射源搜索迭代算法控制搜尋裝置不斷靠近放射源，從而實(shí)現(xiàn)三維空間放射源的精確定位，在水平方向上離放射源的位置誤差不超過10cm。而且測(cè)量時(shí)間相比一個(gè)探測(cè)器來測(cè)量的時(shí)間短。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明功能原理圖圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖1中托盤結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為實(shí)施例1中得到直線A、直線B的原理圖。
[0017]圖中:1、平臺(tái)底座；2、支撐桿；3、托盤；4、旋轉(zhuǎn)臺(tái)；5、探測(cè)器組。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0019]實(shí)施例1:參見圖1到圖4，一種三維空間γ放射源定位搜尋裝置，包括上位機(jī)和平臺(tái)底座1，平臺(tái)底座I上豎直設(shè)有一帶刻度的支撐桿2，所述支撐桿2上設(shè)有一能上下移動(dòng)的圓形托盤3，所述托盤3表面同軸設(shè)有一旋轉(zhuǎn)臺(tái)4、旋轉(zhuǎn)臺(tái)4上表面設(shè)有探測(cè)器組5，所述探測(cè)器組5由數(shù)個(gè)沿托盤3徑向均勻分布的探測(cè)器構(gòu)成；
所述平臺(tái)底座I能水平移動(dòng)、控制圓形托盤3上下移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)臺(tái)4的水平旋轉(zhuǎn)；支撐桿2內(nèi)設(shè)有一運(yùn)動(dòng)控制單元，所述運(yùn)動(dòng)控制單元與探測(cè)器組5相連，采集探測(cè)器的探測(cè)計(jì)數(shù)和探測(cè)方向角發(fā)送至上位機(jī)，由上位機(jī)處理后收取上位機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制命令，控制平臺(tái)底座I運(yùn)動(dòng)。
[0020]所述托盤3上設(shè)有方位和刻度，探測(cè)器為8個(gè)，其中一個(gè)探測(cè)器為I號(hào)探測(cè)器，對(duì)準(zhǔn)正北方向。
[00