CN104656121A - 盖革米勒管计数功能检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
盖革米勒管计数功能检测系统及方法。能解决现有的盖革米勒管检测设备及方法存在无法排除由电路引起的计数差异、不能区分具体哪一根盖革米勒管计数出问题、无法在传感器组装之前进行精细筛选以及延长整串仪器的生产制造周期的问题。包括供电电源，还包括单片机：输出脉冲方波和实时采集；门电路：产生控制脉冲；场效应管：形成的交流脉冲；变压器：将交流脉冲耦合并输出直流电压；放大电路：将直流电压放大；分压电阻：用于分压；接收电路：接收盖革米勒管产生的负脉冲并对其进行处理；逻辑门电路：产生正脉冲；脉冲计数器：对脉冲进行累加计算；显示器：显示单片机中相应的数据信息。操作简单、使用方便、真实性高且实用性强。
Description
技术领域
本发明属于石油钻井仪器检测领域，涉及盖革米勒管的检测，具体是盖革米勒管计数功能检测系统及方法。
背景技术
随钻伽玛测井技术可以钻进过程中判断地层岩性，能真实地反映了原状地层的地质特征。及时准确地判断地层岩性，提高了地层评价的准确性，是油田生产中急需的技术，随钻自然伽玛测井仪器已经成为石油钻井作业的主导设备之一；随钻自然伽玛传感器盖革米勒管是核心器件之一，盖革米勒管计数测量准确性决定随钻伽玛测量结果的可靠性；目前只有仪器组装完成之后，通过地面机系统检测两部分伽玛传感器（两组盖革米勒管）计数是否符合仪器设计要求，现有的检测设备及方法存在：无法排除由电路引起的计数差异、不能区分具体哪一根盖革米勒管计数出问题、无法在传感器组装之前进行精细筛选以及延长整串仪器的生产制造周期等问题。
发明内容
为解决现有的盖革米勒管检测设备及方法存在：无法排除由电路引起的计数差异、不能区分具体哪一根盖革米勒管计数出问题、无法在传感器组装之前进行精细筛选以及延长整串仪器的生产制造周期的问题，本发明提出了一种可以提前判断每一根盖革米勒管的计数性能，保证两组传感器计数性能符合仪器设计需要，大幅度地提高仪器生产制造效率的盖革米勒管检测系统及该系统的检测方法，其具体技术方案如下：
盖革米勒管计数功能检测系统，包括为系统提供电力的供电电源，还包括：
单片机：用于输出脉冲方波和对两根盖革米勒管产生的两路脉冲信号进行实时采集，当有正脉冲时产生一个捕捉标志位，并使脉冲计数器累加运算；
门电路：产生控制脉冲，从而对场效应管的开启和关断进行控制；
场效应管：形成的交流脉冲；
变压器：将交流脉冲耦合并输出直流电压；
放大电路：将直流电压放大；
分压电阻：用于分压；
接收电路：接收盖革米勒管产生的负脉冲并对其进行处理后发送给逻辑门电路；
逻辑门电路：产生正脉冲；
脉冲计数器：对脉冲进行累加计算；
显示器：显示单片机中相应的数据信息。
还包括中断定时器：对单片机的实时采集时间进行定时中断。
所述接收电路包括滤波电容、低通滤波电路及整形电路。
盖革米勒管计数功能检测方法，包括以下步骤：
步骤一：供电电源为单片机供电，单片机输出脉冲方波，脉冲方波经由门电路产生控制脉冲，从而对场效应管的开启和关断进行控制；
步骤二：场效应管有规律的开启和关断形成的交流脉冲，经过变压器耦合输出直流电压；
步骤三：直流电压经放大电路放大，再经由分压电阻后输出能保证盖革米勒管正常工作的电压，并将该电压分别施加在两根盖革米勒管阴极电阻丝上。
步骤四：盖革米勒管阴极电阻丝被施加高压，使得其内部稀有气体产生电离，环境中伽玛光子通过盖革米勒管时，部分能量高的光子会使稀有气体产生击穿现象，这时将产生一个负脉冲；
步骤五：将步骤四的负脉冲反馈给接收电路，接收电路对该负脉冲进行滤波、滤除高频噪音信号及整形后，经过逻辑门电路形成正脉冲；
步骤六：单片机对两根盖革米勒管产生的两路脉冲信号进行实时采集，当有正脉冲时产生一个捕捉标志位，并使脉冲计数器累加运算；
步骤七：单片机将累加数据信息发送至显示器显示。
