专利名称：水下小型耐辐射摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明属于视频监视装置领域，涉及一种水下小型耐辐射摄像装置，尤其适用于监察核电站内燃料及设备的运行情况。
背景技术：
核电所用的核燃料一旦“点燃”除产生巨大的热能被用来发电外，还释放出极强的放射性物质威胁着工作人员的人身安全。电视摄像系统是人们监察核电站内燃料及设备运行情况的重要辅助工具，它能将处于重辐射场内的事物实时显示在电视屏幕上供工作人员观察。核辐射环境是目前存在的最恶劣环境之一，在这个环境下工作的电视系统都会受到不同程度的损伤和破坏。核反应所释放的大量能量是通过冷却剂(一般为纯净水)的循环提取出来的，因此核电站内部的摄像系统大部分时间处于水下工作状态，设备必须注意防水密封。而现有技术的水下摄像机不能耐受辐射，也不能做到内置照明且体积小巧。
发明内容
本发明所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种水下小型耐辐射摄像装置，采用耐压、耐腐蚀的水密壳体，整机的壳体接口处采用O型圈密封，整机内部分隔两个各自独立密封的第一密封腔室和第二密封腔室，可以在不同的腔室内注入不同的气体或液体介质，以达到屏蔽辐射的目的，并可以通过液体介质把热量传导到壳体外壁，以满足核电站水下换料作业的视频拍摄和监视的需要。本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的
依据本发明提供的一种水下小型耐辐射摄像装置，包括壳体和装在壳体内的摄像头、 LED照明灯和电路板，所述的壳体由镜头帽、圆筒和后端盖组成，镜头帽与含铅耐辐射光学玻璃片压紧配合，通过螺纹连接到圆筒的一端，圆筒的另一端螺纹连接后端盖，后端盖连接电缆接头，电缆接头与电缆连接，四个LED照明灯均匀布置在摄像头的周围，圆筒内设有两个各自独立的第一密封腔室和第二密封腔室,摄像头、LED照明灯装在第一密封腔室内，电路板装在第二密封腔室内，第一密封腔室内注有惰性气体，含铅耐辐射光学玻璃片处装有密封圈一，镜头帽处装有密封圈二，后端盖处装有密封圈三，第一密封腔室和第二密封腔室的独立分离处装有密封圈四。本发明解决其技术问题是采取以下技术方案进一步实现
前述的壳体外设有屏蔽Y或中子辐射模块层，屏蔽Y或中子辐射模块层内设有第三密封腔室，第三密封腔室内填充有铅层或石蜡层，镜头帽更换为与屏蔽Y或中子辐射模块层适配的镜头帽，在与屏蔽Y或中子辐射模块层适配的镜头帽处装有密封圈五，在屏蔽Y 或中子辐射模块层与后端盖处装有密封圈六。前述的第一密封腔室内注有惰性气体。前述的第二密封腔室内注有硅油。本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果本发明采用CMOS摄像头，一般的耐辐射材料并不具防辐射功能，即这样的材料可承受较长时间的辐射而不破坏其性能，但它对Y射线没有衰减作用，这主要体现在光学玻璃上。由普通耐辐射光学玻璃制成的摄像镜头用于辐射场工作时，Y射线仍然可以轻易穿过光学镜头直达CMOS传感器，而辐射强度却不受很大衰减，这容易损伤CMOS传感器，从而影响整个系统的寿命。后来，耐辐射防辐射材料不断被开发，这类材料除本身具有耐辐射功能外，还对Y射线具有衰减作用。如采用对Y射线具有较强衰减功能的含铅耐辐射光学玻璃ZF7，并将其置于镜头前部，可大大降低通过光学镜头的Y射线数量，延长系统的工作寿命。本发明的结构设计除抗辐射加固外，一个关键问题是水密。我们采用端面密封与径向密封相结合的密封方式。