一种无人机伽马能谱测量系统的制作方法

1.本发明涉及伽马能谱测量技术领域、无人机技术领域，更具体地涉及一种无人机伽马能谱测量系统。


背景技术：

2.目前在川西地区铀矿调查中，若采用传统方式派遣人员携便携式设备进行摸底勘查，其工作效率低，人力资源投入大，加之川西气候条件恶劣，正常工作时间较短；若采用车载伽马能谱测量具有较高的工作效率，但是在地形复杂车辆不能到达的区域依然会存在盲区；若采用有人直升机或固定翼飞机携航空伽马能谱仪进行测量，投入成本高，而且若出现事故容易造成人员伤亡。因此，有必要提供一种无人机伽马能谱测量系统，以克服上述问题。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种无人机伽马能谱测量系统，以解决目前在川西地区铀矿调查中，缺乏一种工作效率高、成本相对较低且能保障人员安全的测量方案的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
5.一种无人机伽马能谱测量系统，包括无人机、核辐射测量系统、通信与定位系统和地面控制系统，无人机、核辐射测量系统和通信与定位系统均与地面控制系统连接，无人机上搭载有核辐射测量系统和通信与定位系统，即无人机和核辐射测量系统通过通信与定位系统与地面控制系统进行通讯；
6.核辐射测量系统用于放射性矿产勘查航空伽马能谱测量，通信与定位系统用于无人机的定位，以及无人机与地面控制系统之间的通讯，地面控制系统用于控制无人机进行飞行勘查任务；
7.无人机包括机身、机翼、螺旋桨和防寒装置，机身与机翼连接，防寒装置包括发热腔、传热管、口型板和外壳，外壳与机翼向外的一端固定连接，外壳内底部安装有支座，支座上部开设有安装槽，安装槽内设置有电机，电机通过贯穿外壳的转轴与螺旋桨连接，发热腔设置在机身内，支座下部与口型板固定连接且贯穿口型板，转轴与口型板转动连接且贯穿口型板，口型板内设置有空腔，支座下部设置有第一连接腔，转轴设置有第二连接腔，发热腔与传热管连通，传热管通过第一连接腔与空腔连通，螺旋桨内部开设有防寒腔，空腔通过第二连接腔与防寒腔连通。
8.进一步地，传热管自机身沿机翼内部延伸至贯穿外壳与第一连接腔连通。
9.进一步地，螺旋桨向上设置以提供向上的升力。
10.进一步地，机翼有四个，即螺旋桨有四个。
11.进一步地，四个机翼分布在机身的四个角。
12.进一步地，机翼的底面向下设置有支撑脚。
13.进一步地，核辐射测量系统包括核信号采集单元和高速数字能谱仪，核信号采集
单元搭载在无人机上，高速数字能谱仪安装在地面控制系统。
14.进一步地，核信号采集单元为碘化钠探测器或溴化铈探测器。
15.进一步地，无人机的正面设置有摄像头。
16.进一步地，摄像头外侧安装有led探照灯。
17.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过无人机搭载核辐射测量系统进行放射性矿产勘查航空伽马能谱测量，使用无人机的成本相对较低，且能有效保障人员安全，工作效率也相对较高；通过防寒装置让螺旋桨可以在高空寒冷的环境下继续正常工作，一定程度上让无人机整体保持在一定温度，可以不受寒冷环境的影响，正常执行飞行勘查任务。
附图说明
18.图1为本发明的一种无人机伽马能谱测量系统的无人机的结构示意图。
19.图2为本发明的一种无人机伽马能谱测量系统的无人机的正面的结构示意图。
20.图3为本发明的一种无人机伽马能谱测量系统的无人机的防寒装置的结构示意图。
21.图4为本发明的一种无人机伽马能谱测量系统的无人机的防寒腔的示意图。
22.图5为本发明的一种无人机伽马能谱测量系统的无人机的口型板的结构示意图。
23.图6为本发明的一种无人机伽马能谱测量系统的无人机的热气循环的示意图。
24.图7为本发明的一种无人机伽马能谱测量系统的无人机的防寒进气腔和防寒回气腔的示意图。
25.图8为本发明的一种无人机伽马能谱测量系统的无人机的螺旋桨与开口的放大示意图。
