×
20.02.2019
219.016.c219

СПОСОБ ПОИСКА И ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ИСТОЧНИКОВ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к средствам поиска и обнаружения источников гамма-излучения и предназначается для оснащения дистанционно управляемых мобильных роботов. Способ поиска и обнаружения источников гамма-излучения в условиях неравномерного радиоактивного загрязнения, заключающийся в регистрации излучения несколькими детекторами, расположенными на платформе мобильного робота, при этом для определения количества и местоположения фрагментов в обнаруженном радиоактивном загрязнении при помощи гамма-визора получают совмещенную картину видео- и гамма-изображений исследуемой области, содержащей источники излучения, где положение каждого излучающего фрагмента на гамма-изображении отмечено цветовым пятном, причем цвет пятна зависит от активности источника, по гамма-изображению определяют наиболее активный источник излучения, проводят операцию изъятия данного источника из окружающей среды, контролируют исследуемую местность на предмет оставшихся источников и повторяют операцию изъятия до полного отсутствия источников излучения. Технический результат - уменьшение времени поиска, повышение точности определения координат источников излучения. 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к средствам поиска и обнаружения источников гамма-излучения, и предназначается для оснащения дистанционно управляемых мобильных роботов (МР).

Известен «Дистанционно управляемый робот радиационной разведки» [патент на полезную модель РФ №82871]. Робот содержит антропоморфный шарнирный манипулятор с механическим захватом, на котором установлен коллимированный детектор с двумя каналами. На опорной раме установлен многоэлементный детектор, что позволяет комплексу производить поиск первоначального направления на источник излучения (ИИ). Коллимированный детектор, установленный на захвате манипулятора, повышает точность поиска ИИ.

Поиск ИИ происходит следующим образом. По информации от многоэлементного детектора в микроЭВМ пульта оператора непрерывно строится вектор, определяющий направление на ИИ с максимальной интенсивностью из всех имеющихся в данном пространстве. Для более точного определения расположения ИИ МР передвигают в направлении полученного вектора. В процессе движения непрерывно снимают информацию с многоэлементного детектора. Как только уровень регистрируемого излучения превысит порог обнаружения, определяемый типом счетчиков коллимированного детектора, МР останавливают. Сканирующими движениями по командам с пульта оператора с помощью манипулятора последовательно перемещают коллимированный детектор вверх-вниз и вправо-влево и получают информацию о регистрируемом уровне излучения с каждого канала коллимированного детектора. Сканирующими движениями добиваются выравнивания регистрируемых уровней излучения от ИИ. В момент выравнивания уровней рабочая ось детектора, а следовательно и захватного устройства, будет направлена на искомый ИИ.

Недостатком данного способа является необходимость сканирования пространства манипулятором с установленным на нем коллимированным детектором, что приводит к увеличению времени поиска ИИ. При этом угловая разрешающая способность коллимированного детектора составляет 15 градусов [1]. Если объект излучения содержит несколько фрагментов, такая величина разрешающей способности может привести к ошибкам в определении количества близкорасположенных ИИ, определяя их как одно целое. Кроме этого, оператор должен ориентироваться на показания коллимированного детектора и самостоятельно сопоставлять полученные данные о направлении на ИИ с видеоизображением, полученным с телекамеры, расположенной на манипуляторе. Это может привести к ошибке в определении истинного положения ИИ, если на исследуемой местности находятся другие объекты.

Известен «Способ поиска и обнаружения источников гамма-излучения в условиях неравномерного радиоактивного загрязнения» [патент РФ №2195005], который был выбран за прототип. Способ заключается в регистрации излучения двумя блоками детектирования, размещенными на платформе мобильного робота. Один из блоков является поисковым и состоит из двух детекторов, разделенных экраном. Поисковый блок детектирования располагается на платформе МР таким образом, чтобы ось разделительного экрана совпадала с продольной осью МР. При поиске источника излучения МР двигается в направлении, определенном равноинтенсивными сигналами с обоих детекторов. Второй блок детектирования обнаружительный. Он представляет собой детектор, размещенный на манипуляторе МР. С его помощью регистрируется изменение мощности дозы и определяется точное местоположение источника гамма-излучения. Если оператору не удается установить визуальный контакт с ИИ при помощи видеокамеры, то его местоположение определяется по звуковым сигналам различной тональности в зависимости от изменения мощности дозы. Опуская манипулятор с детектором к исследуемой поверхности, оператор находит, в какой точке происходит изменение тональности звука, определяя местоположение ИИ.

