CN105866817B - 一种氡及其子体测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氡及其子体测量装置，属于测量技术领域，涉及对氡的测量，为解决现有氡测量受温湿度影响较大的缺点，该装置不但可以使基于静电收集法的测氡仪摆脱干燥管的限制，不需要对空气进行干燥，而且可以促进建材氡析出率测量技术的进步，大大提高测氡仪测量能力和应用范围。
Description
技术领域
本发明属于测量技术领域，涉及对氡的测量，具体涉及一种氡及其子体测量装置。
背景技术
室内外环境、地下空间、铀矿冶生产车间等场所都需要对氡浓度进行监测和控制。
目前使用的测氡仪种类较多，依据测量原理不同可分为：闪烁室法、活性炭法、固体核径迹法、半导体静电收集法、电离室法等；按采样方式可分为被动式和主动式。
闪烁室法具有较高的灵敏度，但需要较长测量时间且易受湿度的影响；活性炭法及固体核径迹法测量周期长、不易自动化，只适合于环境中氡剂量调查；半导体静电收集法需要解决延时及温湿度效应等问题。现有性能较好的测氡仪有Rad7型测氡仪、PQ2000型测氡仪等。但Rad7型测氡仪存在延时效应，特别是在低氡浓度情况下需要较长时间才能满足测量精度需要，需要不时更换干燥管而使得维护麻烦，也限制了测氡仪用于长期无人值守的监测领域，同时干燥管的使用有可能对小体积气体环境的测量对象产生明显影响，如闭环式氡析出率测量时干燥效益会改变氡析出率。PQ2000型测氡仪虽然已很好地解决了无干燥管时湿度效应的问题，但其被动式的测量方式需要较长的测量时间，且延时效应特别明显。
要使测氡仪能同时满足快速、连续且无需使用干燥管的要求，解决半导体静电收集法测氡的温湿度效应问题是首要的。实验证明：静电收集法的收集效率与探测器的种类、收集室的体积、收集电压、气压和220Rn的影响等有关。但是，在这些条件基本确定的情况下，即针对某一定型的测氡仪而言，其静电收集效率主要受温度和湿度的同时影响。所以，温湿度的影响是静电收集法测氡仪探测效率首要考虑的因素，也是目前的一个难点。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种氡及其子体测量装置，解决现有氡测量受温湿度影响较大的缺点，该装置不但可以使基于静电收集法的测氡仪摆脱干燥管的限制，不需要对空气进行干燥，而且可以促进建材氡析出率测量技术的进步，大大提高测氡仪测量能力和应用范围。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种氡及其子体测量装置，该装置包括收集气体的静电收集室，一端端部与静电收集室连通的输入管，一端端部与静电收集室连通的输出管，设置在静电收集室内壁上的探测器，设置在静电收集室内的温湿度传感器，与探测器以及温湿度传感器连接的信号与数据处理系统，与温湿度传感器以及信号与数据处理系统连接的显示系统，电源模块，分别设置在输入管和输出管内的过滤器，与输出管连通并与排气管连通的抽气泵，排气管远离抽气泵的一端伸出氡及其子体测量装置的壳体。
所述信号与数据处理系统包括与探测器连接、接收并放大探测信号的信号放大模块，与信号放大模块连接的模数转换模块，与模数转换模块连接的粒子计数模块，与粒子计数模块连接的峰重叠修正模块，与峰重叠修正模块连接的迭代修正模块，与迭代修正模块连接的温湿度修正模块以及与温湿度修正模块连接的浓度计算模块。所述显示系统包括与温湿度传感器以及浓度计算模块连接的数据库、分别与数据库连接的数据显示模块、数据查询模块、数据删除模块、与数据显示模块、数据查询模块和数据删除模块连接的触摸显示屏以及与触摸显示屏连接的参数设置模块。所述静电收集室是容积为1.5L左右的铝合金测量腔室，静电收集室进行了黑色导电氧化工艺。