一种核辐射探测器的制作方法

1.本技术涉及辐射探测技术领域，尤其涉及一种核辐射探测器。


背景技术：

2.随着核辐射技术在地质探测、工业检测等领域的大量使用，同位素放射源的监控管理变得更加重要和迫切。由于放射源的特殊性，其产生的电离辐射可以造成人体组织的细胞受损、变异或死亡，因此，其放射性监测无法依靠人为测量，只能利用核辐射探测器进行放射源的剂量监测。
3.目前，常见的核辐射探测器为盖革-弥勒计数器，其机构简单，由阴、阳两级组成，盖革管内充满一定气压的惰性气体，工作时，辐射光子通过施加高压的阴、阳两极时，与管内的惰性气体发生碰撞，从而引起气体电离，发出脉冲输出。但是，一方面，由于其技术效率与施加在两极之间的电压有关，只有当电压超过一定值后，电路输出脉冲个数才能趋于平稳，因此，其控制电路需要很高的功耗。另一方面，核辐射探测器通常采用gps作为放射源定位追踪的主要手段，其在启动和搜寻卫星过程中也将带来大量的能量损耗。
4.因此，保证便携式的核辐射探测器长续航就显得困难重重了，低功耗的核辐射探测器也成为领域研究热点和难点。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术中存在的上述一个或多个技术问题，本技术实施例提供了一种新的核辐射探测器，以解决现有技术中的核辐射探测器功耗大以及难以保证长时间续航等问题。
6.为了达到上述目的，本技术就解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.本技术提供了一种核辐射探测器，所述探测器包括：
8.辐射探测模块，用于探测核辐射；
9.数据传输模块，用于将所述核辐射探测器的探测数据上传至预设服务器；
10.定位模块，用于对所述辐射探测模块探测到的核辐射的放射源进行定位追踪；
11.控制模块，所述控制模块与所述辐射探测模块、所述数据传输模块以及所述定位模块均连接，用于管理和控制所述辐射探测模块、所述数据传输模块以及所述定位模块；
12.电源管理模块，所述电源管理模块与所述辐射探测模块、所述控制模块、所述数据传输模块以及所述定位模块均电连接，所述电源管理模块至少包括低功耗电源驱动电路，所述电源管理模块通过所述低功耗电源驱动电路驱动所述辐射探测模块以及启动所述核辐射探测器。
13.进一步的，所述电源管理模块还包括依次连接的直流电源、第一管理单元、蓄能器以及第二管理单元，所述第二管理单元还与所述低功耗电源驱动电路连接；
14.所述第一管理单元用于利用所述直流电源对所述蓄能器进行充电；
15.所述第二管理单元用于从所述蓄能器获取电能，并通过所述低功耗电源驱动电路
驱动所述辐射探测模块以及启动所述核辐射探测器。
16.进一步的，所述核辐射探测器还包括：
17.振动传感器，所述振动传感器与所述控制模块连接，用于监测所述的核辐射探测器的振动状态，并将监测结果发送给所述控制模块，以便所述控制模块根据所述监测结果控制所述核辐射探测器进入休眠或唤醒状态。
18.进一步的，所述核辐射探测器还包括：
19.模数转换器，所述模数转换器的输入端分别与所述辐射探测模块以及所述振动传感器连接，所述模数转换器的输出端与所述控制模块连接，用于将所述辐射探测模块以及所述振动传感器的模拟信号转变为数字信号传输给所述控制模块。
20.进一步的，所述控制模块与所述数据传输模块以及所述定位模块通信连接，用于根据从所述数据传输模块以及所述定位模块接收到的相关数据控制所述核辐射探测器进入休眠或唤醒状态。
21.进一步的，所述辐射探测模块包括：
22.高压升压稳压处理单元，与所述电源管理模块连接，用于通过将输入电压升高至所述辐射探测模块的起始电压以及将电压稳定在所述起始电压以上。
23.进一步的，所述辐射探测模块包括：
24.信号降噪与统计单元，用于对探测到的核辐射剂量信号进行降噪处理，并对处理后的信号进行统计。
25.进一步的，所述辐射探测模块包括盖革-弥勒计数器。
26.进一步的，所述定位模块包括卫星定位和基站定位。
27.进一步的，所述定位模块集成在所述数据传输模块上。
28.本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
29.本技术实施例提供的核辐射探测器，所述探测器包括：辐射探测模块，用于探测核辐射，数据传输模块，用于将所述核辐射探测器的探测数据上传至预设服务器，定位模块，用于对所述辐射探测模块探测到的核辐射的放射源进行定位追踪，控制模块，所述控制模块与所述辐射探测模块、所述数据传输模块以及所述定位模块均连接，用于管理和控制所述辐射探测模块、所述数据传输模块以及所述定位模块，电源管理模块，所述电源管理模块与所述辐射探测模块、所述控制模块、所述数据传输模块以及所述定位模块均电连接，所述电源管理模块至少包括低功耗电源驱动电路，所述电源管理模块通过所述低功耗电源驱动电路驱动所述辐射探测模块以及启动所述核辐射探测器，采用间接控制升压模组供电的低功耗启动和电源驱动，降低了探测器的启动和运行的功耗，并且可以避免电池亏电情况下的探测器启动故障；
