CN104267274A - 辐射环境下电子元器件的运行情况记录与保存系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核辐射环境下电子元器件的运行情况记录系统及方法。本发明主要通过在封闭辐射环境中对元件运行情况进行记录和保存。系统主要包括测试元件，保护元件以及两者之间的连接线组成。本发明主要通过读取保护元件中的数据记录对结果进行分析，判断元器件的工作和损坏情况。这种方法可以有效地检测出元器件在辐射环境下的抗辐射性能，具有较强的操作性和移植复制性。

Description

辐射环境下电子元器件的运行情况记录与保存系统及方法
技术领域
本发明公开了一种核辐射环境下电子元器件的运行情况记录与保存系统及方法，涉及对元器件运行记录的记录和保存。
背景技术
随着国内外核工业技术的发展，各国建造了越来越多的核反应堆。然而，由于核的特殊性一旦发生事故，人员很难接近放射源进行处理。有效的监控对于防范突发性环境污染事故，在事前预防、事故中检测到事后恢复的各个过程中均起着重要的作用；也只有通过有效的现场环境勘测，才能为事故处理决策部门快速、准确地提供引起事故发生现场的辐射水平、污染物浓度分布、影响范围及发展态势等动态资料信息，为事故处置快速、正确决策赢得宝贵的时间，为有效地控制污染范围、缩短事故持续时间、将事故的损失减到最小。因此，发展核机器人帮助人类进行上述的任务势在必行。
机器人中含有很多的电子元器件，为了保证机器人在辐射环境中的运行，就必须对各电子元件的抗辐射性能进行测试。然而，由于实验环境的特殊性，并要满足实时监测的要求，在设计实验方案的过程中存在很多困难。由于实验环境和外界环境的封闭，以及两者之间的距离很长，实验中要考虑传输效率等问题。
发明内容
本发明的目的在于解决实际中出现的各种限制问题，提供一种核辐射环境下电子元器件的运行情况记录与保存系统及方法，通过对元器件运行情况的封闭记录，达到对元件抗辐射性能的测量。
为了达到上述目的，本发明的构思是：由于辐射环境和外界环境的长距离，很多元件的工作情况无法实时监控，因此需要在辐射环境内对其进行记录。
根据上述构思，本发明采用下述技术方案：
一种核辐射环境下电子元器件的运行情况记录与保存系统，包括运行记录系统和保存系统，其特征在于：
运行记录系统包括升压电路、降压电路、CAN分析仪和惯导；
保存系统包括5V降压电路、单片机甲、单片机乙和工控机；
所述升压电路经5V降压电路连接单片机甲，降压电路连接单片机乙，CAN分析仪和惯导连接工控机；
所述记录系统安装在实验板上，保存系统安置在一个铅盒内，实验板和铅盒均处于辐射环境中。
所述升压电路包括一个核心元件LM1577—ADJ，一个电感L接在LM1577—ADJ的4,5脚间，电感L的一端经一个二极管VD连接输出端VO，另一端接进口端并经一个电容Cin接地；LM1577-ADJ的1脚经一个电阻R3和一个Cc后接地，3脚接地，2脚接一个电阻R2后接地，并接一个电阻R1后连接输出端VO，输出端VO经并联的两个电容Co后接地。
所述降压电路包括一个核心元件PTN78020W，PTN78020W的2脚连接进口端V1，并经一个电容C1接地，1脚和7脚接地，7脚与4脚之间连接一个电阻RSET，5脚和6脚接输出端VO，6脚还经一个电容Co接地；降压电路的输出电压为5V。
所述惯导，以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息。
所述CAN分析仪的型号是itekCANalyst-II，可以进行CAN信号和USB信号转换；单片机甲和单片机的型号是stc89c52；工控机型号是艾讯科技SBC84823。
所述5V降压电路，将升压电路的输出电压降到5V，作为单片机甲的输入电压。
一种核辐射环境下电子元器件的运行情况记录与保存系统，工作原理如下：正常情况下，无法记录调压电路的工作时间，通过单片机甲、乙连接升压电路，降压电路来记录其工作时间。通过工控机对CAN分析仪发送命令通过信号转换返回工控机并把数据保存下来。惯导连接工控机，惯导持续发回位置参数在工控机中保存。
一种核辐射环境下的电子元器件的运行情况记录与保存方法，采用上述核辐射环境下电子元器件的运行情况记录与保存系统进行操作，其特征在于操作步骤如下：
1）根据上述系统连接并将实验板和铅盒放入辐射环境中；
2）为升压电路、降压电路上电，单片机甲、乙分别记录上电时间，工控机给CAN分析仪和惯导发送命令并记录回传数据；
3）辐射结束，读取记录系统中的数据；
4）计算各元件的受辐射总剂量。
所述步骤3）中，读取记录系统中数据的具体方法如下：
1）分别读取单片机甲，乙上电时间，可由此得到升压电路和降压电路正常工作的时间长度；
2）读取工控机内的CAN分析仪的运行程序结果，从开始运行到无参数返回的时间段即CAN分析仪正常工作时间长度；
3）读取工控机中记录的惯导位置数据，从开始运行到当数据出现持续异常的时间长度，即惯导正常运行的时间。
