辐射探测装置和方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]—个地方存在的辐射水平可以毫无征兆地发生改变。例如，核电厂或储藏设施处的故障可导致故障地点处的辐射水平快速增加。
[0002]虽然大规模的故障对于故障地点附近的人可能是明显的，但是小规模的故障，诸如填充有放射性物质的容器中的裂纹，可能是较不明显的，并且因此可能被忽视一段时间。
[0003]同样地，存在一个地方的辐射水平可随着时间而逐渐增加的情况；例如在用于原油开采的管道内。这就是通常所说的自然出现的放射性材料/物质(NORM)。
[0004]放射性地点的这种形成物对于放射性地点附近的人可能是有生命威胁的，尤其是如果人不知不觉地被暴露到辐射很长一段时间。
【发明内容】
[0005]根据本发明的第一方面，提供了一种辐射探测装置，包括数据处理器，所述数据处理器被设置成通讯地连接到:安装到无人驾驶车辆上的位置传感器；以及安装到所述无人驾驶车辆上的固态辐射传感器，所述数据处理器被配置成:
[0006]从所述位置传感器接收位置数据；
[0007]从所述固态辐射传感器接收辐射数据；以及
[0008]周期性地将所述位置数据与辐射数据进行关联，以形成组合数据。
[0009]因此，根据本发明的第一方面的辐射探测装置包括数据处理器，所述数据处理器周期性地将位置数据与辐射数据进行组合，以产生组合数据。固态辐射传感器的使用能够以高分辨率映射特定地点处的辐射水平。所述辐射和位置数据源于能够在可能发生放射性异常的监测区进行巡逻的无人驾驶车辆。因此，倘若被探测的辐射水平增加，由所述辐射探测装置产生的组合数据能够提供有用的信息，以帮助辐射附近的人。无人驾驶车辆的使用能够使所述固态辐射传感器停留在紧密靠近监测区内的目标表面，这增加了传感器的灵敏度。
[0010]所述数据处理器可以被配置成每秒钟从所述固态辐射传感器接收辐射数据至少一次，优选每500ms至少一次，并且更优选大约每10ms —次。当所述无人驾驶车辆移动时，快速辐射传感器读出能够实现以高空间分辨率进行准确的辐射映射。
[0011]所述辐射探测装置可以包括被设置成控制所述固态辐射探测器的装置驱动器。所述装置驱动器可以被配置成提供传感器读出，其包括:跨与所述检测面板关联的电压范围进行扫描，所述电压范围与用于被测辐射的可能的能量值范围相关，所述电压范围被划分为多个子范围或“箱”;当扫描时，对所述子范围内的被测辐射实例进行监测；并且将与所述子范围内的被测辐射实例有关的数据传送到所述数据处理器。
[0012]所述装置驱动器可以被配置成跨所述电压范围进行小于五次、优选小于三次并且甚至更优选单次横扫。在本发明的实施例中，这能够实现快速读出时间。
[0013]所述装置驱动器可以被配置成将与子范围内的被测辐射实例有关的数据传送到所述数据处理器，但是不传送与其中无辐射已被检测的子范围内有关的数据。在本发明的实施例中，由于带宽不可用性，这能够实现将无延迟地进行连续读出。
[0014]所述数据处理器可以被配置成每秒钟将位置数据与辐射数据关联至少一次，优选每500ms至少一次，并且更优选大约每10ms —次。高频率数据关联能够使车辆在监测期间更快移动，而无遗漏区。通过将标识符诸如唯一的参考分派到位置数据段和辐射数据段中的每一个，可以形成组合数据。
[0015]所述数据处理器可以被配置成将所述组合数据保存在存储器装置中和/或将所述组合数据传送到远程装置。保存到本地存储器可以提供对传输误差的防范。传送可以使操作员实时探测放射性威胁。
[0016]所述位置传感器可以包括以下组中的一个或多个:GPS装置，差分流体压力传感器，诸如空气传感器；红外激光传感器；光检测和测距(LIDAR)，声传感器。传感器的组合可以导致更准确的位置数据。
[0017]所述固态辐射传感器可以形成伽马射线光谱仪的一部分，能够使待测辐射强度和放射性核素的类型被确定。
[0018]所述辐射探测装置可以包括所述固态辐射传感器。