设计了可靠的耐压、耐腐蚀的水密壳体，整机的壳体接口处采用O 型圈密封；整机内部分隔两个各自独立密封的第一密封腔室和第二密封腔室，可以在不同的腔室内注入不同的气体或液体，以达到屏蔽辐射的目的，并可以通过液体把热量传导到壳体外壁。整机的结构设计建立在光学、视频技术、电路设计、精密机械设计和工艺、材料的综合因素基础上；采用上述措施后，系统的压力试验和水下应用试验证明，本系统在IMPa 压力下的水密封性能良好。本发明安装于机械手装置的内、外套筒之间的间隙之中，伸入到反应堆内部对目标进行成像，所捕获的信息通过光电转换设备转换成电信号由电缆传输到位于核电站密闭装置外面的显示器上，即可实现在安全区域对核电站内部工作情况的现场监察，具备耐Y 射线辐射、耐中子射线辐射、耐水压、耐弱酸等基本要求，此外由于使用安装场合的条件所限，还具备小型、轻便、稳定性高等特点。本发明的具体实施方式
由以下实施例及其附图详细给出。
图I为本发明的外部结构示意图2为本发明的内部结构示意图3为本发明的可选屏蔽模块示意图4为本发明的安装位置示意图。其中1、镜头帽I丨、与屏蔽Y或中子辐射模块层适配的镜头帽2、圆筒 3、后端盖4、摄像头5、LED照明灯6、电缆7、电缆接头8、含铅耐辐射光学玻璃片9、密封圈一 10、密封圈二 11、密封圈三12、密封圈四 13、第一密封腔室14、第二密封腔室15、 电路板16、屏蔽Y或中子辐射模块层17密封圈五18、密封圈六19、第三密封腔室20、显示器21、核电站换料机22、机械手外套筒23、机械手内套筒24、水下小型耐辐射摄像装置 25、含有硼酸的水。
具体实施例方式以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。如图I 2所示的一种水下小型耐辐射摄像装置，包括壳体和装在壳体内的摄像头、LED照明灯和电路板，所述的壳体由镜头帽、圆筒和后端盖组成，壳体为耐压水密外壳， 其总长度190mm,分为Φ35ι πι的镜头帽、Φ31ι πι的圆筒和Φ 31mm的后端盖,镜头帽是可以更换的，镜头帽I与含铅耐辐射光学玻璃片(ZF7) 8压紧配合，通过螺纹连接到圆筒2的一端，圆筒的另一端螺纹连接后端盖3，后端盖连接电缆接头7，电缆接头与电缆6连接，其中电缆接头为耐压水密电缆接头，电缆为耐辐射IE级K3类低烟无卤电缆；四个高亮度的LED 照明灯5均匀布置在摄像头4的周围，摄像头采用CMOS摄像头，由于光源对摄像镜头有较大影响，为改善LED照明灯对摄像镜头的“干扰”影响，将摄像镜头贴近铅玻璃，隔断反射通道；圆筒内设有两个各自独立的第一密封腔室和第二密封腔室，摄像头、LED照明灯装在第一密封腔室内，电路板15装在第二密封腔室内，含铅耐辐射光学玻璃片处装有密封圈一 9， 镜头帽处装有密封圈二 10，后端盖处装有密封圈三11，第一密封腔室13和第二密封腔室14 的独立分离处装有密封圈四12。第一密封腔室内注有惰性气体氩气，保证镜头区域不会产生雾气。第二密封腔室内注有硅油有效的解决了水下密封与内部电路散热及绝缘的问题。 摄像头处有3_厚不锈钢、4_厚铅黄铜进行重点屏蔽Y射线。由于水对可见光的吸收和散射，使得光在水中传输时的能量按指数规律迅速地衰减。光在水中的衰减是由水对光的吸收衰减和水中胶体粒子对光的散射所造成的，而水对光的散射使水下电视所拍摄的图像，画面反差降低，影像的细节模糊，影响了成像质量，必需配有人工辅助照明系统但由于水对光的散射作用，只单纯加大照明灯的功率并不能提高图象质量和观测距离。通过反复试验证明，在水下摄像机成像许可的前提下，照明光减弱反而会提高图象质量。水下小型耐辐射摄像装置内置LED照明灯，摄像机的灵敏度较高。水下光学系统工作时必须承受一定的静水压，尤其对深水系统。因此必须保证系统第一片透镜有足够的抗静压的强度。