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裝置，尤其涉及一種多組合探測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，它可以破壞細胞組織，從而對人體造成傷害。當人受到大量射線照射時，可能會產(chǎn)生諸如頭昏乏力，食欲減退，惡心，嘔吐等癥狀，嚴重時會導致機體損傷，甚至可能導致死亡。
[0004]由于其對人體有一定的危害，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.利用機器人攜帶攝像頭的方法進行尋找，這樣設(shè)備成本較高，設(shè)備體積大、笨重，移動不靈活；
2.采用單一探測器進行探測，探測器旋轉(zhuǎn)次數(shù)太多，導致測量時間過長，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，能對放射源的位置進行精確定位，定位速度快、精度高、操作簡單的多組合探測器尋找放射源的裝置。
[0006]為了實現(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，包括上位機和平臺底座，平臺底座上豎直設(shè)有一帶刻度的支撐桿，所述支撐桿上設(shè)有一能上下移動的圓形托盤，所述托盤表面同軸設(shè)有一旋轉(zhuǎn)臺、旋轉(zhuǎn)臺上表面設(shè)有探測器組，所述探測器組由數(shù)個沿托盤徑向均勻分布的探測器構(gòu)成；
所述平臺底座能水平移動、控制圓形托盤上下移動和旋轉(zhuǎn)臺的水平旋轉(zhuǎn)；
支撐桿內(nèi)設(shè)有一運動控制單元，所述運動控制單元與探測器組相連，采集探測器的探測計數(shù)和探測方向角發(fā)送至上位機，由上位機處理后收取上位機的運動控制命令，控制平臺底座運動。
[0007]作為優(yōu)選:所述托盤上設(shè)有方位和刻度，探測器為多個，其中一個探測器為I號探測器，對準正北方向。
[0008]一種三維空間γ放射源定位搜尋方法，探測放射源的水平位置，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區(qū)域內(nèi)，移動托盤至支撐桿一預(yù)設(shè)高度，探測器組中探測器為N個，依次編號為I號探測器到N號探測器，其中I號探測器中心線對準托盤正北方向，各探測器中心線與正北方向在順時針上的夾角，為各探測器的探測方位角Θ ;
2)通過旋轉(zhuǎn)探測器組掃描水平空間，探測器組水平掃描旋轉(zhuǎn)測量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方位角上的探測計數(shù)率，以探測方位角Θ為橫軸，對應(yīng)角度上的探測計數(shù)率為縱軸的方位角-計數(shù)統(tǒng)計譜線，計算得到最大探測計數(shù)率的探測方向角θ_，具體包括以步驟:
Α.初始位置探測器組探測一次，上位機獲取到N個探測方位角的探測計數(shù)率并保存；
B.將探測器組順時針旋轉(zhuǎn)M-1次，每旋轉(zhuǎn)一次獲取到N個探測方位角的探測計數(shù)率并保存，總共獲取到MXN個探測方位角的探測計數(shù)率
C.形成方位角-計數(shù)統(tǒng)計譜線，計算得到最大探測計數(shù)率的探測方向角θ_;
3)以托盤中心為原點O，正北方向為縱軸，正東方向為橫軸，以tan(90-θ_)為斜率過原點O做直線La;
4)把移動平臺沿著橫軸移動數(shù)米到點C，重復步驟2)，得到對應(yīng)最大計數(shù)率探測方位角α，以tan (90-α )為斜率，過C點做直線Lb;
5)直線La和直線Lb的交點D為預(yù)測放射源水平位置α為放射源的方向；若線段CD大于0.5米，則選取線段⑶中間點作為新的原點，重復步驟2)、3);
若線段CD小于0.5米則終止搜尋，視C點位置為探測器的水平位置。
[0009]作為優(yōu)選:探測放射源的高度位置，包括以下步驟:
O當線段⑶小于0.5米后，使I號探測器中心線對應(yīng)直線Lb，上下移動托盤，每等距離移動一次，記錄I號探測器的探測計數(shù)率和其對應(yīng)的高度值；
2)以高度為橫坐標，探測計數(shù)率為縱坐標，建立高度-探測器計數(shù)率的統(tǒng)計譜線，求出探測計數(shù)率最大點對應(yīng)的高度，即對應(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)點在于:托盤位于平臺底座上的支撐桿上，平臺底座能水平移動，托盤能在支撐桿上面上下移動，通過上位機控制，托盤能在空間范圍內(nèi)的水平位置和高度位置任意移動，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:
每次利用探測器組來進行探測計數(shù)，計數(shù)一次旋轉(zhuǎn)一定角度再計數(shù)一次，角度有限制，則旋轉(zhuǎn)數(shù)次后，得到一周內(nèi)均勻分布的多個計數(shù)，再擬合成函數(shù)，并求出對應(yīng)最大探測計數(shù)率的探測方向角Θ 這種方法可以簡單的獲得多個計數(shù)，相比一個探測器能節(jié)省大量的時間，且得到的數(shù)據(jù)精確。
[0013]找到對應(yīng)最大探測計數(shù)率的探測方向角Θ _;以tan (90- Θ )為斜率做直線，移動平臺沿X軸移動到一點、計數(shù)、找到對應(yīng)最大計數(shù)率探測方位角α，以tan (90-α)為斜率做直線，在兩直線交點和移動平臺所在位置的之間取一點再次為圓心，并移動平臺至此；重復計數(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，通過探測器在不同高度探測計數(shù)率，探測計數(shù)率最大點對應(yīng)的高度，即對應(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，采用多探測器組成的空間輻射掃描探測裝置，掃描空間輻射獲取放射源的方位，并估計放射源的位置，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。而且測量時間相比一個探測器來測量的時間短。
【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為實施例1中得到直線A、直線B的原理圖。
[0017]圖中:1、平臺底座；2、支撐桿；3、托盤；4、旋轉(zhuǎn)臺；5、探測器組。
【具體實施方式】
[0018]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0019]實施例1:參見圖1到圖4，一種三維空間γ放射源定位搜尋裝置，包括上位機和平臺底座1，平臺底座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)有一能上下移動的圓形托盤3，所述托盤3表面同軸設(shè)有一旋轉(zhuǎn)臺4、旋轉(zhuǎn)臺4上表面設(shè)有探測器組5，所述探測器組5由數(shù)個沿托盤3徑向均勻分布的探測器構(gòu)成；
所述平臺底座I能水平移動、控制圓形托盤3上下移動和旋轉(zhuǎn)臺4的水平旋轉(zhuǎn)；支撐桿2內(nèi)設(shè)有一運動控制單元，所述運動控制單元與探測器組5相連，采集探測器的探測計數(shù)和探測方向角發(fā)送至上位機，由上位機處理后收取上位機的運動控制命令，控制平臺底座I運動。
[0020]所述托盤3上設(shè)有方位和刻度，探測器為8個，其中一個探測器為I號探測器，對準正北方向。
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