本發(fā)明涉及激光去污領(lǐng)域，尤其涉及一種激光去污在線校正輔助裝置、激光去污裝置及去污方法。

背景技術(shù)：

核電站在運(yùn)行過程中，結(jié)構(gòu)材料的腐蝕產(chǎn)物和一回路冷卻劑受中子活化形成放射性物質(zhì)，傳送、分配、沉積在系統(tǒng)的管道、閥門和水泵的表面。隨著核電站服役時(shí)間的增長(zhǎng)，這些放射性物質(zhì)積累日益增多，導(dǎo)致系統(tǒng)輻射場(chǎng)增強(qiáng)，工作人員受輻照劑量增加。因此，需要定期或不定期進(jìn)行放射性去污，保障電站安全運(yùn)行，并降低運(yùn)行人員集體輻射劑量。隨著國(guó)內(nèi)核電站大規(guī)模建設(shè)及運(yùn)行，亟需進(jìn)行放射性去污的部件將越來越多。

目前技術(shù)中初步提出了使用激光去污的方案，但是現(xiàn)有的激光去污過程中，清洗激光的發(fā)射距離是關(guān)系到去污效果的重要影響參數(shù)之一，而在此背景狀況下，要實(shí)現(xiàn)距離的精確測(cè)定存在以下困難：首先，在有放射性條件下進(jìn)行激光去污時(shí)所有對(duì)外接口都會(huì)有抗輻射窗口來對(duì)裝備內(nèi)部器件進(jìn)行防護(hù)，而抗輻射窗口會(huì)降低激光反饋到探測(cè)靶面上的功率，導(dǎo)致誤報(bào)率大幅提高，同時(shí)抗輻射窗口的透過率也會(huì)隨放射物的吸收而發(fā)生變化；其次，裝備在清洗過程中被檢測(cè)表面會(huì)有很多光干擾，包括清洗用激光、激光與材料作用時(shí)的反射雜散光等，而且這些背景光的功率遠(yuǎn)高于探測(cè)用激光功率。綜上，參見圖1，現(xiàn)有技術(shù)中的軌跡規(guī)劃用激光位移傳感器無法在上述環(huán)境中進(jìn)行精確測(cè)距。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種激光去污在線校正輔助裝置、激光去污裝置及去污方法，利用功率自增益及窄帶濾波技術(shù)完成測(cè)距信號(hào)的準(zhǔn)確提取，進(jìn)而輔助去污裝置在預(yù)設(shè)的理論軌跡的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校正。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一方面，本發(fā)明提供了一種激光去污在線校正輔助裝置，包括殼體、設(shè)置于所述殼體內(nèi)的測(cè)量激光輸出模塊、功率調(diào)節(jié)模塊、探測(cè)信號(hào)收集靶面及信號(hào)提取處理模塊，所述殼體上設(shè)有抗輻射窗口，所述測(cè)量激光輸出模塊發(fā)射的測(cè)量激光穿過所述抗輻射窗口，并在待去污物體表面反射后穿過所述抗輻射窗口，并收集于所述探測(cè)信號(hào)收集靶面，所述信號(hào)提取處理模塊提取探測(cè)信號(hào)收集靶面的接收功率信號(hào)并做信號(hào)處理，并將處理結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)給功率調(diào)節(jié)模塊，所述功率調(diào)節(jié)模塊根據(jù)所述接收功率信號(hào)的處理結(jié)果對(duì)所述測(cè)量激光輸出模塊進(jìn)行功率增益調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步地，所述裝置還包括窄帶濾波模塊，所述窄帶濾波模塊設(shè)置在所述探測(cè)信號(hào)收集靶面與抗輻射窗口之間。

進(jìn)一步地，所述窄帶濾波模塊的中心波長(zhǎng)與所述測(cè)量激光輸出模塊的測(cè)量激光波長(zhǎng)相等。

進(jìn)一步地，測(cè)量激光輸出模塊為藍(lán)光激光發(fā)射器。

進(jìn)一步地，所述信號(hào)提取處理模塊包括數(shù)字濾波器，所述數(shù)字濾波器為針對(duì)藍(lán)光波段設(shè)置的窄帶帶通濾波器。