[0019]所述辐射传感器可以包括多个可并联操作的平面检测面板。这可以提供更强健的辐射传感器，这是因为对面板的子集的损伤将降低辐射传感器的整体灵敏度，而不是使得辐射传感器不能操作。
[0020]第一面板的定向可以不同于另一个面板的定向。每个面板的定向可以不同于每个其它面板的定向。因此，用于面板的福射接受包层(acceptance envelope)可以不同。
[0021]面板可以被设置成限定诸如圆形、长方形、椭圆形等形状的外围。这能够使辐射传感器符合管道等的内表面，所述无人驾驶车辆被设置成沿着所述管道等行进。
[0022]所述辐射传感器可以被准直；例如；探测器面板可以每一个或一起被轴环包围，所述轴环通常相对于面板的一个或多个面正交地延伸。轴环被配置成阻挡或显著地衰减辐射。这具有降低来自背景辐射的噪声的优势。
[0023]由一个或多个检测面板限定的总传感器面积尺寸可以至少是1cm2，尺寸优选至少是50cm2，尺寸更优选至少是100cm2。在一些实施例中，每个检测面板的尺寸可以至少是100cm2。这提供了一种敏感探测器，当以快至3m/s的速度行进时，能够在3m的距离处检测10Bq 或者 2X10 6HiCi0
[0024]所述辐射探测装置可以具有的质量为5kg或者更小，优选1.5kg或者更小，更优选Ikg或者更小，并且甚至更优选500g或者更小。轻的装置可以增加无人驾驶车辆的操作能力。
[0025]根据本发明的第二方面，提供了一种无人驾驶车辆，包括根据第一方面的辐射探测装置。
[0026]所述无人驾驶车辆可以进一步包括姿势稳定装置，诸如陀螺仪平台，被设置成在所述无人驾驶车辆的移动期间维持所述固态辐射传感器的定向。这可以增加被测位置和与所述位置对准的辐射源的检测之间的映射准确度，诸如直接位于所述位置下面，这可以提高空间分辨率。
[0027]所述无人驾驶车辆可以被设置成自主地移动。在所述组合数据的创建期间，所述无人驾驶车辆可以被配置成相对于监测区的目标表面移动，从而与那里间隔不大于5m，优选不大于4m，更优选不大于3m，并且甚至更优选不大于2m。优选的是，当进行辐射监测时，所述无人驾驶车辆靠近目标表面，由于从辐射点源的射线路径收集更多的能量，这提供了增加的辐射传感器灵敏度。
[0028]所述无人驾驶车辆可以包括无人驾驶飞行器，诸如多旋翼飞行器，或者无人驾驶的陆上车辆或者无人驾驶的潜水的/水下的车辆。当使用多旋翼飞行器时，优选的是使用六个或更多个旋翼，以提供增加的稳定性。
[0029]根据本发明的第三方面，提供了一种利用无人驾驶车辆检测辐射的方法，所述方法包括步骤:
[0030]从与所述无人驾驶车辆关联的位置传感器接收位置数据；
[0031]从与所述无人驾驶车辆关联的固态辐射传感器接收辐射数据；并且
[0032]周期性地将所述位置数据与辐射数据进行关联，以产生组合数据。
[0033]因此，根据本发明的该方面的辐射探测方法包括周期性地将位置数据与辐射数据组合，以产生组合数据。利用固态辐射传感器的该辐射映射能力能够实现高分辨率映射特定地点处的辐射水平。由能够在放射性异常可能发生的监测区内进行巡逻的无人驾驶车辆获得所述辐射和位置数据。因此，倘若被测的辐射水平增加，由所述辐射探测装置产生的所述组合数据能够提供有用的信息，以帮助辐射附近的人。无人驾驶车辆的使用能够使所述固态辐射传感器停留在紧密靠近监测区内的目标表面，这增加了传感器的灵敏度。
[0034]所述方法可以包括每秒钟从所述固态辐射传感器接收辐射数据至少一次，优选每500ms至少一次，并且更优选大约每10ms —次。当无人驾驶车辆移动时，快速辐射传感器读出能够实现以高空间分辨率进行精确的辐射映射。已知的固态辐射传感器，尤其是伽马射线探测器，将不具有充分的快速读出时间以便能够以足够的分辨率进行辐射映射，因此当车辆以0.5-3m/s之间的速度移动时，不能够对局部的辐射异常进行实时映射。
[0035]所述方法可以包括:
[0036]跨与所述辐射传感器的检测面板关联的电压范围进行扫描，所述电压范围对应于用于被测辐射的可能的能量值范围，所述电压范围被划