Недостатком такого способа является необходимость сканирования манипулятором МР исследуемой поверхности для определения координат ИИ, что приводит к увеличению времени поиска ИИ. При этом можно отметить невысокую точность и трудоемкость определения координат ИИ, так как оператор в процессе поиска должен сопоставлять звуковую информацию с положением манипулятора. Также может возникнуть ситуация, когда в исследуемом объекте излучения присутствуют нескольких отдельных фрагментов. В этом случае один детектор не позволит различить отдельные источники и будет показывать суммарную мощность дозы от всех ИИ. Это приводит к значительному усложнению процедуры поиска и изъятия ИИ, так как определить координаты отдельных фрагментов в этом случае невозможно.

В настоящее время существует актуальная задача - поиск и обнаружение источников излучения, образующихся в результате радиационных аварий и представляющих собой локальное загрязнение, состоящее из нескольких фрагментов. Существующие технические средства не могут выполнить данную задачу с достаточной эффективностью, так как имеют ряд приведенных выше недостатков. Кроме этого, существующие способы не дают визуального представления информации о положении источников излучения на местности, что усложняет процедуру поиска и изъятия их из окружающей среды.

Технический результат - ведение поиска, обнаружения и определения количества и точного местоположения источников гамма-излучения в обнаруженном локальном загрязнении, содержащем несколько радиоактивных фрагментов, уменьшение времени поиска и повышение точности определения координат отдельных ИИ, удобное визуальное представление информации о положении ИИ на местности для оператора.

Указанный технический результат достигается введением в состав детектирующей аппаратуры дополнительного блока детектирования - гамма-визора - устройства для визуального отображения и определения координат локальных источников гамма-излучения, находящихся в поле зрения прибора. По информации, получаемой с поискового и обнаружительных блоков детектирования, МР перемещают к радиоактивному загрязнению способом, указанным в прототипе. Причем МР выводят непосредственно к загрязнению таким образом, чтобы в поле зрения гамма-визора попадала вся исследуемая область, содержащая источники излучения. На основании информации, поступающей от гамма-визора и представляющей собой совмещенную картину видео- и гамма-изображений исследуемой области, где положение каждого излучающего фрагмента отмечено цветовым пятном, причем цвет пятна зависит от активности источника, проводят операцию изъятия источников из окружающей среды. По гамма-изображению определяют наиболее активный фрагмент и при помощи схвата манипулятора его помещают в контейнер. После изъятия наиболее активного фрагмента при помощи гамма-визора контролируют исследуемую местность на предмет оставшихся ИИ. При наличии ИИ операцию изъятия повторяют до полного отсутствия источников излучения на гамма-изображении.

Таким образом, за один акт измерения, без проведения дополнительного сканирования манипулятором МР, оператор получает всю необходимую информацию о количестве радиоактивных фрагментов в загрязнении и их координатах, что приводит к существенному сокращению времени поиска ИИ. Повышение точности определения координат ИИ реализуется за счет метода отображения локальных фрагментов радиоактивного загрязнения на гамма-изображении, который позволяет определять координаты каждого источника по центру цветового пятна с точностью не более 1 градуса.

Вариант размещения блоков детектирования на платформе МР представлен на фиг.1, где:

1 - поисковый блок детектирования;

2 - манипулятор;

3 - обнаружительный блок детектирования;

4 - гамма-визор с видеокамерой;

5 - радиоактивное загрязнение, содержащее несколько фрагментов.

Визуализированная информация о положении отдельных ИИ в радиоактивном загрязнении, поступающая от гамма-визора, отображается на дисплее удаленного пульта оператора.

