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Einrichtung zur Funktionskontrolle von Impulse verarbeitenden
Anlagen, besonders Messanlagen für radioaktive Strahlung
Für die Messung radioaktiver Strahlung bei Reaktoren in Isotopenlaboratorien usw., werden oft Gei- ger-MüÜer-Zählrohre oder andere Strahlungsdetektoren, die Impulse liefern (z. B. Proportionalzähl- rohre, Impulsfonisationskarnmern u. dgl.) mit Anzeigegeräten verwendet. Solche AnlageinuLtssenuau- ernd funktionsfähig bleiben bzw. muss eine Störung angezeigt und gemeldet werden. Zu diesemZweck wurde bisher ein radioaktivespräparat in die Nähe des Detektors (Zählrohres) gebracht, und am Ausschlag des Anzeigegerätes konnte die Funktion der Anlage überprüft werden.
Diese Methode hat den gro- ssen Nachteil, dass die Überprüfung nicht dauernd möglich ist, sondern nur von Zeit zu Zeit durch entsprechendes Personal oder umständliche automatische Einrichtungen durchgeführt werden kann. Auch müssen entsprechende langlebige radioaktive Strahler vorhanden sein.
Eine weitere Möglichkeit der Funtionskontrolle besteht darin, den immer vorhandenen natürlichen Strahlungshintergrund zu verwenden. Man muss aber dabei dafür sorgen, dass die relativ wenigen Impulse des Zählrohres beim Hintergrund eine ruhige Anzeige ergeben. Sonst könnte der Rückgang der Anzeige (Störung in der Anlage) nicht genügend sicher erfasst und etwa durch Abfall eines Relais zur Meldung der Störung verwendet werden.
Diese Methode bedingt also Zählrohre mit relativ hoher Impulsrate beim Hintergrund und sehr gro- sse Zeitkonstanten des Anzeigegerätes um die bei geringen Zählraten grossen statistischen Schwankungen auszugleichen. Die grosse Zeitkonstante ist aber nicht erwünscht, da sie ein"Kriechen"der Anzeige zur Folge hat. Zählrohre mit hohen Hintergrundimpulszahlen sind nach oben in ihrem Arbeitsbereich beschränkt, da Zählrohre nur bestimmte Impulsraten verarbeiten können. Für Überwachungsanlagen ist anderseits aber ein grosser Arbeitsbereich erforderlich.
Man kann sich deshalb noch dadurch helfen, dass man den natürlichen Strahlungshintergrund künstlich durch ein radioaktives Präparat dauernd vergrössert. Das hat aber den grossen Nachteil, dass dann Änderungen im natürlichen Hintergrund nicht mehr erfasst werden können.
Alle diese Nachteile vermeidet die Erfindung, bei der nicht die Zählrate beim Strablungshintergrund zur Funktionskontrolle verwendet wird, sondern der zeitliche Abstand zweier aufeinanderfolgender Impulse.
Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Funktionskontrolle von Impulse verarbeitenden Anlagen, besonders Messanlagen für radioaktive Strahlung, ist daher durch ein Zeitrelais mit vorgegebener, vorzugsweise einstellbarer Ablaufzeit, welches durch jeden der aufeinanderfolgenden Messimpulse aufgezogen wird, und eine bei Erreichen seiner Ablaufzeit auslösbare Signaleinrichtung gekennzeichnet.
Der Zählrohrimpuls bringt das Zeitrelais zum Laufen, das in einem weiten Zeitbereich einstellbar ist. Kommt während der Laufzeit des Relais kein weiterer Impuls vom Zählrohr, so schaltet das Relais einen Meldekreis, der den Ausfall der Anlage anzeigt, ein. Natürlich muss die Laufzeit so gross eingestellt werden, dass alle statistischen Schwankungen in der Impulsfolge sicher überbrückt werden. Das ist mit einem Zeitrelais sehr leicht möglich. Kommt anderseits innerhalb der Laufzeit des Relais ein weiterer Zählrohrimpuls, so wird das Relais zurückgeschaltet und beginnt mit seiner Laufzeit von vorne.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Zeitrelais von einem Kondensator gebil-
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det, der beim Auftreten eines Messimpulses entladen wird, wo hingegen bei Auftreten eines vorbestimm- ten Ladezustandes dieses Kondensators die Signaleinrichtung ausgelöst wird. Dabei kann parallel zum
Kondensator ein beim Auftreten eines Messimpulses leitend werdender Transistor liegen und ein zweiter, dieSignaleinrichtung steuernder Transistor vorgesehen sein, der in Abhängigkeit von einer vorbestimm- ten Ladespannung des Kondensators sperrt.
An Hand der Zeichnung, die ein Schaltbild einer Einrichtung nach der Erfindung beispielsweise zeigt, wird deren Wesen näher erläutert.
Es sei vorausgesetzt, dass die erfindungsgemässe Einrichtung Bestandteil einer Strahlungswarnanlage mit mehreren Messkanälen ist, von denen jeder ein Geiger- Müller-Zählrohr umfasst, von denen jedes der Funktionskontrolle zu unterwerfen ist, wobei die gesamte Anlage in der Einschubbauweise aus geführt sein kann.