進(jìn)一步地，所述抗輻射窗口由含鉛玻璃制成或其他抗輻射透光材料制成。

進(jìn)一步地，所述裝置與清洗激光發(fā)射器固定連接，且所述清洗激光發(fā)射器發(fā)射的清洗激光打在待去污物體表面的區(qū)域與所述測(cè)量激光輸出模塊發(fā)射的測(cè)量激光打在待去污物體表面的區(qū)域重合。

另一方面，本發(fā)明提供了一種具有在線校正功能的激光去污裝置，所述激光去污裝置包括清洗激光發(fā)射器及上述的激光去污在線校正輔助裝置。

另一方面，本發(fā)明提供了一種利用上述的激光去污裝置的激光去污方法，包括以下步驟：

s1、校正輔助裝置在功率調(diào)節(jié)模塊對(duì)測(cè)量激光輸出模塊進(jìn)行持續(xù)功率調(diào)節(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行激光測(cè)距；

s2、根據(jù)目標(biāo)距離和激光測(cè)距結(jié)果，對(duì)校正輔助裝置進(jìn)行上下位置校正，直至所述激光測(cè)距結(jié)果與目標(biāo)距離一致；

s3、打開所述清洗激光發(fā)射器進(jìn)行激光去污。

進(jìn)一步地，所述方法還包括：按照預(yù)設(shè)的理論軌跡移動(dòng)所述激光去污裝置，重復(fù)執(zhí)行步驟s1-s3。

本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)：

a.清洗過程中激光測(cè)距實(shí)時(shí)校正技術(shù)：在激光去污通過激光測(cè)距儀實(shí)時(shí)采集激光窗口與構(gòu)件表面距離，在預(yù)設(shè)的理論軌跡的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校正；

b.測(cè)距過程中采用功率自增益及窄帶濾波技術(shù)，提高測(cè)距的準(zhǔn)確度。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中激光去污裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的激光去污裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的激光去污在線校正輔助裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的激光去污過程中的理論軌跡的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校正的軌跡關(guān)系示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的激光去污方法的流程圖。

其中，附圖標(biāo)記為：1-殼體，11-抗輻射窗口，2-測(cè)量激光輸出模塊，3-功率調(diào)節(jié)模塊，4-探測(cè)信號(hào)收集靶面，5-信號(hào)提取處理模塊，6-窄帶濾波模塊，7-清洗激光發(fā)射器。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖及具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實(shí)施例提供的激光去污在線校正輔助裝置，可以靈活安裝在現(xiàn)有的激光去污設(shè)備上，為激光去污設(shè)備提供精準(zhǔn)的測(cè)距信息，改善激光去污設(shè)備的去污效果，安裝靈活，具有較大的市場(chǎng)前景。