На фиг.2 приведена схема гамма-визора для определения положения источников излучения 1, который содержит защитный корпус 2, кодирующую маску 3, матрицу счетчиков 4, блок контроллеров 5, видеокамеру 6, преобразователь высоковольтный 7, блок аккумуляторов 8, модуль согласования 9, микроЭВМ 10 и модуль Wi-Fi 11. Кодирующая маска 3 имеет прямоугольную форму, состоит из прозрачных и не прозрачных для гамма-излучения элементов, расположенных в определенном порядке, и установлена в передней стенке корпуса 2. Корпус 2 выполнен из материала с большой атомной массой и высокой плотностью (свинец, вольфрам и т.д.) и предназначен для защиты от излучения источников, не попадающих в поле зрения прибора. Матрица счетчиков 4 расположена внутри корпуса 2 напротив кодирующей маски 3, причем центральная ось матрицы 4 совпадает с центральной осью маски 3. Матрица счетчиков 4 имеет прямоугольную форму и представляет собой набор идентичных линеек, на которых в качестве элементов, чувствительных к гамма-излучению, установлены счетчики Гейгера-Мюллера по равному количеству счетчиков в каждой линейке. Матрица счетчиков 4 связана с блоком контроллеров 5, который содержит набор идентичных контроллеров, количество которых равно количеству линеек матрицы, и каждый контроллер связан с соответствующей линейкой матрицы. Вход блока контроллеров 5 подключен к выходу преобразователя высоковольтного 7. Выход блока контроллеров 5 подключен на внутрисистемную CAN-магистраль, к которой также подключены видеокамера 6, преобразователь высоковольтный 7, модуль согласования 9 и микроЭВМ 10. Входы преобразователя высоковольтного 7 связаны с выходом блока аккумуляторов 8. Модуль согласования 9 служит для организации электрических связей между видеокамерой 6, микроЭВМ 10 и преобразователем высоковольтным 7. Вход модуля Wi-Fi 11 связан с выходом микроЭВМ 10. Питание модулей устройства осуществляется через блок аккумуляторов 8 либо от бортовой сети МР (напряжением от 9 до 36 В), либо от внутренней батареи блока аккумуляторов 8: через модуль согласования 9 для питания видеокамеры 7, микроЭВМ 10, и через преобразователь высоковольтный 7 для питания счетчиков матрицы 4.

Потоки гамма-квантов от источников излучения 1 проходят через кодирующую маску 3 и образовывают, в зависимости от направления прихода гамма-излучения, суперпозицию уникальных пространственных распределений тени маски в плоскости позиционно-чувствительного детектора, в роли которого выступает матрица счетчиков 4. Такая суперпозиция теней кодирующей маски регистрируется на счетчиках матрицы 4 в виде распределения электрических сигналов, которое затем поступает на микроЭВМ 10 для декодирования и построения гамма-изображения. Полученная картина гамма-поля, содержащая изображения источников излучения, совмещается в микроЭВМ 10 с видео-изображением исследуемого участка местности, поступающим с видеокамеры 6, и передается через модуль WiFi 11 на пульт оператора 12 для отображения на дисплее. Такая совмещенная картина позволяет сделать однозначный вывод о количестве радиоактивных фрагментов в загрязнении и определить координаты каждого фрагмента за один акт измерения.

Пример определения координат ИИ в радиоактивном загрязнении. После вывода МР непосредственно к обнаруженному радиоактивному загрязнению, содержащему несколько ИИ, оператор ориентирует МР таким образом, чтобы в поле зрения гамма-визора располагался исследуемый участок местности, содержащий источники гамма-излучения. На пульт оператора от гамма-визора поступает совмещенное видео- и гамма-изображение участка. По гамма-изображению оператор определяет наиболее активный ИИ из присутствующих, а по видео-изображению - положение данного источника на местности. После этого производится захват выбранного ИИ охватом манипулятора МР и погрузка ИИ в контейнер. Затем оператор при помощи гамма-визора контролирует исследуемую местность на предмет присутствия ИИ. При наличии ИИ на гамма-изображении процедура определения и изъятия наиболее активного фрагмента в загрязнении повторяется до полного отсутствия ИИ на гамма-изображении.

Поле зрения гамма-визора предложенной конструкции составляет 30х20 градусов, при этом угловое разрешение двух близкорасположенных ИИ составляет не более 5 градусов. Таким образом, гамма-визор может визуализировать не менее 15 локальных ИИ равной активности, равномерно расположенных в поле зрения прибора.

Дополнительным преимуществом является применение в качестве детектирующих элементов счетчиков Гейгера-Мюллера, что позволяет работать в сильных полях ионизирующего излучения и проводить измерения при значениях мощности дозы до 1 Зв/ч (при использовании импульсной схемы питания счетчиков).

Источник информации

1. Власенко А.Н., Демченков В.П., Герман С.Л. и др. Малогабаритная измерительная аппаратура мобильного робота-разведчика для поиска и изъятия гамма-источников из окружающей среды. / Тезисы докладов научно-технической конференции «Мониторинг и прогнозирование чрезвычайных ситуаций». - Санкт-Петербург, 24-25 ноября 1999. - с.73.