还包括对单片机的实时采集时间进行定时中断的步骤；
分别将定时期间各路的计数总值与定时的时间进行除法运算，从而得到每秒的计数数值。
本发明的有益效果：可以提前判断每一根盖革米勒管的计数性能，保证两组传感器计数性能符合仪器设计需要，大幅度地提高仪器生产制造效率；操作简单、使用方便、真实性高且实用性强。
附图说明
图1为本发明的电路原理示意图。
具体实施方式
为了便于理解，下面结合图1对本发明作出进一步的说明：
实施例1：盖革米勒管计数功能检测系统，包括为系统提供电力的供电电源，还包括：
1.单片机：用于输出脉冲方波和对两根盖革米勒管产生的两路脉冲信号进行实时采集，当有正脉冲时产生一个捕捉标志位，并使脉冲计数器累加运算；在实践过程中，系统供电电源提供30伏供电电压，上电延时5秒，单片机的通用IO口通过初始化设置为高电平，控制PTB0输出低电平，开启可编程定时器，输出频率为12.5KHz的方脉冲；
门电路：产生控制脉冲，从而对场效应管的开启和关断进行控制；
场效应管：形成的交流脉冲；在实际过程中将原有9V直流电压转变成7V交流脉冲；
变压器：将交流脉冲耦合并输出直流电压；变压器将7V交流脉冲耦合输出130V直流电压；
放大电路：将直流电压放大；将130V电压放大到1080V高压；
分压电阻：用于分压；将1080V高压分压输出700V电压，并接在盖革米勒管的阴极电阻丝上；
接收电路：接收盖革米勒管产生的负脉冲并对其进行处理后发送给逻辑门电路；
逻辑门电路：产生正脉冲；该正脉冲为幅度5伏、脉宽5微秒，并采用单片机TPM模块对其进行捕捉；
脉冲计数器：对脉冲进行累加计算；
显示器：显示单片机中相应的数据信息；该显示器也可以采用PC，单片机通过RS232接口与PC通讯，通讯波特率为9600，单片机采样完成后把数据以ASCII码格式上传到PC，以便于工作人员进行使用。
实施例2：为保证伽玛光子计数的可信性，尽量增加采样时间，系统中还包括中断定时器：对单片机的实时采集时间进行定时中断，以便于在固定的时间内对脉冲数进行计数，定时中断函数每300秒产生一次中断，进入中断服务后停止计数。
实施例3：进一步的，为了更好的对脉冲进行处理，所述接收电路包括滤波电容、低通滤波电路及整形电路。
实施例4：盖革米勒管计数功能检测方法，包括以下步骤：
步骤一：供电电源为单片机供电，其中该供电电源也可以同时对变压器等设备提供电力，或通过单片机对变压器提供电力，又或者变压器采用其他供电设备，不与单片机使用相同供电设备；该供电电压为单片机提供30V电压，单片机输出脉冲方波，脉冲方波经由门电路产生控制脉冲，从而对场效应管的开启和关断进行控制；单片机的通用IO口通过初始化设置为高电平，控制PTB0输出低电平，开启可编程定时器，输出频率为12.5KHz的方脉冲；
步骤二：场效应管有规律的开启和关断形成的交流脉冲，经过变压器耦合输出直流电压；其中场效应管把原9V直流电压转变成7V交流脉冲；变压器耦合后输出130V直流电压；
步骤三：直流电压经放大电路放大，再经由分压电阻后输出能保证盖革米勒管正常工作的电压，并将该电压分别施加在两根盖革米勒管阴极电阻丝上；其中放大电路将130V低电压放大到1080V高压；经由分压电阻后输出700V电压；
步骤四：盖革米勒管阴极电阻丝被施加高压，使得其内部稀有气体产生电离，环境中伽玛光子通过盖革米勒管时，部分能量高的光子会使稀有气体产生击穿现象，这时将产生一个负脉冲；
步骤五：将步骤四的负脉冲反馈给接收电路，接收电路对该负脉冲进行滤波、滤除高频噪音信号及整形后，经过逻辑门电路形成正脉冲；该正脉冲幅度5V、脉宽5毫秒；
步骤六：单片机对两根盖革米勒管产生的两路脉冲信号进行实时采集，当有正脉冲时产生一个捕捉标志位，并使脉冲计数器累加运算；其中可以采用单片机的TPM模块对正脉冲进行捕捉；
步骤七：单片机将累加数据信息发送至显示器显示；在实践过程中，可以采用PC代替显示器，即单片机通过RS232接口与PC通讯，通讯波特率为9600，单片机采样完成后把数据以ASCII码格式上传到PC。