實(shí)施例1

檢測(cè)用激光功率較低，多直接面向被測(cè)物體，中間有抗輻射窗口后會(huì)降低激光反饋到探測(cè)靶面上的功率，導(dǎo)致誤報(bào)率大幅提高，同時(shí)抗輻射窗口的透過率也會(huì)隨放射物的吸收而發(fā)生變化。針對(duì)抗輻射窗口對(duì)探測(cè)激光有吸收且會(huì)變化的特點(diǎn)，需要能夠依據(jù)實(shí)際的情況自主調(diào)節(jié)激光位移傳感器的激光功率才能確保得到準(zhǔn)確且穩(wěn)定的軌跡信息，參見圖4。針對(duì)損耗采用信號(hào)光功率自增益技術(shù)，依據(jù)探測(cè)靶面上接收功率的信號(hào)主動(dòng)對(duì)輸出激光功率進(jìn)行連續(xù)調(diào)整確保可以得到探測(cè)信號(hào)的準(zhǔn)確率，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種激光去污在線校正輔助裝置，參見圖3所示，所述激光去污在線校正輔助裝置包括殼體1、設(shè)置于所述殼體1內(nèi)的測(cè)量激光輸出模塊2、功率調(diào)節(jié)模塊3、探測(cè)信號(hào)收集靶面4及信號(hào)提取處理模塊5，所述殼體1上設(shè)有抗輻射窗口11，所述測(cè)量激光輸出模塊2發(fā)射的測(cè)量激光穿過所述抗輻射窗口11，并在待去污物體表面反射后穿過所述抗輻射窗口11，并收集于所述探測(cè)信號(hào)收集靶面4。優(yōu)選地，抗輻射窗口11必須滿足抗輻射指標(biāo)要求，所述抗輻射窗口11由含鉛玻璃制成或其他抗輻射透光材料制成，本實(shí)施例中的激光去污在線校正輔助裝置輸出的激光需要往返于抗輻射窗口且在強(qiáng)光學(xué)背景下工作。

所述功率調(diào)節(jié)模塊3實(shí)現(xiàn)功率自增益，具體如下：所述功率調(diào)節(jié)模塊3的輸入端與信號(hào)提取處理模塊5的輸出端連接，輸出端與所述測(cè)量激光輸出模塊2連接，所述信號(hào)提取處理模塊5的輸入端與探測(cè)信號(hào)收集靶面4連接，光線的傳播路徑為：測(cè)量激光輸出模塊2發(fā)射測(cè)距激光，所述測(cè)距激光從殼體1內(nèi)通過抗輻射窗口11穿出，到達(dá)反射表面被反射，逆向穿過所述抗輻射窗口11而進(jìn)入所述殼體1，最終被探測(cè)信號(hào)收集靶面4吸收，所述信號(hào)提取處理模塊5提取探測(cè)信號(hào)收集靶面4的接收功率信號(hào)并做信號(hào)處理，并將處理結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)給功率調(diào)節(jié)模塊3，所述功率調(diào)節(jié)模塊3根據(jù)所述接收功率信號(hào)的處理結(jié)果對(duì)所述測(cè)量激光輸出模塊2進(jìn)行功率增益調(diào)節(jié)，具體調(diào)節(jié)方法包括：將所述接收功率與理想接收功率值進(jìn)行比較，得到功率虧損差值，根據(jù)所述功率虧損進(jìn)行相應(yīng)的功率增益調(diào)節(jié)，使探測(cè)信號(hào)收集靶面4的接收功率信號(hào)保持在一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。

裝備在清洗過程中被檢測(cè)表面會(huì)有很多光干擾，包括清洗用激光、激光與材料作用時(shí)的反射雜散光等，而且這些背景光的功率遠(yuǎn)高于探測(cè)用激光功率。針對(duì)這種強(qiáng)背景下提取弱信號(hào)的要求，需要引入差異化波長(zhǎng)管理技術(shù)才能完成信號(hào)的準(zhǔn)確提取。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，采用波長(zhǎng)選通技術(shù)，具體為：所述激光去污在線校正輔助裝置還包括窄帶濾波模塊6，所述窄帶濾波模塊6設(shè)置在所述探測(cè)信號(hào)收集靶面4與抗輻射窗口11之間，并且，所述窄帶濾波模塊6的中心波長(zhǎng)與所述測(cè)量激光輸出模塊2的測(cè)量激光波長(zhǎng)相等，使得可以最大程度通過測(cè)量激光而阻止其他波長(zhǎng)的光線通過，有效屏蔽了背景光干擾。

