[發(fā)明專利]一種采用高能光子進行復(fù)雜環(huán)境下精確測距的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710575189.0
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107505624B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邵劍雄;陳熙萌;韓承志;楊愛香;閆學(xué)文;周滿;劉文彪;宗澤文;李斐
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州大學(xué)
• 主分類號: G01S17/08
• 分類號: G01S17/08
• 代理公司: 北京勁創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11589
• 代理人: 張鐵蘭

本發(fā)明公開了一種采用高能光子進行復(fù)雜環(huán)境下精確測距的系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括高能光子發(fā)射源系統(tǒng)、發(fā)射角度設(shè)定系統(tǒng)、探測系統(tǒng)以及統(tǒng)計處理系統(tǒng)；本發(fā)明還公開了一種采用高能光子進行復(fù)雜環(huán)境下精確測距的方法。本發(fā)明通過高能光子與被測物體或界面發(fā)生康普頓散射等物理過程，散射光子返回探測處理系統(tǒng)進行計數(shù)和統(tǒng)計處理，利用計數(shù)率反推得到探測點與被測點的距離。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測距方法，具體地說，涉及一種采用高能光子進行復(fù)雜環(huán)境下精確測距的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

目前，現(xiàn)有技術(shù)中，激光測距容易受環(huán)境能見度及界面形狀影響而無法精確測距，無線電雷達測距易受電磁環(huán)境干擾和界面形狀影響，聲波測距不能在真空或噪聲環(huán)境下無法使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)存在的缺陷，提供一種采用高能光子進行復(fù)雜環(huán)境下精確測距的系統(tǒng)及方法，通過高能光子與被測物體或界面發(fā)生康普頓散射等物理過程，散射光子返回探測處理系統(tǒng)進行計數(shù)和統(tǒng)計處理，利用計數(shù)率反推得到探測點與被測點的距離。

其具體技術(shù)方案為：

一種采用高能光子進行復(fù)雜環(huán)境下精確測距的系統(tǒng)，包括高能光子發(fā)射源系統(tǒng)、發(fā)射角度設(shè)定系統(tǒng)、探測系統(tǒng)以及統(tǒng)計處理系統(tǒng)；

所述高能光子發(fā)射源系統(tǒng)是發(fā)射高能光子的組件，包括X射線管、鈷Co-60伽瑪源、銫Cs-137伽瑪源、鋅Zn-65伽瑪源、汞Hg-203伽瑪源、鈰Ce-141伽瑪源，源體發(fā)出的高能光子波長范圍為：＜0.01微米。

所述發(fā)射角度設(shè)定系統(tǒng)是高阻擋屏蔽材料組成的用于約束光子出射方向及出射角度的結(jié)構(gòu)組件，選用的屏蔽材料包括重金屬鉛鎢玻璃、有機玻璃、樹脂/納米鉛復(fù)合材料、稀土合金復(fù)合材料、參固體屏蔽劑的混合纖維材料。該組件校準(zhǔn)出射光子的方向，而且還起到輻射防護屏蔽的作用，防止射線泄露照射其他區(qū)域及范圍，保障測量安全可靠進行；

所述探測系統(tǒng)接收經(jīng)介質(zhì)作用散射回來的高能光子并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號，包含氣體電離探測器、半導(dǎo)體探測器、正比探測器以及閃爍體探測器、微通道板探測器；

所述統(tǒng)計處理系統(tǒng)完成對探測系統(tǒng)產(chǎn)生的電脈沖信號的統(tǒng)計分析和處理，根據(jù)距離與統(tǒng)計信號之間如下關(guān)系；反推得到探測點與被測量體之間的距離：

L＝D*EXP*(A+B*X+C*X²)

上式中L為測量點與被測體之間的距離，X為信號強度(計數(shù)率)，D、A、B、C為不同環(huán)境使用的標(biāo)定參量。

進一步，所述高能光子發(fā)射源系統(tǒng)為點源、面源、柱形源、體型源，或者是球形源。

進一步，所述發(fā)射角度設(shè)定系統(tǒng)的張角范圍為0°≤θ≤180°，θ＝0°時張角為一準(zhǔn)直小孔，光子沿小孔出射，完成點對點的小范圍測量。

進一步，所述閃爍體探測器為NaI閃爍體探測器。

一種采用高能光子進行復(fù)雜環(huán)境下精確測距的方法，包括如下步驟：

源體發(fā)射系統(tǒng)發(fā)出的高能光子經(jīng)過發(fā)射角度設(shè)定系統(tǒng)的調(diào)制后，沿特定角度θ出射，到達界面后與界面介質(zhì)發(fā)生康普頓散射，部分光子將散射返回，到達探測系統(tǒng)被記錄并轉(zhuǎn)換為電信號，信號傳達至計數(shù)統(tǒng)計系統(tǒng)進行統(tǒng)計分析，并根據(jù)公式L＝D*EXP*(A+B*X+C*X²)，反推出距離L。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

1.抗環(huán)境干擾能力強：在測距過程中不受環(huán)境溫度、壓力、電磁場以及環(huán)境特征如天氣、能見度、塵埃等因素的影響。

2.測量介質(zhì)適應(yīng)性高：不論所測介質(zhì)表面是否光滑、透明或凹凸不平，本方法均可以完成距離的精確測量。