所述步骤4）中，通过贴在元器件上的测量剂测得元器件所在点的辐射率和元件正常运行的时间长度，由此可计算元器件的抗辐射剂量。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步：本发明解决了在辐射环境中的元器件的抗辐射性能测量问题；通过对比实验和单一变量控制，使实验过程中只存在一种变化，可以有效提高实验的准确性和可操作性。
附图说明
图1 辐射环境和实验简图
图2 辐射环境下的电子元器件运行情况记录与保存的系统结构框图
图3 辐射环境下的电子元器件运行情况记录与保存的方法流程框图
图4 升压电路（1）电路图
图5 降压电路（2）电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明中的优选实例进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实例仅仅是本发明的一部分实例。
实施例一：参见图1和图2，本环境下电子元器件的运行情况记录与保存系统，包括运行记录系统和保存系统，其特征在于：
运行记录系统包括升压电路（1）、降压电路（2）、CAN分析仪（3）和惯导（4）；
保存系统包括5V降压电路（5）、单片机甲（6）、单片机乙（7）和工控机（8）；
所述升压电路（1）经5V降压电路（5）连接单片机甲（6），降压电路（2）连接单片机乙（7），CAN分析仪（3）和惯导（4）连接工控机（8）；
所述记录系统安装在实验板（9）上，保存系统安置在一个铅盒（10）内，实验板（9）和铅盒（10）均处于辐射环境（11）中。
实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：参见图4和图5。所述升压电路（1）包括一个核心元件LM1577—ADJ，一个电感L接在LM1577—ADJ的4,5脚间，电感L的一端经一个二极管VD连接输出端VO，另一端接进口端并经一个电容Cin接地；LM1577-ADJ的1脚经一个电阻R3和一个Cc后接地，3脚接地，2脚接一个电阻R2后接地，并接一个电阻R1后连接输出端VO，输出端VO经并联的两个电容Co后接地。
所述降压电路（2）包括一个核心元件PTN78020W，PTN78020W的2脚连接进口端V1，并经一个电容C1接地，1脚和7脚接地，7脚与4脚之间连接一个电阻RSET，5脚和6脚接输出端VO，6脚还经一个电容Co接地；降压电路（2）的输出电压为5V。
所述惯导（4），以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。
所述CAN分析仪的型号是itekCANalyst-II，可以进行CAN信号和USB信号转换；单片机甲（6）和单片机（7）的型号是stc89c52；工控机（8）型号是艾讯科技SBC84823。
所述5V降压电路（5），将升压电路（1）的输出电压降到5V，作为单片机甲（6）的输入电压。
实施例三：参见图3，本核辐射环境下的电子元器件的运行情况记录与保存方法，采用上述核辐射环境下电子元器件的运行情况记录与保存系统进行操作，其特征在于操作步骤如下：
1）根据权利要求书1连接系统并将实验板（9）和铅盒（10）放入辐射环境（11）中；
2）为升压电路（1）、降压电路（2）上电，单片机甲、乙（6,7）分别记录上电时间，工控机（8）给CAN分析仪（3）和惯导（4）发送命令并记录回传数据；
3）辐射结束，读取记录系统中的数据；
4）计算各元件的受辐射总剂量。
实施例四：本实施例与实施例三基本相同，特别之处如下：所述步骤3）中，读取记录系统中数据的具体方法如下：
1）分别读取单片机甲，乙（6,7）内上电时间，可由此得到升压电路和降压电路正常工作的时间长度；
2）读取工控机（8）内的CAN分析仪（3）的运行程序结果，从开始运行到无参数返回的时间段即CAN分析仪（3）正常工作时间长度；
3）读取工控机（8）中记录的惯导（4）位置数据，从开始运行到当数据出现持续异常的时间长度，即惯导（4）正常运行的时间。
所述步骤4）中，通过贴在元器件上的测量剂测得元器件所在点的辐射率和元件正常运行的时间长度，由此可计算元器件的抗辐射剂量。
本发明的实例在核辐射环境中进行，实验简图如图1所示。在正常辐射情况下，辐射环境和外界之间是完全隔离的，图中的门是紧锁的。当需要放入实验设备时，关闭辐射源打开门，人员通过人行通道进入内部放好实验设备。做好调试准备人员离开进行辐射测试。
实施例五：本核辐射下电子元器件的运行情况记录和保存方法，采用上述系统进行操作，操作步骤如下：
1）根据要求编写好单片机甲、乙（6,7）和工控机（8）中的程序；
2）根据图2的要求搭好系统结构框图，保证记录系统和保存系统正常运行；
3）根据图1，2把元件固定在实验板（9）和铅盒（10）的相应位置，送入辐射环境（11），开启各元器件；