所述过滤器内含有玻璃纤维滤膜。所述抽气泵为流量范围在3～6L/min的电磁屏蔽型恒流抽气泵。所述探测器为离子注入表面钝化(PIPS)探测器。所述温湿度传感器包括半导体检测单元、二次转换单元和信号处理单元，半导体检测单元中设有两个半导体应变片Rε1和Rε2安装在半径为r0的膜片上，半导体应变片受压发生变化输出电阻响应，半导体检测单元的输出端连接二次转换单元，二次转换单元接收半导体检测单元的输出信号，二次转换单元将电阻响应信号转换为脉宽信号，二次转换单元的输出端连接信号处理单元，信号处理单元解耦分析二次转换单元的输出信号，控制模块连接信号处理单元用来获得信号处理单元计算出的安装点的温度、相对湿度和大气压。所述半导体检测单元中，一个半导体应变片安装在圆心位置，另一个半导体应变片安装在以膜片圆心为中心，半径0.89r0的同心圆的位置上。所述二次转换单元包括两个相同的脉冲信号转换电路，一个半导体应变片对应连接一个脉冲信号转换电路，脉冲信号转换电路包括555定时器、电阻R和电容C，电阻R连接在555定时器的2号引脚和3号引脚之间，电容C连接在555定时器的2号引脚上，2号引脚和6号引脚短接，3号引脚和7号引脚短接，555定时器的7号引脚输出脉宽信号到信号处理单元。
本发明有益效果是:，该装置不但可以使基于静电收集法的测氡仪摆脱干燥管的限制，不需要对空气进行干燥，而且可以促进建材氡析出率测量技术的进步，大大提高测氡仪测量能力和应用范围。
附图说明
下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1是本发明的具体实施方式的氡及其子体测量装置的结构图。
图2是本发明的具体实施方式的氡及其子体测量装置的信号与数据处理系统的结构框图。
图3是本发明的具体实施方式的氡及其子体测量装置中显示系统的结构框图。
图4是本发明的具体实施方式的温湿度传感器中应变片的安装示意图。
图5是本发明的具体实施方式的温湿度传感器的结构示意图。
图6是本发明的具体实施方式的温湿度传感器应变片的应变分布图。
图7是本发明的具体实施方式的温湿度传感器工作原理结构框图。
图8是本发明的具体实施方式的温湿度传感器的信号流程框图。
图9是本发明的具体实施方式的温湿度传感器的脉宽信号转换电路图。
图中1为杯形支座，2为空气密封腔，3为膜片，4为半导体应变片Rε1，5为半导体应变片Rε2，6为信号与数据处理系统，7为显示系统，8为输入管，9为输出管，10为排气管，11为静电收集室，12为过滤器，13为抽气泵，14为探测器，15为温湿度传感器。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1所示，本发明一种氡及其子体测量装置，该装置包括：收集气体的静电收集室11，一端端部与静电收集室11连通的输入管8以及输出管9；分别设置在输入管8和输出管9内并靠近其远离收集室1一端的入口端的过滤器12；与输出管9连通并与排气管10连通的抽气泵13，排气管10远离抽气泵13的一端伸出氡及其子体测量装置的壳体。抽气泵13将含混合氡气的空气从输入管8抽入静电收集室11，以在该静电收集室11内收集氡衰变产生的218Po粒子。
设置在静电收集室11内壁上的探测器14，其用于探测218Po粒子衰变产生的6.00MeV的α粒子，并输出相应的探测信号；设置在静电收集室11内的温湿度传感器15，其测量静电收集室11内的温湿度并输出相应的温湿度信号；与探测器14以及温湿度传感器15连接的信号与数据处理系统6；与温湿度传感器15以及信号与数据处理系统6连接的显示系统7；以及用于向静电收集室11、抽气泵13、探测器14、温湿度传感器5、信号和数据处理系统6和显示系统7供电的电源模块。