In der Schaltskizze ist rechts eine Kontaktleiste l mit Klemmen A-L zu sehen. durch die ein
Schaltchassis, z. B. eine Karte mit gedruckter Schaltung (durch einen strichlierten Rahmen angedeutet) festgehalten und die elektrische Verbindung mit der übrigen Anlagc hergestellt wird.
Das die Ablaufzeit des erwähnten Zeitrelais bestimmende Element wird von einem Kondensator 2 gebildet, der über die Basis des Transistors 10 aufgeladen wird. Die Widerstände 3 und 4 sind temperaturabhängig und dienen zur Temperaturkompensation. Der Kondensator ist durch die Serienschaltung des Hauptkreises eines Transistors 5 und eines Gleichrichters 6 überbrückt, wobei die Basis dieses
Transistors über einen betriebsbedingten Widerstand 7 an eine Klemme C und sein Emitter, ebenfalls über einen Betriebswiderstand 8, an die Klemme L angelegt sind.
Der Verbindungspunkt 9 des Kondensators 2 mit der Widerstandsgruppe 3. 4 liegt an der Basis eines weiteren Transistors 10 sowie an betriebsmässigerforderlichenAnschlüssen KundD. Der Ausgang (Emitter) des Transistors 10 ist über ein Widerstandskopplungsglied 11 an die Basis eines dritten Transistors 12 angeschlossen, dessen Kollektor über die Klemme J zu einem Relais 14 geführt ist, dessen anderer Pol über die Klemme A zum Kondensator 2 geführt ist, während sein Emitter über die Klemme E an einem einstellbaren Widerstand liegt, von dem der Stromkreis über die Klemme G und einen Festwiderstand 16 zur Stromklemme L geschlossen ist. Relais und Einstellwiderstand befinden sich ausserhalb des Schaltkastens, andereigentlichenüberwachungsstelle.
Der Relaisruhekontakt 17 schliesst den Stromkreis einer Anzeigeeinrichtung 18, z. B. einer Warn- lampe.
Die der Kontrolleinrichtung zuzuführenden Messimpulse werden einem geeigneten Punkt des eigentlichen Messkanals entnommen, beispielsweise nach dem Verstärker und Impulsformer, um auch diese Glieder in die Funktionskontrolle einzubeziehen.
Die Wirkungsweise der beispielsweise dargestellten Schaltung ist nun folgende :
Ein über die Klemme C einlangender Messimpuls öffnet den Transistor 5, so dass sich der Kondensator 2 über ihn und den Gleichrichter 6 entladet. Damit werden auch die Transistoren 10 und 12 leitend und das Relais 14 zieht an, die Warnlampe 18 erlischt.
Nach Beendigung des Messimpulses wird der Transistor 5 wieder nichtleitend, die Transistoren 10 und 12 bleiben aber leitend, weil sich nun der Kondensator 2 erst langsam aufzuladen beginnt.
Erreicht der Ladezustand des Kondensators 2 ein bestimmtes Mass, so führt die sich über ihn auf- bauende Ladespannung zur Sperre der Transistoren 10 und 12, wodurch das Relais abfällt und die, Warnlampe aufleuchtet.
Dieser Fall tritt aber dann nicht ein, wenn vorher ein weiterer Messimpuls über C einlangt, weil dieser, wie oben beschrieben, den Kondensator 2 wieder entlädt, also das "Zeitrelais" von neuem "aufzieht", ehe es zum Abfall gelangen konnte. Auf diese Weise wird also ein Zeitvergleich zwischen dem Abstand zweier Messimpulse und einer Festzeit herbeigeführt und, wenn der Abstand grösser als die Festzeit wird, ein Warnsignal ausgelöst. Dies tritt dann ein, wenn ein folgender Messimpuls ausbleibt, also im allgemeinen, wenn eine Störung im Zählrohr im nachgeschalteten Verstärker und Impulsfor- mer oder in der Spannungsversorgung auftritt. Mit dem Widerstand 15 kann die Abfallzeit des Zeitrelais eingestellt werden. Mit der beschriebenen Schaltung ist es möglich bis zu praktisch beliebig niedrigen Zählraten eine Funktionskontrolle zu erreichen.
So kommt man z. B. mit einer'Zeiteinstellung von 5 min für das Zeitrelais ohne Berücksichtigung der Statistik bis zu 0, 2 Imp/min oder 12 Imp/h herunter. Im Gegensatz dazu gelangt man mit den erwähnten üblichen Methoden nicht unter etwa 10 Imp/min, d. h. 600 Im/h.
Im übrigen ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung keineswegs auf die beschriebene Anwendung auf Messanlagen für radioaktive Strahlung beschränkt ist. Sie kann selbstverständlich mit gleichem Er-
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folg auf alle Impulse verarbeitenden Anordnungen angewendet werden, bei denen im normalen Betrieb Impulsfolge mit einer gewissen Kontinuität und gegebenem Mindestabstand zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen auftreten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Funktionskontrolle von Impulse verarbeitenden Anlagen, besonders Messanlagen für radioaktive Strahlung, gekennzeichnet durch ein Zeitrelais mit vorgegebener, vorzugsweise einstellbarer Ablaufzeit, welches durch jeden der aufeinanderfolgenden Messimpulse aufgezogen wird, und eine bei Erreichen seiner Ablaufzeit auslösbare Signaleinrichtung.