Способ поиска и обнаружения источников гамма-излучения в условиях неравномерного радиоактивного загрязнения, заключающийся в регистрации излучения несколькими детекторами, расположенными на платформе мобильного робота, отличающийся тем, что для определения количества и местоположения фрагментов в обнаруженном радиоактивном загрязнении при помощи гамма-визора получают совмещенную картину видео- и гамма-изображений исследуемой области, содержащей источники излучения, где положение каждого излучающего фрагмента на гамма-изображении отмечено цветовым пятном, причем цвет пятна зависит от активности источника, по гамма-изображению определяют наиболее активный источник излучения, проводят операцию изъятия данного источника из окружающей среды, контролируют исследуемую местность на предмет оставшихся источников и повторяют операцию изъятия до полного отсутствия источников излучения.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 31 items.
20.01.2013
№216.012.1bdf

Способ рельефной лазерной гравировки

Изобретение относится к лазерной технологии. Способ рельефной лазерной гравировки заключается в формировании трехмерного изображения в памяти компьютера с разложением на послойные зоны обработки и управлении лазерным лучом, при этом обработку осуществляют излучением волоконного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472629
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.05.2013
№216.012.3ff4

Адаптивное трехпалое захватное устройство

Изобретение относится к области робототехники. Устройство включает корпус с установленными на нем тремя пальцами, расположенными в вершинах равнобедренного или равностороннего треугольника. Каждый палец состоит из трех фаланг, первая из которых поворачивается относительно корпуса, а вторая и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481942
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.404e

Устройство выпуска троса связки двух космических аппаратов (варианты)

Группа изобретений относится к оборудованию космических аппаратов и, более конкретно, к орбитальным тросовым системам. Устройство содержит основной корпус (1), в котором установлена безынерционная катушка (2) с тросом, и подвижный подпружиненный корпус (3), где установлены электродвигатели,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482032
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.07.2014
№216.012.dede

Способ электронного сканирования пространства

Изобретение относится к области измерительной лазерной техники. Способ электронного сканирования пространства для получения трехмерной модели портрета сцены заключается в проецировании структурированной лазерной подсветки, формируемой с помощью нескольких лазерных генераторов линий,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522840
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.09.2014
№216.012.f192

Устройство для измерения мощности дозы гамма-излучения ядерной энергетической установки в условиях фоновой помехи от высокоэнергетичных космических электронов и протонов

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при создании измерителей мощности дозы гамма-излучения ядерной энергетической установки, размещаемой на космическом аппарате. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения мощности дозы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527664
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.05.2015
№216.013.4976

Спектрометр-радиометр для одновременного анализа характеристик смешанных полей альфа-бета- и гамма-излучений на основе составного детектора

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при создании аппаратуры радиационного контроля для определения спектрометрических, радиометрических и дозиметрических параметров загрязненной среды при одновременной регистрации альфа-, бета- и гамма-излучений....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550313
Дата охранного документа: 10.05.2015
20.10.2015
№216.013.83c4

Блок детектирования гамма-излучения в составе беспилотных летательных аппаратов легкого класса

Изобретение относится к средствам поиска и обнаружения источников гамма-излучения и предназначается для оснащения беспилотных летательных аппаратов. Блок детектирования гамма-излучения в составе двух счетчиков сцинтилляционных, контроллера с установленным модулем GPS, аккумуляторной батареи,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565335
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.84d5

Высотомер летательного аппарата

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения малых высот полета летательного аппарата. Достигаемый технический результат - расширение диапазона измеряемых высот летательного аппарата. Указанный результат достигается тем, что в высотомер введены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565608
Дата охранного документа: 20.10.2015
10.04.2016
№216.015.2e18

Устройство для определения направления на источник гамма-излучения по двум координатам в телесном угле 2π стерадиан

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при радиационном мониторинге в качестве носимого средства поиска источника гамма-излучения. Устройство для определения направления на источник гамма-излучения по двум координатам в телесном угле 2π стерадиан...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579799
Дата охранного документа: 10.04.2016
25.08.2017
№217.015.9b6d

Разборный инверсно-магнетронный вакуумметрический преобразователь с дополнительным углеродным автоэлектронным эмиттером, защищенным от ионной бомбардировки