具体来说，信号与数据处理系统6包括与探测器14连接、接收并放大探测信号的信号放大模块；与信号放大模块连接的模数转换模块，其对放大后的探测信号进行模数转换并输出相应的转换信号；与模数转换模块连接的粒子计数模块，其获得α粒子的计数值；与粒子计数模块连接的峰重叠修正模块，其根据预设的峰重叠因子对α粒子的计数值进行峰重叠修正；与峰重叠修正模块连接的迭代修正模块，其采用迭代修正法并根据预设的迭代修正因子对峰重叠修正后的α粒子的计数值进行迭代修正；与迭代修正模块连接的温湿度修正模块，其根据温湿度传感器15输出的温湿度信号以及预设的温湿度因子对迭代修正后的α粒子的计数值进行温湿度修正以及与温湿度修正模块连接的浓度计算模块，其根据温湿度修正后的α粒子的计数值计算获得氡射气的浓度值，并将该氡的浓度值输出至显示系统7以供其储存和显示。
显示系统7包括：与温湿度传感器15以及浓度计算模块连接的数据库、分别与数据库连接的数据显示模块、数据查询模块、数据删除模块、与数据显示模块、数据查询模块和数据删除模块连接的触摸显示屏以及与触摸显示屏连接的参数设置模块，其中，数据显示模块主要用于显示测量时间进度，测量周期值，氡的浓度值，显示温度、湿度和当前时间；数据查询模块主要用于查询日期、时间、氡浓度值，测量时的温度，湿度，测量周期；数据删除模块主要用于删除当月数据和全部分数据；触摸显示屏以及触摸显示屏连接的参数设置模块主要用于测量周期设置，仪器刻度因子设置，仪器参数只有在进行刻度时才可以进行修改和设置。
静电收集室11是容积为1.5L左右的铝合金测量腔室，静电收集室11进行了黑色导电氧化工艺，以减少光照对探测器14的探头的干扰；过滤器12内含有玻璃纤维滤膜，其过滤效率为99.9％；抽气泵13为流量范围在3～6L/min的电磁屏蔽型恒流抽气泵，其可减少抽气泵13对探头粒子计数的干扰；探测器14为离子注入表面钝化(PIPS)探测器；另外，本发明中还采用电源隔离的设计(例如进一步采用前置放大器与探测器组成探测部分，以减少探测器与前置放大器之间线路产生的本底噪声对测量信号的影响；将抽气泵远离探测器，并在两者之间设置实物进行隔离；低噪声的PIPS探测升压电源设计)以减少电源启动和气泵震动对探测器14的探头的干扰；触摸显示屏为具有触摸功能的5寸彩屏显示器。
为了提高对静电收集室11内温度监控的灵敏度和提高响应速度，所述温湿度传感器15使用解析法从多种因素激励中分离出相应的转换响应，设计了弹性膜片和杯行支座组成的干燥空气密封腔，并在膜片外表的圆心和靠周边的合适位置各配置半导体应变片。以此装置来接收空气中的多种激励信息，再经过二次变换和信号处理后，就可得到室温，相对温度和大气压等数据信息。温度量程为-10-40℃，RH％量程为0-100％，水汽分压量程为7500Pa。该装置中没有传统湿敏元件的时滞长、不稳定性和难以维护保养，从而本装置在恶劣环境中保持转换精度的长期稳定性，并便于维护。
所述温湿度传感器15包括半导体检测单元、二次转换单元和信号处理单元，半导体检测单元中设有两个半导体应变片Rε14和Rε25安装在半径为r0的膜片3上，半导体应变片受压电阻发生变化输出电阻响应，半导体检测单元的输出端连接二次转换单元，二次转换单元接收半导体检测单元的输出信号，二次转换单元将电阻响应信号转换为脉宽信号，二次转换单元的输出端连接信号处理单元，信号处理单元解耦分析二次转换单元的输出信号，显示系统7连接信号处理单元用来显示信号处理单元计算出的安装点的温度、相对湿度和大气压。