26.附图标记：1为机身，2为机翼，3为螺旋桨，4为传热管，5为口型板，6为外壳，7为支座，8为电机，9为转轴，10为空腔，11为第一连接腔，12为第二连接腔，13为防寒腔，14为支撑脚，15为核信号采集单元，16为摄像头，17为led探照灯，18为进气管，19为回气管，20为第一进气腔，21为第一回气腔，22为左半腔，23为右半腔，24为第二进气腔，25为第二回气腔，26为防寒进气腔，27为防寒回气腔，28为贯穿孔，29为圆环，30为支撑臂，31为开口，32为发热丝。
具体实施方式
27.下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
28.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
29.下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出
创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
30.请参阅图1至图8，图中所示者为本发明所选用的实施例结构，此仅供说明之用，在专利申请上并不受此种结构的限制。
31.实施例一
32.如图1、图2、图3和图4所示，一种无人机伽马能谱测量系统，包括无人机、核辐射测量系统、通信与定位系统和地面控制系统，无人机、核辐射测量系统和通信与定位系统均与地面控制系统连接，无人机上搭载有核辐射测量系统和通信与定位系统，即无人机和核辐射测量系统通过通信与定位系统与地面控制系统进行通讯；
33.核辐射测量系统用于放射性矿产勘查航空伽马能谱测量，通信与定位系统用于无人机的定位，以及无人机与地面控制系统之间的通讯，地面控制系统用于控制无人机进行飞行勘查任务；
34.无人机包括机身1、机翼2、螺旋桨3和防寒装置，机身1与机翼2连接，防寒装置包括发热腔、传热管4、口型板5和外壳6，外壳6与机翼2向外的一端固定连接，外壳6内底部安装有支座7，支座7上部开设有安装槽，安装槽内设置有电机8，电机8通过贯穿外壳6的转轴9与螺旋桨3连接，发热腔设置在机身1内，支座7下部与口型板5固定连接且贯穿口型板5，转轴9与口型板5转动连接且贯穿口型板5，口型板5内设置有空腔10，支座7下部设置有第一连接腔11，转轴9设置有第二连接腔12，发热腔与传热管4连通，传热管4通过第一连接腔11与空腔10连通，螺旋桨3内部开设有防寒腔13，空腔10通过第二连接腔12与防寒腔13连通。
35.传热管4自机身1沿机翼2内部延伸至贯穿外壳6与第一连接腔11连通。
36.螺旋桨3向上设置以提供向上的升力。机翼2有四个，即螺旋桨3有四个。四个机翼2分布在机身1的四个角。机翼2的底面向下设置有支撑脚14。
37.核辐射测量系统包括核信号采集单元15和高速数字能谱仪，核信号采集单元15搭载在无人机上，高速数字能谱仪安装在地面控制系统。
38.核信号采集单元15为碘化钠探测器或溴化铈探测器。
39.无人机的正面设置有摄像头16。摄像头16外侧安装有led探照灯17。
40.实施例二
41.实施例二为实施例一的进一步优化。
42.如图6和图7所示，传热管4包括进气管18和回气管19，第一连接腔11包括第一进气腔20和第一回气腔21，空腔10包括左半腔22和右半腔23，第二连接腔12包括第二进气腔24和第二回气腔25，防寒腔13包括防寒进气腔26和防寒回气腔27，发热腔的出气口、进气管18、第一进气腔20、右半腔23、第二进气腔24和防寒进气腔26依次连通，即形成热气输送通道；发热腔的回气口、回气管19、第一回气腔21、左半腔22、第二回气腔25和防寒回气腔27依次连通，即形成热气回气通道；防寒进气腔26与防寒回气腔27连通，即形成热气循环。
43.其中，发热腔内置有发热丝32，通过发热丝32产生热气，其基本原理类似于吹热风的吹风筒。螺旋桨3为两叶或三叶螺旋桨3。