实施例5：为保证伽玛光子计数的可信性，尽量增加采样时间，还包括对单片机的实时采集时间进行定时中断的步骤；中断后进入中断服务后停止计数，从而可以确定期间的计数数值，随后分别将定时期间各路的计数总值与定时的时间进行除法运算，从而得到每秒的计数数值，即将第一路的计数数值除以中断定时时间，得到第一路每秒的计数个数，同理第二路的计数数值除以中断定时时间，得到第二路每秒的计数个数；其中，在实践过程中，中断定时时间为300秒。
由上述内容可知，该系统的结构连接关系如下：
包括供电电源，所述供电电源的输出端分别与单片机及变压器连接，单片机的输出端与门电路连接，门电路的输出端与场效应管连接，场效应管的输出端与所述变压器连接，变压器的输出端与放大电路连接，放大电路的输出端与分压电阻连接，分压电阻的输出端与接收电路连接，接收电路的输出端与逻辑门电路连接，逻辑门电路的输出端与所述单片机连接，所述单片机上还连接有脉冲计数器及显示器。
所述单片机上还连接有中断定时器。
所述接收电路包括滤波电容、低通滤波电路及整形电路。
有益效果：可以提前判断每一根盖革米勒管的计数性能，保证两组传感器计数性能符合仪器设计需要，大幅度地提高仪器生产制造效率；操作简单、使用方便、真实性高且实用性强；有效的解决了现有的盖革米勒管检测设备及方法存在：无法排除由电路引起的计数差异、不能区分具体哪一根盖革米勒管计数出问题、无法在传感器组装之前进行精细筛选以及延长整串仪器的生产制造周期的问题。
Claims (5)
1.盖革米勒管计数功能检测系统，包括为系统提供电力的供电电源，其特征在于，还包括：
单片机：用于输出脉冲方波和对两根盖革米勒管产生的两路脉冲信号进行实时采集，当有正脉冲时产生一个捕捉标志位，并使脉冲计数器累加运算；
门电路：产生控制脉冲，从而对场效应管的开启和关断进行控制；
场效应管：形成的交流脉冲；
变压器：将交流脉冲耦合并输出直流电压；
放大电路：将直流电压放大；
分压电阻：用于分压；
接收电路：接收盖革米勒管产生的负脉冲并对其进行处理后发送给逻辑门电路；
逻辑门电路：产生正脉冲；
脉冲计数器：对脉冲进行累加计算；
显示器：显示单片机中相应的数据信息。
2. 如权利要求1所述的盖革米勒管计数功能检测系统，其特征在于：还包括中断定时器：对单片机的实时采集时间进行定时中断。
3. 如权利要求1所述的盖革米勒管计数功能检测系统，其特征在于：所述接收电路包括滤波电容、低通滤波电路及整形电路。
4. 盖革米勒管计数功能检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：供电电源为单片机供电，单片机输出脉冲方波，脉冲方波经由门电路产生控制脉冲，从而对场效应管的开启和关断进行控制；
步骤二：场效应管有规律的开启和关断形成的交流脉冲，经过变压器耦合输出直流电压；
步骤三：直流电压经放大电路放大，再经由分压电阻后输出能保证盖革米勒管正常工作的电压，并将该电压分别施加在两根盖革米勒管阴极电阻丝上；
步骤四：盖革米勒管阴极电阻丝被施加高压，使得其内部稀有气体产生电离，环境中伽玛光子通过盖革米勒管时，部分能量高的光子会使稀有气体产生击穿现象，这时将产生一个负脉冲；
步骤五：将步骤四的负脉冲反馈给接收电路，接收电路对该负脉冲进行滤波、滤除高频噪音信号及整形后，经过逻辑门电路形成正脉冲；
步骤六：单片机对两根盖革米勒管产生的两路脉冲信号进行实时采集，当有正脉冲时产生一个捕捉标志位，并使脉冲计数器累加运算；
步骤七：单片机将累加数据信息发送至显示器显示。
5. 如权利要求4所述的盖革米勒管计数功能检测方法，其特征在于：还包括对单片机的实时采集时间进行定时中断的步骤；分别将定时期间各路的计数总值与定时的时间进行除法运算，从而得到每秒的计数数值。
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