所述半导体检测单元中，两个半导体应变片的电阻变化量相等，其中一个半导体应变片安装在圆心位置，另一个半导体应变片安装在半径0.89r0的同心圆的位置上。所述二次转换单元包括两个相同的脉冲信号转换电路，一个半导体应变片对应连接一个脉冲信号转换电路，脉冲信号转换电路包括555定时器、电阻R和电容C，电阻R连接在555定时器的2号引脚和3号引脚之间，电容C连接在555定时器的2号引脚上，2号引脚和6号引脚短接，3号引脚和7号引脚短接，555定时器的7号引脚输出脉宽信号连接到信号处理单元。所述脉冲信号转换电路的脉宽转换公式为τ＝ln2·C·R，式中τ为输出脉宽，R是电路中的电阻，C为云母标准电容，脉宽输出τ与各自所接电阻R成正比。所述膜片根据半导体检测单元中的两个半导体应变片的应变变化分为正应变片区和负应变片区，以半径0.63r0的同心圆为界。所述信号处理单元中设有GPS单元和大气压数值表，GPS单元连接在信号处理单元上用来定位传感器安装点的经纬度，查询安装点的大气压数值。所述信号处理单元中设有温度饱和水汽分压表，信号处理单元利用温度调用相应的饱和水汽分压值。所述温湿度传感器15设置在圆柱形的杯形支座1上，膜片3设置在杯形支座1的上表面，膜片3选用黄铜膜片，杯形支座1和黄铜膜片之间设有空气密封腔2，两个半导体应变片4和5安装在黄铜膜片的表面。
所述信号处理单元利用大气中水蒸气分压力与敏感电阻之差，经二次变换后的脉宽及其对始终频率的计数之差成正比，大气环境温度与敏感元件的计数之和呈单值对应函数关系，计算出应变片所受差压值、水蒸气分压值和温度值。所述信号处理单元利用温度饱和水汽分压表，利用温度值调用相应的饱和水汽分压值，根据相对湿度的公式计算出相对湿度。
一种温湿度传感器15的控制方法，所述方法步骤包括：步骤一、连接安装传感器电路，设置两个半导体应变片采集温度和气压；步骤二、调整两个半导体应变片的安装位置，确认两个半导体应变片的电阻变化量相等；步骤三、半导体应变片的电阻变化量输入到二次转换单元进行脉宽转换，输出脉宽信号；步骤四、信号处理单元接收二次转换单元输出的脉宽信号，利用道尔顿定律、应变片原理和解析法分析半导体应变片的变化量，解析出温度和水蒸气分压信息，计算出待测点的相对湿度和大气压；步骤五、信号处理单元连接显示系统7，显示系统7接收待测点的温度、相对湿度和气压信息。
所述信号处理单元利用大气中水蒸气分压力与敏感电阻半导体应变片之差，经二次变换后的脉宽及其对始终频率的计数之差成正比，大气环境温度与敏感电阻的计数之和的对数成反比关系，计算出应变片所受差压值ΔP、水蒸气分压PW和温度值t。所述信号处理单元利用温度饱和水汽分压表，根据温度值调用相应的饱和水汽分压值，根据相对湿度的公式计算出相对湿度，式中为相对湿度，PWS为大气压中在某一温度下的饱和水汽分压力。
一、大气状态参数
道尔顿定律指出，混合大气的总压力等于各组成气体的分压力之和，如公式(1)所示：
PM＝Pd+PW(Pa) (1)
式中PM(Pa)为混合气体的总压力，Pd(Pa)为干燥大气的分压力，PW(Pa)为空气中所含水蒸气分压力，其中PW在PM占最大份额，仅为5％左右，故PM和Pd压力均比较接近标准大气压。
相对湿度的公式为：
式中表示相对湿度，PWS为大气压在某一温度下，饱和水汽分压力(Pa)，它随温度而变，可通过已知温度查表或由回归拟合曲线方程求得。由公式(1)可得，若通过仪表能测出差压PM–Pd，即可计算出PW，再以所测温度，在湿空气密度、水蒸气压力、含湿量对照表中找到PWS，便可由公式(2)算出相对湿度
二、应变片及其转换特性
传感器中应变片的安装示意图如图4所示，传感器的结构示意图如图5所示，应变片的转换特性及应变分布如图6所示。温集成度相对湿度气压传感器整体是一个圆柱外形外壳，外壳包括杯形支座1和黄铜膜片，黄铜膜片覆盖在杯形支座1上，二者之间形成一个空气密封腔2，两个半导体应变片安装在黄铜膜片上，通过测量半导体应变片的电阻变化计算出温湿度传感器15安装环境中的温度、相对湿度和大气压数据。分析计算温度、相对湿度和大气压所需的二次转换单元、信号处理单元可以安装在黄铜膜片上，也可以安装在杯形支座的侧边，通过线路连接传递信号。