而核电站的水中含有硼酸，摄像机主机必须保护起来，以免遭受水下环境的腐蚀和其它损害，水深每增加十米就增加I个气压，因此，外壳形状的设计必须保证具有抗压和良好的密封性。如图3所示，本发明还可以根据辐射情况，在圆筒外设有屏蔽Y或中子辐射模块层(可定制厚度)16，镜头帽可以更换为与屏蔽Y或中子辐射模块层适配的镜头帽P，与屏蔽Y或中子辐射模块层适配的镜头帽处装有密封圈五17，屏蔽Y或中子辐射模块层与后端盖处装有密封圈六18。屏蔽Y或中子辐射模块层内设有独立密封的第三密封腔室19， 屏蔽Y或中子辐射模块层为多层屏蔽Y或中子辐射模块层，能针对敏感元件重点屏蔽。根据具体环境辐射情况，第三密封腔室内可注入一定厚度铅屏蔽不同能量的Y辐射或注入一定厚度石蜡屏蔽不同能量的中子辐射。如图4所示，使用上述水下小型耐辐射摄像装置24安装于核电站换料机21的机械手内套筒23与外套筒22之间，进入含有硼酸的水25下监控、辅助换料作业并将图像实时显示在显示器20上。本发明具有如下功能
(I)核电站换料机换料操作的监控和操作辅助定位
通过该水下小型耐辐射摄像装置可以了解换料机在水下的移动状况，以及换料机与燃料组件的连接与装卸料动作是否到位。(2)实时观察燃料组件的完整情况
通过该水下小型耐辐射摄像装置可以在装卸料过程中完成对燃料组件和控制棒的监视，燃料组件编号的验证。
权利要求
1.一种水下小型耐辐射摄像装置，包括壳体和装在壳体内的摄像头、LED照明灯和电路板，其特征在于所述的壳体由镜头帽、圆筒和后端盖组成，镜头帽与含铅耐辐射光学玻璃片压紧配合，通过螺纹连接到圆筒的一端，圆筒的另一端螺纹连接后端盖，后端盖连接电缆接头，电缆接头与电缆连接，四个LED照明灯均匀布置在摄像头的周围，圆筒内设有两个各自独立的第一密封腔室和第二密封腔室,摄像头、LED照明灯装在第一密封腔室内，电路板装在第二密封腔室内，第一密封腔室内注有惰性气体，含铅耐辐射光学玻璃片处装有密封圈一，镜头帽处装有密封圈二，后端盖处装有密封圈三，第一密封腔室和第二密封腔室的独立分离处装有密封圈四。
2.根据权利要求I所述的水下小型耐辐射摄像装置，其特征在于所述的壳体外设有屏蔽Y或中子辐射模块层，屏蔽Y或中子辐射模块层内设有第三密封腔室，第三密封腔室内填充有铅层或石蜡层，镜头帽更换为与屏蔽Y或中子辐射模块层适配的镜头帽，在与屏蔽Y或中子辐射模块层适配的镜头帽处装有密封圈五，在屏蔽Y或中子辐射模块层与后端盖处装有密封圈六。
3.根据权利要求I所述的水下小型耐辐射摄像装置，其特征在于所述的第一密封腔室内注有惰性气体。
4.根据权利要求I所述的水下小型耐辐射摄像装置，其特征在于所述的第二密封腔室内注有硅油。
全文摘要
本发明涉及一种水下小型耐辐射摄像装置，壳体由镜头帽、圆筒和后端盖组成，镜头帽与含铅耐辐射光学玻璃片压紧配合，通过螺纹连接到圆筒的一端，圆筒的另一端螺纹连接后端盖，后端盖连接电缆接头，电缆接头与电缆连接，四个LED照明灯均匀布置在摄像头的周围，圆筒内设有两个各自独立的第一密封腔室和第二密封腔室，摄像头、LED照明灯装在第一密封腔室内，电路板装在第二密封腔室内，接口处都采用O型圈密封，根据辐射情况,壳体外设有屏蔽γ或中子辐射模块层，屏蔽γ或中子辐射模块层内设有第三密封腔室。本发明将辅助照明和摄像机一体化设计，便于系统安装和操作使用，了解核电站的水下换料机在水下的移动状况，为换料机的水下定位提供帮助。
文档编号G03B17/02GK102595040SQ201210061300
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者卢希美, 张子方, 曹俊灵, 朱小华 申请人:天津市联大通讯发展有限公司