30.进一步地，本技术实施例提供的核辐射探测器，通过所述振动传感器与所述控制模块连接，用于监测所述的核辐射探测器的振动状态，并将监测结果发送给所述控制模块，以便所述控制模块根据所述监测结果控制所述核辐射探测器进入休眠或唤醒状态，以及所述控制模块与所述数据传输模块以及所述定位模块通信连接，用于根据从所述数据传输模块以及所述定位模块接收到的相关数据控制所述核辐射探测器进入休眠或唤醒状态，利用传感器及位置判断，对探测器的启动和工作进行合理规划，能有效避免探测器的电能浪费，进一步达到低功耗、长续航的目的。
31.本技术所有产品并不需要具备上述所有效果。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1是本技术实施例提供的核辐射探测器的结构示意图；
34.图2是本技术实施例提供的核辐射探测器的电源管理模块的结构示意图。
具体实施方式
35.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
36.如背景技术所述，现有技术中的核辐射探测器由于控制电路需要很高的功耗以及采用gps进行放射源定位追踪时，在启动和搜寻卫星过程中将带来大量的能量损耗等因素，因此，存在功耗大以及难以保证长时间续航等问题。
37.为解决现有技术中一个或多个技术问题，本技术创造性地提出了一种超低功耗的核辐射探测器，由低功耗gm传感器单元(即辐射探测模块)、振动传感器、控制器、定位模块、电源管理模块以及数据传输模块组成。采用低功耗驱动方法实现对gm传感器的低功耗启动和电源驱动，控制器用于核辐射探测器的控制和数据采集、处理、传输。该核辐射探测器有效地利用放射源运动状态，实现各个模块的超低功耗设计，极大改善了便携式核辐射探测器功耗高、续航差、稳定性差等问题。
38.下面结合附图具体描述本技术实施例的图像获取装置。
39.如图1和图2所示，本技术实施例提供的核辐射探测器，主要包括辐射探测模块100、模数转换器200、数据传输模块300、定位模块400、控制模块500、电源管理模块600以及振动传感器700。其中，辐射探测模块100用于核辐射剂量吸收、转换和计数；振动传感器700，用于监测设备振动状态；数据传输模块 200，用于将核辐射探测器的探测数据上传至预设服务器；定位模块400可以提供gps/lbs定位。模数转换器200连接在辐射探测模块100以及振动传感器700 与控制模块500之间，实现辐射探测模块100的计数和振动传感器700的参数的模数转换；控制模块500还与数据传输模块200以及定位模块400连接，实现核辐射探测器的控制和管理；电源管理模块600与控制模块500、数据传输模块200以及定位模块400均直接连接，并于辐射探测模块100、模数转换器200 通过控制模块500间接连接，实现辐射探测模块100的低功耗驱动及核辐射探测器整体的低功耗启动。
40.作为一种较优的实施方式，本技术实施例中，核辐射探测器还包括外壳(图未示)。上述辐射探测模块100、模数转换器200、数据传输模块300、定位模块 400、控制模块500、电源管理模块600以及振动传感器700等部件均可根据实际需求集成在该外壳的内部或表面，这里不做限制。
41.进一步参照图2所示，所述电源管理模块600至少包括直流电源610、第一管理单元620、蓄能器630、第二管理单元640以及低功耗电源驱动电路650。其中，第一管理单元620与直流电源610以及与蓄能器630连接，第二管理单元640与蓄能器630以及低功耗电源驱动电路650连接。第一管理单元620用于利用直流电源610对蓄能器630进行充电，第二管理单元640用于从蓄能器 630获取电能，并通过低功耗电源驱动电路650驱动辐射探测模块100以及启动该核辐射探测器等。
42.具体实施时，当控制模块500从静默状态唤醒后，通知第一管理单元620 进行待命状态，此时第一管理单元620通过直流电源610将蓄能器630先充满电。接收到启动命令后，控制模块500通过打开第二管理单元640的供电从蓄能器630获得电能，由于自身具备蓄能准备动作，使整体唤醒启动过程更为平稳，并节省启动电能，以驱动辐射探测模块100以及启动该核辐射探测器，达到降低功耗的目的，同时，可以减少由于供电不足导致的唤醒失败、数据传输失败等问题。
43.作为一种较优的实施方式，本技术实施例中，辐射探测模块100可以采用 gm传感器(盖革-弥勒计数器)作为吸收、转换和计数核辐射剂量的传感器。盖革-弥勒计数器的技术效率与施加在阴、阳两级之间的电压有关，只有将电压提高到一定值后，气体电路输出脉冲个数才能趋于平稳。本技术实施例中的gm传感器的起始电压设置为400v，并设置其包括高压升压稳压处理单元和信号降噪与统计单元两个功能单元，以将gm传感器的采集和处理流程为两个部分。