混合大气压PM均匀作用于弹性膜片的外表面，于是膜片两侧的差压为：
ΔP＝PM–Pre＝PW+Pd-Pre(Pa) (3)
式中Pre＝4·104(Pa)为密封腔中设定的参照压力，Pd＝101325(Pa)为标准大气压，从而可算出大气中水汽分压力PW(Pa)
在差压ΔP作用下，膜片表面上应力和应变的分布如下式所示：
径向应力：
径向应变：
式中，本发明中选用黄铜膜片弹性更好，E(Pa)为膜片弹性模量，约为7*1010Pa，μ约为0.33，为泊松比，r0为膜片3的外半径40(mm)，h为膜片3的膜片厚度0.1(mm)，b为杯形支座的厚度5(mm)，杯形支座的高度10(mm)，ΔP作用在膜片两侧的差压(Pa)，r(mm)为观察点的半径。
若将已知常数代入(4)式，可得圆心应力σr＝0＝8*104*ΔP(Pa) (6)
应变片的灵敏系数Kε和转换特性如公式(7)所示：
式中R0为t＝0℃和εr＝0时应变片电阻(Ω)，Kε约为125，ΔRε则为应变片在εr激励下电阻的变化量(Ω)，将(6)式代入(7)可得：
若将E＝7*1010Pa代入式可知，应变片所能输出的相对电阻变化，在最大量程下也只有10-2量级，故需在装置中加入二次变换和信号处理电路，以获取所需的灵敏度和分辨力。
三、二次变换和信号传送流程
工作原理结构框图如图7所示，温湿度传感器15包括半导体检测单元、二次转换单元、信号处理单元，半导体检测单元中设有两个半导体应变片，半导体应变片受压电阻发生变化输出电阻响应，半导体检测单元的输出端连接二次转换单元，二次转换单元接收半导体检测单元的输出信号，二次转换单元将电阻响应信号转换为脉宽信号，二次转换单元的输出端连接信号处理单元，信号处理单元解耦分析二次转换单元的输出信号，显示系统7连接信号处理单元接收信号处理单元计算出的安装点的温度、相对湿度和大气压。
信号流程框图如图8所示，二次转换单元包括两个相同的脉冲信号转换电路，脉冲信号转换电路由555定时器C1和C2组成，二次转换单元和信号处理单元还设有选通开关，选用C3开关，信号处理单元主要组成为C4单片机。图5中Rε1和Rε2在PW和t激励下，各自产生不同的R1和R2响应，它们经两个相同的脉冲信号转换电路的C1、C2芯片555变换后，各自产生τ1和τ2(S)脉宽输出，该脉宽信号经C3开关选通后再送至C4单片机进行信号处理。脉冲信号转换电路如图9所示，电阻R连接在C定时器555的2号引脚和3号引脚之间，电容C连接在555定时器的2号引脚上，2号引脚和6号引脚短接，3号引脚和7号引脚短接，555定时器的7号引脚输出脉宽信号连接到信号处理单元。由于应变片的不同，两个脉冲电路中的电阻和输出脉宽可以用R1和R2、τ1和τ2表示。
脉宽转换公式：τ＝ln2·C·R(S)对应到两个脉冲信号转换电路即为：
τ1＝ln2·C0·R1(S) (9)
τ2＝ln2·C0·R2(S) (10)
式中τ1和τ2为两个半导体应变片对应的两路脉宽输出信号，R1和R2为半导体应变片的电阻变化值计量单位为Ω，C0(F)为云母标准电容，约为0.72×10-6F，上式表明脉宽输出与各自所接电阻R1和R2成正比。
四、在多因素输入时，合成响应的解耦处理
在τ1和τ2中隐含有水汽分压PW和温度t两种信息，如何能让其在后续的数据处理中分离，需通过数据解耦技术来实现信息分离和复原。
R1和R2电阻变化公式为：
式中R0＝1000Ω为基准电阻；B＝4850(K)为半导体应变片的阻温系数；T0＝273(K)为参照温度；T(K)为输入温度；ΔRε1和ΔRε2分别为R1和R2在大气压力激励下各自产生的电阻增量。由以上两式可知，如能让ΔRε1和ΔRε2数值相同，但正负相反，即(11)和(12)式可变成：
