[发明专利]一种采用高能光子进行复杂环境下精确测距的系统及方法

说明书

本发明公开了一种采用高能光子进行复杂环境下精确测距的系统及方法，该系统包括高能光子发射源系统、发射角度设定系统、探测系统以及统计处理系统；本发明还公开了一种采用高能光子进行复杂环境下精确测距的方法。本发明通过高能光子与被测物体或界面发生康普顿散射等物理过程，散射光子返回探测处理系统进行计数和统计处理，利用计数率反推得到探测点与被测点的距离。

技术领域

本发明涉及一种测距方法，具体地说，涉及一种采用高能光子进行复杂环境下精确测距的系统及方法。

背景技术

目前，现有技术中，激光测距容易受环境能见度及界面形状影响而无法精确测距，无线电雷达测距易受电磁环境干扰和界面形状影响，声波测距不能在真空或噪声环境下无法使用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术存在的缺陷，提供一种采用高能光子进行复杂环境下精确测距的系统及方法，通过高能光子与被测物体或界面发生康普顿散射等物理过程，散射光子返回探测处理系统进行计数和统计处理，利用计数率反推得到探测点与被测点的距离。

其具体技术方案为：

一种采用高能光子进行复杂环境下精确测距的系统，包括高能光子发射源系统、发射角度设定系统、探测系统以及统计处理系统；

所述高能光子发射源系统是发射高能光子的组件，包括X射线管、钴Co-60伽玛源、铯Cs-137伽玛源、锌Zn-65伽玛源、汞Hg-203伽玛源、铈Ce-141伽玛源，源体发出的高能光子波长范围为：＜0.01微米。

所述发射角度设定系统是高阻挡屏蔽材料组成的用于约束光子出射方向及出射角度的结构组件，选用的屏蔽材料包括重金属铅钨玻璃、有机玻璃、树脂/纳米铅复合材料、稀土合金复合材料、参固体屏蔽剂的混合纤维材料。该组件校准出射光子的方向，而且还起到辐射防护屏蔽的作用，防止射线泄露照射其他区域及范围，保障测量安全可靠进行；

所述探测系统接收经介质作用散射回来的高能光子并将其转变为电脉冲信号，包含气体电离探测器、半导体探测器、正比探测器以及闪烁体探测器、微通道板探测器；

所述统计处理系统完成对探测系统产生的电脉冲信号的统计分析和处理，根据距离与统计信号之间如下关系；反推得到探测点与被测量体之间的距离：

L＝D*EXP*(A+B*X+C*X²)

上式中L为测量点与被测体之间的距离，X为信号强度(计数率)，D、A、B、C为不同环境使用的标定参量。

进一步，所述高能光子发射源系统为点源、面源、柱形源、体型源，或者是球形源。

进一步，所述发射角度设定系统的张角范围为0°≤θ≤180°，θ＝0°时张角为一准直小孔，光子沿小孔出射，完成点对点的小范围测量。

进一步，所述闪烁体探测器为NaI闪烁体探测器。

一种采用高能光子进行复杂环境下精确测距的方法，包括如下步骤：

源体发射系统发出的高能光子经过发射角度设定系统的调制后，沿特定角度θ出射，到达界面后与界面介质发生康普顿散射，部分光子将散射返回，到达探测系统被记录并转换为电信号，信号传达至计数统计系统进行统计分析，并根据公式L＝D*EXP*(A+B*X+C*X²)，反推出距离L。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1.抗环境干扰能力强：在测距过程中不受环境温度、压力、电磁场以及环境特征如天气、能见度、尘埃等因素的影响。

2.测量介质适应性高：不论所测介质表面是否光滑、透明或凹凸不平，本方法均可以完成距离的精确测量。