Использование: для создания ионизационных вакуумметров. Сущность изобретения заключается в том, что инверсно-магнетронный вакуумметрический преобразователь содержит концентрически расположенные штыревой анод и полый цилиндрический коллектор ионов и автоэлектронный эмиттер, конструкция выполнена...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610214
Дата охранного документа: 08.02.2017
Showing 1-10 of 10 items.
10.09.2014
№216.012.f192

Устройство для измерения мощности дозы гамма-излучения ядерной энергетической установки в условиях фоновой помехи от высокоэнергетичных космических электронов и протонов

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при создании измерителей мощности дозы гамма-излучения ядерной энергетической установки, размещаемой на космическом аппарате. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения мощности дозы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002527664
Дата охранного документа: 10.09.2014
10.05.2015
№216.013.4976

Спектрометр-радиометр для одновременного анализа характеристик смешанных полей альфа-бета- и гамма-излучений на основе составного детектора

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при создании аппаратуры радиационного контроля для определения спектрометрических, радиометрических и дозиметрических параметров загрязненной среды при одновременной регистрации альфа-, бета- и гамма-излучений....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550313
Дата охранного документа: 10.05.2015
20.10.2015
№216.013.83c4

Блок детектирования гамма-излучения в составе беспилотных летательных аппаратов легкого класса

Изобретение относится к средствам поиска и обнаружения источников гамма-излучения и предназначается для оснащения беспилотных летательных аппаратов. Блок детектирования гамма-излучения в составе двух счетчиков сцинтилляционных, контроллера с установленным модулем GPS, аккумуляторной батареи,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565335
Дата охранного документа: 20.10.2015
10.04.2016
№216.015.2e18

Устройство для определения направления на источник гамма-излучения по двум координатам в телесном угле 2π стерадиан

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при радиационном мониторинге в качестве носимого средства поиска источника гамма-излучения. Устройство для определения направления на источник гамма-излучения по двум координатам в телесном угле 2π стерадиан...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579799
Дата охранного документа: 10.04.2016
25.08.2017
№217.015.bad8

Устройство для измерения плотности потока нейтронов ядерной энергетической установки в условиях фоновой помехи от гамма-квантов и высокоэнергетичных космических электронов и протонов

Изобретение относится к области ядерного приборостроения. Устройство для измерения плотности потока нейтронов ядерной энергетической установки в условиях фоновой помехи от гамма-квантов и высокоэнергетичных космических электронов и протонов содержит замедлитель нейтронов, блок питания и два...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002615709
Дата охранного документа: 07.04.2017
20.02.2019
№219.016.be6d

Устройство для осуществления навигации робота в полях гамма-излучения

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при радиационном мониторинге в качестве средства поиска и дистанционного определения координат источника гамма-излучения. Технический результат - повышение обнаружительной способности и точности дистанционного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002390799
Дата охранного документа: 27.05.2010
20.02.2019
№219.016.bf50

Устройство со сферической зоной обзора для поиска фотонных источников

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при радиационном мониторинге в качестве средства поиска и определения направления на фотонный источник в телесном угле 4π стерадиан. Технический результат - увеличение зоны обзора устройства до полного телесного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002386146
Дата охранного документа: 10.04.2010
20.02.2019
№219.016.c1ac

Малогабаритное устройство для визуализации источников гамма-излучения

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при радиационном мониторинге в качестве средства визуализации источников гамма-излучения. Устройство содержит кодирующую маску, матрицу детекторов, видеокамеру и блок электроники, микроЭВМ, дисплей и пульт...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002426151
Дата охранного документа: 10.08.2011
11.03.2019
№219.016.d702

Устройство для измерения потоков фотонного излучения

Предложенное изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при радиационном мониторинге для поиска гамма-источников. Целью изобретения является снижение массы устройства, его габаритов при сохранении обнаружительных и измерительных характеристик. Устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002299450
Дата охранного документа: 20.05.2007
02.10.2019
№219.017.cee9

Устройство с полусферической зоной обзора для поиска источников фотонного излучения

Изобретение относится к области ядерного приборостроения и может быть использовано при радиационном мониторинге в качестве портативного средства поиска и определения направления на источник фотонного излучения по двум угловым координатам в телесном угле 2π стерадиан. Устройство содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002700365
Дата охранного документа: 16.09.2019
+ добавить свой РИД