将以上两式相减或相加，就可分离出PW和t两种输入信息，即相加时R1+R2＝ft(T)，和相减时R1-R2＝fε(PW)，即和与差的结果只与单一输入信息一一对应，ΔRε1＝-ΔRε2＝ΔRε。
参见图5，整个膜片外表面在差压ΔP作用下，以半径r＝0.63r0为界，区分为正负两个应变区。靠圆心部分内圆为正ε区，而靠周边外圆部分则为负ε区，在此两个区域的合适位置上，可以找到ε数值相等但极性相反的两个点，其一在圆心处，r1＝0，而另一点经(5)式计算为r2＝0.89r0处。在此两点上配置两片性能相同的半导体应变片，并让其中心与膜片上参照点重合，于是就实现了(13)和(14)式的定量关系。
将(13)式加(14)式得
上式中已消除了ε信息对(R1+R2)数量上的干扰，然而R1和R2分别联接到555芯片的充放电电路中，故已无法将R1和R2直接相加，此时就需经过数据运算处理来实现。若让脉宽τ1和τ2在单片机中对时钟频率f0计数，则有计数值N1和N2为：
N1＝τ1·f0 (16)
N2＝τ2·f0 (17)
τ1+τ2＝(N1+N2)/f0(S) (18)
联立以上公式，并经过整理可得：
摄氏温度：t＝T-273(℃) (20)
式中各常系数是在R0＝1000Ω，C0＝7.2*10-6F和f0＝10MHZ条件下算出的。从R1和R2的二次转换信息中分离出应变和水蒸气分压PW等信息，将(13)式减去(14)式，可得
R1-R2＝2ΔRε＝2R0Kε·ε(Ω) (21)
再利用τ1-τ2＝(N1-N2)/f0和(5)、(9)、(10)式等联立，经整理可得，
ΔP＝10·(N1-N2)(Pa) (22)
公式(19)和(22)即为传感器的两种输入-输出特性方程，均有足够的灵敏度和分辨力。已知式中PWS可通过温度t经查表或下述回归方程算出，
PWS＝a·EXP(b·t)(Pa) (23)
式中a为6.16(Pa)，b为0.064(1/℃)为拟合常数，于是得
PWS＝6.16·EXP(0.064·t)(Pa) (24)
大气压力不是一个定值，随着地区海拔高度的不同而存在差异，同时还随季节温度变化而稍有改变，对PW计算可近似地用下式描述：
PW＝ΔP+Pre-Bf(T)+h·8.76(Pa) (25)
式中h为当地海拔高度(m)，系数8.76(Pa/m)为大气压衰减斜率，f(T)为温度修正系数可经过实验测量数据的拟合曲线而加以估算。由于在沿海地区冬夏气压变化比为1.02，而在青海地区冬夏比仅为1.0026。均随温度下降而略有增加。故当不考虑温度微小影响，且在沿海地区时，(25)式可简化为：
PW＝ΔP+(Pre-B)＝10(N1-N2)+(Pre-B)(Pa) (26)
本文解析过程的理论基础之一是标准大气压为常数，实际的大气压随当地海拔高度而变，当装置使用地区海拔高度与参照高度差异较大时，公式(3)中Pd应通过软件予以校正，以维持水汽分压力的数据转换精度。所以本发明在信号处理单元中设有GPS单元和大气压数值表，GPS单元连接在信号处理单元上用来定位传感器安装点的经纬度，查询安装点的大气压数值即传感器中的干燥空气腔内的分压力，结合信号处理单元计算出的大气中水蒸气分压力值，进而利用公式(1)：PM＝Pd+PW(Pa)计算出混合大气的压力值，即安装点的压力值。