44.具体的，gm传感器在进行核辐射采集时，通过高压升压稳压处理单元的升压模块将输入电压升高至计数器的起始电压400v，通过高压升压稳压处理单元的稳压和降噪处理单元将计数器的电压稳定在400v以上，且不受外界环境影响。 gm传感器在对采集到的核辐射相关数据进行处理时，通过信号降噪与统计单元对放射性剂量信号进行降噪处理，并对调理后的脉冲输出进行统计。具体实施时，信号降噪与统计单元将管理并处理所计数器的脉冲数量，转换成剂量率值，并将剂量率值通过串口通信的方式发送给控制模块500，最终完成核辐射剂量的精确监测。
45.具体的，由于核辐射探测器等辐射剂量监测设备通常旨在通过放射源的剂量和位置监测实现放射源安全管理，基于上述目的，设置放射源一旦停止活动，核辐射探测器处于安全状态，放射源开始活动时，核辐射探测器进入监管状态。具体实施时，为了保证长时间续航的要求，本技术实施例中，在核辐射探测器中还设置了振动传感器700，振动传感器700采用低功耗工作方式，振动传感器 700与控制模块500连接，用于监测该核辐射探测器的振动状态，并将监测结果发送给控制模块500，以便控制模块500根据监测结果控制该核辐射探测器进入休眠或唤醒状态。
46.作为一种较优的实施方式，本技术实施例中，控制模块500根据监测结果控制该核辐射探测器进入休眠或工作状态的流程可以通过预设的休眠算法实现。具体实施时，在该预设休眠算法中设定振动有效脉冲数为ws、有效振动时间为ts、无振动时间为t's。核辐射探测器一直通过振动传感器700处于振动监测中，假设振动传感器700监测到的振动信号(即监测结果)中接收到脉冲数为w、持续时间为t、振动间隔时间为t'。控制模块500接收到振动传感器700发送来的检测结果后进行处理，若w》ws，则进入唤醒流程，若t》ts，即有效振动时间超过设定值，判断为有效振动，正常唤醒核辐射探测器，若t《ts，则不唤醒核辐射探测器，
继续进入休眠模式，持续振动监听中；若w《ws，等待其振动间隔时间t'》t's，进入休眠状态。
47.作为一种较优的实施方式，本技术实施例中，数据传输模块300采用nb-iot 物联网传输方式，用于将核辐射探测器的探测数据上传至预设服务器。核辐射探测器通常采用无线通信传输方式，受限于放射源存储环境常处于无无线信号场所，搜寻信号引起的功耗较大，因此，为了减少不必要的无信号传输引起的功耗消耗问题，本技术实施例中，数据传输模块300同样采用低功耗工作方式，通过算法在无法有效传输数据的情况下，关闭设备大部分功能，进入部分休眠状态。具体流程如下：控制模块500的监测功能搜寻无线信号，若通讯正常，则正常发送位置和剂量信息，若通讯不正常，则对异常数据次数进行累计，当次数超过设定阈值时，核辐射探测器进入部分休眠，即采集到的数据仅保留在核辐射探测器存储区，不向远端服务器发送数据。
48.作为一种较优的实施方式，本技术实施例中，定位模块400用于对所述辐射探测模块探测到的核辐射的放射源进行定位追踪。定位模块400集成在数据传输模块300上，定位模块400包括卫星定位和基站定位，即定位模块400可以提供gps/lbs定位。
49.具体的，gps是一种通过卫星定位的方式，其搜寻卫星及定位过程中，会造成很大的损耗，特别是在密闭空间时无法正常搜寻卫星给核辐射探测器带来很大的功耗损失，而lbs作为基站定位，其定位过程常处于超低功耗模式，因此，本技术实施例中，利用上述特性，通过信号控制对核辐射探测器进行低功耗设计。其休眠流程如下：控制模块500的监测功能正常执行定位监测操作，若定位模块400搜寻gps卫星信号正常，则采用gps定位，并将位置信息发送给控制模块500，若gps定位异常，则定位模块400进入lbs定位状态，如果 lbs定位数据发送次数超过预设值，则说明核辐射探测器长时间处于固定的位置，此时定位模块400进入lbs休眠，等待振动或者gps唤醒。
50.综上所述，本技术实施例中提供的核辐射探测器整体通过感知和判断自身状态来实现低功耗工作，主要涉及通过振动传感器监测判断核辐射探测器是否处于运行状态决定核辐射探测器进入休眠或唤醒(即工作)，通过判断gps/lbs 状态判断核辐射探测器是否需要进入休眠，避免不必要的电能浪费，通过判断无线信号状态判断核辐射探测器是否需要进入休眠。
51.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“垂直”“平行”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
52.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
53.以上所述仅为本技术的较佳实施例，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。