4）对升压电路（1）上电并且调节输出电压，经过5V调压电路（5）为单片机甲（6）供电，单片机甲（7）内记录开始上电时间直到断电。
5）对降压电路（2）上电并且调节输出电压为5V，为单片机乙（7）供电，单片机乙（7）内记录开始上电到断电时间。
6）工控机（8）通过USB线持续给CAN分析仪（3）发送命令，并且通过CAN分析仪（3）之后再发回工控机（8）。
7）工控机（8）不停接受惯导（4）的参数，并对参数进行处理得出惯导（4）位置信息。
8）实验完，读取单片机（6,7）和工控机（8）中的程序，确定各元件损坏情况以及损坏时间，根据辐射率计算辐射剂量。
本实例通过具体细致的实验依据来确定各个元器件的抗辐射性能，能够实现既定的实验目的。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不仅局限于此，任何类似实验在本发明揭露的方法范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应为所述以权利要求的保护范围为准。 

Claims (9)

1.一种核辐射环境下的电子元器件的运行情况记录与保存系统，包括运行记录系统和保存系统，其特征在于：
运行记录系统包括升压电路（1）、降压电路（2）、CAN分析仪（3）和惯导（4）；
保存系统包括5V降压电路（5）、单片机甲（6）、单片机乙（7）和工控机（8）；
所述升压电路（1）经5V降压电路（5）连接单片机甲（6），降压电路（2）连接单片机乙（7），CAN分析仪（3）和惯导（4）连接工控机（8）；
所述记录系统安装在一个实验板（9）上，保存系统安置在一个铅盒（10）内，实验板（9）和铅盒（10）均处于辐射环境（11）中。
2.根据权利要求1所述的核辐射环境下电子元器件的运行情况记录与保存系统，其特征在于：所述升压电路（1）包括一个核心元件LM1577—ADJ，一个电感L接在LM1577—ADJ的4,5脚间，电感L的一端经一个二极管VD连接输出端VO，另一端接进口端并经一个电容Cin接地；LM1577-ADJ的1脚经一个电阻R3和一个Cc后接地，3脚接地，2脚接一个电阻R2后接地，并接一个电阻R1后连接输出端VO，输出端VO经并联的两个电容Co后接地。
3.根据权利要求1所述的核辐射环境下电子元器件的运行情况记录与保存系统，其特征在于：所述降压电路（2）包括一个核心元件PTN78020W，PTN78020W的2脚连接进口端V1，并经一个电容C1接地，1脚和7脚接地，7脚与4脚之间连接一个电阻RSET，5脚和6脚接输出端VO，6脚还经一个电容Co接地；降压电路（2）的输出电压为5V。
4.根据权利要求1所述的核辐射环境下电子元器件的运行情况记录与保存系统，其特征在于：所述惯导（4），以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息。
5.根据权利要求1核辐射环境下的电子元器件运行情况记录与保存系统，其特征在于，CAN分析仪的型号是itekCANalyst-II，可进行CAN信号和USB信号转换；单片机甲（6）和单片机（7）的型号是stc89c52；工控机（8）型号是艾讯科技SBC84823。
6.根据权利要求1所述的核辐射环境下电子元器件的运行情况记录与保存系统，其特征在于：所述5V降压电路（5），将升压电路（1）的输出电压降到5V，作为单片机甲（6）的输入电压。
7.根据权利要求1所述的核辐射环境下电子元器件的运行情况记录与保存方法，采用根据权利要求书1核辐射环境下电子元器件的运行情况记录与保存系统进行操作，其特征在于操作步骤如下：
1）根据权利要求1连接系统并将实验板（9）和铅盒（10）放入辐射环境（11）中；
2）为升压电路（1）、降压电路（2）上电，单片机甲、乙（6,7）分别记录上电时间，工控机（8）给CAN分析仪（3）和惯导（4）发送命令并记录回传数据；
3）辐射结束，读取记录系统中的数据；
4）计算各元件的受辐射总剂量。
8.分解权利要求7所述的核辐射环境下的电子元器件的运行情况记录与保存方法，其特征在于：所述步骤3）中读取记录系统中数据的具体方法如下：
1）分别读取单片机甲，乙（6,7）内上电时间，可由此得到升压电路和降压电路正常工作的时间长度；
2）读取工控机（8）内的CAN分析仪（3）的运行程序结果，从开始运行到无参数返回的时间段即CAN分析仪（3）正常工作时间长度；
3）读取工控机（8）中记录的惯导（4）位置数据，从开始运行到当数据出现持续异常的时间长度，即惯导（4）正常运行的时间。
9.根据权利要求7所述的核辐射环境下的电子元器件的运行情况记录与保存方法，其特征在于：所述步骤4）中，通过贴在元器件上的测量剂测得元器件所在点的辐射率和元件正常运行的时间长度，由此可计算元器件的抗辐射剂量。
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