至此，温度、相对湿度和大气压的数值都能计算求解出来。本发明提供的温湿度传感器15具有结构简单、易于实施。本发明中经解析法得到：大气中水蒸气分压力与敏感电阻之差，即经二次变换后的脉宽及其对始终频率的计数之差，成正比，而大气环境温度则与敏感元件的计数之和的对数成反比关系。本文解析过程的理论基础是物理大气压为常数，实际的大气压随当地海拔高度而变，当装置使用地区海拔高度与参照高度差异较大时，应通过软件予以校正，以维持水汽分压力的数据转换精度。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种氡及其子体测量装置，其特征在于：该装置包括收集气体的静电收集室(11)，一端端部与静电收集室(11)连通的输入管(8)，一端端部与静电收集室(11)连通的输出管(9)，设置在静电收集室(11)内壁上的探测器(14)，设置在静电收集室(11)内的温湿度传感器(15)，与探测器(14)以及温湿度传感器(15)连接的信号与数据处理系统(6)，与温湿度传感器(15)以及信号与数据处理系统(6)连接的显示系统(7)，电源模块，分别设置在输入管(8)和输出管(9)内的过滤器(12)，与输出管(9)连通并与排气管(10)连通的抽气泵(13)，排气管(10)远离抽气泵(13)的一端伸出氡及其子体测量装置的壳体；所述温湿度传感器(15)包括半导体检测单元、二次转换单元和信号处理单元，半导体检测单元中设有两个半导体应变片Rε1(4)和Rε2(5)安装在半径为r0的膜片(3)上，半导体应变片受压发生变化输出电阻响应，半导体检测单元的输出端连接二次转换单元，二次转换单元接收半导体检测单元的输出信号，二次转换单元将电阻响应信号转换为脉宽信号，二次转换单元的输出端连接信号处理单元，信号处理单元解耦分析二次转换单元的输出信号，控制模块连接信号处理单元用来获得信号处理单元计算出的安装点的温度、相对湿度和大气压。
2.根据权利要求1所述的氡及其子体测量装置，其特征在于：所述信号与数据处理系统(6)包括与探测器(14)连接、接收并放大探测信号的信号放大模块，与信号放大模块连接的模数转换模块，与模数转换模块连接的粒子计数模块，与粒子计数模块连接的峰重叠修正模块，与峰重叠修正模块连接的迭代修正模块，与迭代修正模块连接的温湿度修正模块以及与温湿度修正模块连接的浓度计算模块。
3.根据权利要求1所述的氡及其子体测量装置，其特征在于：所述显示系统(7)包括与温湿度传感器(15)以及浓度计算模块连接的数据库、分别与数据库连接的数据显示模块、数据查询模块、数据删除模块、与数据显示模块、数据查询模块和数据删除模块连接的触摸显示屏以及与触摸显示屏连接的参数设置模块。
4.根据权利要求1所述的氡及其子体测量装置，其特征在于：所述静电收集室(11)是容积为1.5L的铝合金测量腔室，静电收集室(11)进行了黑色导电氧化工艺。
5.根据权利要求1所述的氡及其子体测量装置，其特征在于：所述过滤器(12)内含有玻璃纤维滤膜。
6.根据权利要求1所述的氡及其子体测量装置，其特征在于：所述抽气泵(13)为流量范围在3～6L/min的电磁屏蔽型恒流抽气泵。
7.根据权利要求1所述的氡及其子体测量装置，其特征在于：所述探测器(14)为离子注入表面钝化(PIPS)探测器。
8.根据权利要求1所述的氡及其子体测量装置，其特征在于,所述半导体检测单元中，一个半导体应变片安装在圆心位置，另一个半导体应变片安装在以膜片圆心为中心，半径0.89r0的同心圆的位置上。
9.根据权利要求1所述的氡及其子体测量装置，其特征在于,所述二次转换单元包括两个相同的脉冲信号转换电路，一个半导体应变片对应连接一个脉冲信号转换电路，脉冲信号转换电路包括555定时器、电阻R和电容C，电阻R连接在555定时器的2号引脚和3号引脚之间，电容C连接在555定时器的2号引脚上，2号引脚和6号引脚短接，3号引脚和7号引脚短接，555定时器的7号引脚输出脉宽信号到信号处理单元。
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