44.如图5所示，口型板5的上部和下部均开设有贯穿孔28。转轴9和支座7下部分别通过贯穿孔28贯穿口型板5的上部和下部，且贯穿处设置有密封垫。
45.实施例三
46.实施例三为实施例二的进一步优化。
47.如图1所示，螺旋桨3外侧设置有圆环29，圆环29环绕着螺旋桨3，即螺旋桨3位于圆环29内侧，外壳6的外表面设置有三个支撑臂30，三个支撑臂30均匀分布在外壳6的外表面，支撑臂30一端与外壳6固定连接，另一端与圆环29底侧固定连接，且三个支撑臂30均匀分布在圆环29底侧，即相邻支撑臂30的夹角为120度。
48.如图8所示，圆环29内侧壁开设有开口31，开口31沿圆环29内侧分布，即开口31为环形，螺旋桨3远离电机8的一端伸入开口31，圆环29内部设置有发热丝32，发热丝32沿圆环29分布，开口31上下两侧均设置有发热丝32，即发热丝32位于螺旋桨3伸入开口31的部分的上方和下方，螺旋桨3采用导热的金属材料制作而成，如铁、铁合金、钢等金属。
49.实施例四
50.实施例四为实施例三的进一步优化。
51.核辐射测量系统还包括安装在地面控制系统的伽玛能谱测量与分析软件系统。
52.伽玛能谱测量与分析软件系统的技术参数如下：
53.谱漂：≤
±
1道/8小时@1024道，系统自动选择特征峰稳谱；
54.能量刻度：天然u、th、k核素多峰自动刻度(无需放射源)，可添加137cs、60co等核素特征峰；
55.感兴趣区(roi)：可设定放射性核素种类，可添加roi的数量；
56.可识别出214bi、208t l、40k、137cs、60co等核素；
57.可实现能谱曲线到剂量转换计算功能；
58.可实现剂量填图、核素填图功能，并具备数据回放功能；
59.具备自动测量与人工测量模式，并可切换。
60.核信号采集单元15的技术参数如下：
61.探头：碘化钠(nai)晶体或溴化铈(cebr3)晶体；
62.探测器系统能量分辨率(@662kev全能峰)：fwhm≤7.5％；
63.伽玛射线能量范围：30kev～3.0mev；
64.能量补偿gm管，剂量率范围：10nsv/h～0.1sv/h。
65.高速数字能谱仪的技术参数如下：
66.能谱测量道：1024/2048道，可自由切换；
67.能谱探测器设有独立的总道测量；
68.具备快慢双通梯形成形器，快通道成形时间：不高于120ns，慢通道成形时间：0.75us至18us，0.75us步进可调，共24种；
69.模拟带宽大于50mhz，硬件增益调节范围：1～16，调节分辨率为14bit；软件增益调节范围：1～65535；
70.自带数字式上升时间甄别功能，可软件使能或禁止；
71.可输出原始脉冲信号、梯形成形信号及谱线数据，并自动存贮视频影像、谱图数据；
72.支持数据通信接口如：usb2.0，uart，rs485，rs232，can2.0b易于与地面数据中心进行数据双向交互；
73.测量时间：1～65535秒，可任意设定；
74.非线性：积分非线性≤0.01％，微分非线性≤0.2％。
75.通信与定位系统可采用gps定位或北斗定位，可采用无线通信。
76.使用过程如下：
77.通过地面控制系统控制无人机飞行，飞行时，通过核信号采集单元15进行勘查；通过摄像头16和led探照灯17，观察附近环境；通过防寒装置对螺旋桨3内部通入热气，使得螺旋桨3不受寒冷环境影响，进一步使用圆环29内的发热丝32对螺旋桨3进行防寒，有效防止螺旋桨3发生凝霜，发生导致螺旋桨3不能正常工作的情况；通过高速数字能谱仪和伽玛能谱测量与分析软件系统对核信号采集单元15采集的信号进行分析处理。
78.以上所述实施例是用以说明本发明，并非用以限制本发明，所以举例数值的变更或等效元件的置换仍应隶属本发明的范畴。
79.由以上详细说明，可使本领域普通技术人员明了本发明的确可达成前述目的，实已符合专利法的规定。
80.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。