另一方面，針對(duì)強(qiáng)背景光干擾下提取信號(hào)的要求，激光清洗去污激光波長(zhǎng)絕大部分為1064nm波段，采用藍(lán)光激光測(cè)距避開波長(zhǎng)干擾，即測(cè)量激光輸出模塊2為藍(lán)光激光發(fā)射器；所述信號(hào)提取處理模塊5設(shè)置有軟件數(shù)字濾波器，所述軟件數(shù)字濾波器為針對(duì)藍(lán)光波段設(shè)置的窄帶帶通濾波器，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)在強(qiáng)背景下提取弱信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述裝置與清洗激光發(fā)射器固定連接，且所述清洗激光發(fā)射器發(fā)射的清洗激光打在待去污物體表面的區(qū)域與所述測(cè)量激光輸出模塊2發(fā)射的測(cè)量激光打在待去污物體表面的區(qū)域重合。

實(shí)施例2

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種具有在線校正功能的激光去污裝置，參見圖2，所述激光去污裝置包括清洗激光發(fā)射器及上述的激光去污在線校正輔助裝置，所述清洗激光發(fā)射器與激光去污在線校正輔助裝置固定連接，且所述清洗激光發(fā)射器發(fā)射的清洗激光打在待去污物體表面的區(qū)域與所述測(cè)量激光輸出模塊2發(fā)射的測(cè)量激光打在待去污物體表面的區(qū)域重合。

實(shí)際應(yīng)用中，需要控制的是清洗激光發(fā)射器到激光去污表面的距離，激光去污過程中，清洗激光具有一個(gè)最優(yōu)發(fā)射距離，即當(dāng)清洗激光發(fā)射器到激光去污表面的距離滿足所述最優(yōu)發(fā)射距離時(shí)，相應(yīng)具有最優(yōu)去污效果，當(dāng)實(shí)際距離小于所述最優(yōu)發(fā)射距離時(shí)，激光的大部分能量消耗在去污表面的反射導(dǎo)致在去污表面保留較少的能量，達(dá)不到清洗去污的最優(yōu)效果；當(dāng)實(shí)際距離大于所述最優(yōu)發(fā)射距離時(shí)，激光的能量主要消耗在從發(fā)射器發(fā)射到所述去污表面之間的行程中，而到達(dá)去污表面時(shí)清洗激光的剩余能量不足以達(dá)不到清洗去污的最優(yōu)效果，因此，清洗激光發(fā)射器的焦距對(duì)準(zhǔn)對(duì)于激光清洗的效果有著至關(guān)重要的作用，而該清洗激光發(fā)射器的焦距距離通過清洗激光發(fā)射器與激光去污在線校正輔助裝置的連接，轉(zhuǎn)化為通過控制校正輔助裝置到激光去污點(diǎn)的距離來控制清洗激光發(fā)射器到激光去污表面的距離。

同時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種利用上述的激光去污裝置的激光去污方法，參見圖5，包括以下步驟：

s1、校正輔助裝置在功率調(diào)節(jié)模塊對(duì)測(cè)量激光輸出模塊進(jìn)行持續(xù)功率調(diào)節(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行激光測(cè)距；

s2、根據(jù)目標(biāo)距離和激光測(cè)距結(jié)果，對(duì)校正輔助裝置進(jìn)行上下位置校正，直至所述激光測(cè)距結(jié)果與目標(biāo)距離一致；

s3、打開所述清洗激光發(fā)射器進(jìn)行激光去污。

其中，步驟s2中的目標(biāo)距離，即當(dāng)所述校正輔助裝置的測(cè)距結(jié)果滿足目標(biāo)距離時(shí)，對(duì)應(yīng)地，所述清洗激光達(dá)到上述最優(yōu)發(fā)射距離，繼而達(dá)到最優(yōu)去污效果。

執(zhí)行上述步驟s1-s3，即完成一個(gè)去污點(diǎn)的清洗，按照規(guī)劃的路徑軌跡，所述路徑軌跡參見圖4示意，移動(dòng)所述激光去污裝置，并重復(fù)執(zhí)行步驟s1-s3，則清洗規(guī)劃預(yù)設(shè)的理論軌跡上的下一個(gè)去污點(diǎn)。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制其專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。