CN104656118B - 环境伽马和中子辐射安全监测器 - Google Patents
环境伽马和中子辐射安全监测器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种环境伽马和中子辐射安全监测器，包括CPU处理器，与该CPU处理器连接的探测器模块、数据通讯模块、电源模块和GPS定位模块；所述探测器模块内设置有时间计数电路，并添加有中子光子转换结构，所述数据通讯模块无线连接外部手机移动终端或数据管理中心；所述电源模块还分别与所述探测器模块和GPS定位模块连接，其内部设置有充放电电路和高压升压电路。本发明可实现一个设备探测多种辐射源，并实时发出报警信号，有效地减小了设备体积，为广泛推广应用奠定了基础，提高了设备的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种监测器，具体地说，是涉及一种环境伽马和中子辐射安全监测器。
背景技术
2014年5月9日，中国南京发生的铱-192丢失事件，引发了南京市民的恐慌和当地政府的密切关注。核事故发生后，属于二类放射源活度为25居里的铱-192经过多人拾起和丢弃位置发生了很大变化。
核应用的普及，放射源和放射性废物越来越多。这些危险物质如果被恐怖分子携带并遗留在人口稠密的地区将会造成非常严重的社会安全后果。如何快速的定位放射源并为周围民众提供预警警告成为环境监测工作的重要内容。
现今设备中为了实现多种射线的探测，探测模块需要加装许多探测器。但是中子探测器体积大，并且很难小型化，这一直是影响多功能探测器普及应用的主要问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种小型化的可探测多种放射性射线的环境伽马和中子辐射安全监测器，解决现有技术中中子探测器体积大、难以小型化的问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
环境伽马和中子辐射安全监测器，其特征在于，包括CPU处理器，与该CPU处理器连接的探测器模块、数据通讯模块、电源模块和GPS定位模块；
所述探测器模块内设置有时间计数电路，并添加有中子光子转换结构，所述数据通讯模块无线连接外部手机移动终端或数据管理中心；
所述电源模块还分别与所述探测器模块和GPS定位模块连接，其内部设置有充放电电路和高压升压电路。
进一步地，所述探测器模块包括G-M探测器或半导体探测器；所述中子光子转换结构为1/4圆筒型，包覆于所述G-M探测器或半导体探测器的侧壁表面，由内铁外聚乙烯的双层复合结构组成，且铁的厚度为0.3cm，聚乙烯的厚度为1cm。
再进一步地，所述时间计数电路包括一个比较器、一个二极管D1、一个MOS管Q1、一个盖革管P1以及可变电阻R1和电阻R2、R3、R4、电容C1、C2；其中，所述比较器的正极通过所述盖革管P1与所述可变电阻R1的一端连接，且所述盖革管P1与所述可变电阻R1的连接点通过电阻R2与所述MOS管Q1连接，所述电阻R3与所述MOS管Q1并联，所述电容C1与所述可变电阻R1并联，所述电阻R4一端与所述比较器的正极连接，另一端接地，所述电容C2与所述电阻R4并联，所述二极管D1一端与所述比较器的正极连接，另一端接电源。
再进一步地，所述充放电电路包括充电管理芯片U1，充放电保护芯片U3、U4，以及电源输出芯片U2；所述充电管理芯片U1设置有充电指示灯，所述充放电保护芯片U3、U4相互连接，并与所述充电管理芯片U1的输出端连接，而所述电源输出芯片U2则直接与所述充电原理芯片U1连接，并设置有稳压二极管。
优选地，所述GPS定位模块的型号为GPS 950或WD-N101；所述数据通信模块可以利用蓝牙、GSM或CDMA。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明可以通过探测器对多种放射性射线进行探测，并对辐射源的移动轨迹进行跟踪与定位，实现辐射源快速监测与报警，并实现与外部监控中心、手机移动终端的实时通信，同时还可以在休眠阶段对其他设备进行充电，大大丰富了监测器的功能与用途，有效减小了监测器的体积，实现了监测设备的小型化，为其广泛推广应用奠定了基础。
附图说明
图1为本发明的系统框图。
图2为本发明中时间计数电路的原理图。
图3为本发明中充放电电路的原理图。
图4为本发明中高压升压电路的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1所示，本发明公开的安全监测器，主要包括数据处理模块、探测器、电源模块、GPS定位模块和通讯模块。其中，探测器用于实时监测环境中可能存在的辐射源，并将探测结果传输给数据处理模块。GPS定位模块对探测器探测到的辐射源进行实时定位，并将定位信息发送至数据处理模块。数据处理模块对探测器的探测结果进行数据处理、分析、判断是否达到报警阀值，一旦达到报警阀值，便通过通讯模块与外界的数据中心或手机移动终端进行通讯，发出报警信号。而电源模块则为其他各个设备提供电源，并且在监测器休眠阶段对其他设备进行充电，以保证监测器的长时间稳定工作。
具体地说，探测器是本发明中的主要设计点之一。为了解决一机多测并且实现设备体积小型化的问题，本发明以常规的探测器如G-M探测器或半导体探测器为基础，增设中子光子转换结构，并且内置时间计数电路。中子光子转换结构整体呈1/4圆筒状，为双层复合结构，外层为1cm厚的聚乙烯，内层为0.3cm厚的铁。整个中子光子转换结构罩在常规探测器的探测主体上，核辐射射线穿过探测器外壳与中子光子转换结构和探测器主体发生作用，由探测器将不可见射线信号传换成电信号，然后传输至数据处理模块进行处理。中子光子转换结构的作用在于将不同中子全部转换成光子，进而转换成电信号，实现同一探测器对多种核辐射的监测，也正是由于这一结构的存在，使得监测器的体积得到了明显减小，实现了设备的小型化设计，为监测器的广泛应用奠定了基础。
所述时间计数电路如图2所示，主要包括一个比较器、一个二极管D1、一个MOS管Q1、一个盖革管P1以及可变电阻R1和电阻R2、R3、R4、电容C1、C2；其中，所述比较器的正极通过所述盖革管P1与所述可变电阻R1的一端连接，且所述盖革管P1与所述可变电阻R1的连接点通过电阻R2与所述MOS管Q1连接，所述电阻R3与所述MOS管Q1并联，所述电容C1与所述可变电阻R1并联，所述电阻R4一端与所述比较器的正极连接，另一端接地，所述电容C2与所述电阻R4并联，所述二极管D1一端与所述比较器的正极连接，另一端接电源。所述盖革管P1主要用于探测伽马射线。
所述充放电电路如图3所示，主要包括充电管理芯片U1，充放电保护芯片U3、U4，以及电源输出芯片U2；所述充电管理芯片U1设置有充电指示灯，所述充放电保护芯片U3、U4相互连接，并与所述充电管理芯片U1的输出端连接，而所述电源输出芯片U2则直接与所述充电原理芯片U1连接，并设置有稳压二极管。其中，U1的型号为TP4056，U2的型号为CN5136，U3的型号为8205A，U4的型号为DW01X。
所述高压高升电路如图4所示，其中芯片U5的型号为MAX668，用于控制MOS管的导通与截止，再通过多路二极管、三极管相互配合，最后将电压进行升压。电源模块可以通过该电路，在探测器工作时提供上百伏高压，在探测器处于休眠状态时作为移动电源，从而提高设备的利用面和普及性。
优选地，所述数据处理模块即为CPU及其辅助电路；GPS定位模块为GPS 950或WD-N101；所述数据通信模块可以利用蓝牙、GSM或CDMA。
本发明公开的环境伽马和中子辐射安全监测器，可以依托现行的移动电源、公共交通站台、便民充电桩、交通工具等平台进行安装、使用。在监测过程中，核辐射射线穿过设备外壳与中子光子转换结构发生作用，进行中子光子转换，以便于探测器能够识别，之后再与探测器发生作用，由探测器将不可见射线信号传换成电信号，并传送至数据处理模块。数据处理模块通过数据阈值判定分析，然后将辐射数据和GPS的位置数据传送给数据通讯模块，数据通讯模块将信息发送到手机移动终端或上传至数据管理中心，以备后续使用。
其中，探测器具有脉冲主动猝灭功能，可以有效地提高自身的使用寿命和探测能量范围；并且，由于含有中子光子转换材料，从而可以实现单探测器对多种粒子的探测，有效减小了探测设备的体积，为广泛推广应用奠定了基础。
电源模块具有高/低压供电和充电功能，在探测器工作时能够提供上百伏高压，在探测器处于休眠状态时能作为移动电源，大大提高了设备的利用面和普及性。
数据通讯模块在上传数据信息后，手机移动终端可以随时查阅了解探测信息，同时，移动终端和数据管理中心均可以根据数据信息发出预警警告，并绘制和预测放射源移动轨迹。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.环境伽马和中子辐射安全监测器，其特征在于，包括CPU处理器，与该CPU处理器连接的探测器模块、数据通讯模块、电源模块和GPS定位模块；
所述探测器模块内设置有时间计数电路，并添加有中子光子转换结构，所述数据通讯模块无线连接外部手机移动终端或数据管理中心；
所述电源模块还分别与所述探测器模块和GPS定位模块连接，其内部设置有充放电电路和高压升压电路；
所述中子光子转换结构为1/4圆筒型，包覆于所述探测器模块的侧壁表面，由内铁外聚乙烯的双层复合结构组成，且铁的厚度为0.3cm，聚乙烯的厚度为1cm；
所述时间计数电路包括一个比较器、一个二极管D1、一个MOS管Q1、一个盖革管P1以及可变电阻R1和电阻R2、R3、R4、电容C1、C2；其中，所述比较器的正极通过所述盖革管P1与所述可变电阻R1的一端连接，且所述盖革管P1与所述可变电阻R1的连接点通过电阻R2与所述MOS管Q1连接，所述电阻R3与所述MOS管Q1并联，所述电容C1与所述可变电阻R1并联，所述电阻R4一端与所述比较器的正极连接，另一端接地，所述电容C2与所述电阻R4并联，所述二极管D1一端与所述比较器的正极连接，另一端接电源。
2.根据权利要求1所述的环境伽马和中子辐射安全监测器，其特征在于，所述探测器模块包括G-M探测器或半导体探测器。
3.根据权利要求2所述的环境伽马和中子辐射安全监测器，其特征在于，所述充放电电路包括充电管理芯片U1，充放电保护芯片U3、U4，以及电源输出芯片U2；所述充电管理芯片U1设置有充电指示灯，所述充放电保护芯片U3、U4相互连接，并与所述充电管理芯片U1的输出端连接，而所述电源输出芯片U2则直接与所述充电原理芯片U1连接，并设置有稳压二极管。
4.根据权利要求3所述的环境伽马和中子辐射安全监测器，其特征在于，所述GPS定位模块的型号为GPS 950或WD-N101。
5.根据权利要求4所述的环境伽马和中子辐射安全监测器，其特征在于，所述数据通信模块可以利用蓝牙、GSM或CDMA。
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