CN106371128A - 一种多功能便携式表面和水下辐射污染检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能便携式表面和水下辐射污染检测仪，包括通过通信接口连接的探头和主机，探头包括第二控制器、探测器和信号处理电路，信号处理电路将探测器输出的脉冲信号转换为电压信号并输出给第二控制器，第二控制器内具有探测器的类别信息；主机包括第一控制器和高压模块，第一控制器获取第二控制器的数据并判断探测器类别，若探测器为非半导体探测器，则根据探测器类别控制高压模块给探测器提供相应的高压电源，第一控制器还根据第二控制器的数据进行分析以实现污染检测；其探头和主机通过通信接口连接，以便使用者根据检测需求替换相应类别的探头，实现对物体表面和水下辐射污染监测的同时，也解决了辐射监测仪器仪表性能单一的问题。
Description
技术领域
本发明涉及辐射检测技术领域，具体涉及一种多功能便携式表面和水下辐射污染检测仪。
背景技术
目前，核设施中用于监测物体表面和水下辐射污染的便携式仪器仪表多由国外厂家生产，如用于对人员衣服、工具、地面等残留的α、β和水下γ放射性污染进行检测的专用设备。现有的辐射污染检测设备的探头集成在主机内，一个检测仪仅能利用一类探头实现辐射监测，其性能单一。在进行检测时，根据监测情况需要更换不同的检测设备，使用十分不便。
故如何有效地解决便携式表面和水下辐射监测仪器仪表性能单一的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提供一种多功能便携式表面和水下辐射污染检测仪。
本发明通过下述技术方案实现：
一种多功能便携式表面和水下辐射污染检测仪，包括探头和主机，其中，
所述探头包括第二控制器、探测器和信号处理电路，所述信号处理电路将探测器输出的脉冲信号转换为电压信号并输出给第二控制器，所述第二控制器内具有探测器的类别信息；
所述主机包括第一控制器和高压模块，所述第一控制器获取第二控制器的数据并判断探测器类别并根据探测器类别进行参数的配置，若探测器为非半导体探测器，则根据探测器类别控制高压模块给探测器提供相应的高压电源，所述第一控制器并根据第二控制器的数据进行分析以实现污染检测；
所述探头和主机通过通信接口连接。
本方案的探头和主机通过通信接口连接，使探头可替换，以便使用者根据检测需求替换相应类别的探头。探头根据应用环境和探测辐射类型的需要，选择不同的探测器，来达到不同的探测功能。探头的第二控制器含有探测器的类别信息，探测器类别不同，其使用要求不同；主机的第一控制器根据第二控制器的探测器的类别信息对探测器类别进行判断，进行报警阈值、使用核素等参数的配置，并输出相应的高压电源，半导体探测器不需高压电源，非半导体探测器所需高压也不尽相同；信号处理电路将探测器输出的脉冲信号转换为电压信号并输出给第二控制器进行数据处理，第一控制器通过通信接口与第二控制器进行数据交换，其一，第一控制器通过该通信接口可获取探头自身的所带有的探测器的类别信息；其二，第一控制器还可获得第二控制器内的探测数据，实现污染检测。采用本方案，探头可根据应用环境和探测辐射类型的需要做替换，以实现对多种放射性污染源的检测，在主机体积大的情况下，其具有明显优势。
作为优选，所述探测器为Si-Pin半导体探测器、GM管探测器、灵敏面积为1.6mm2的Si-Pin半导体探测器、带ZnS涂层的塑料闪烁体探测器、带端窗的GM管探测器、塑料闪烁片中任一种。Si-Pin半导体探测器为1类探头，用于测量人体周边低量程γ辐射； GM管探测器为2类探头，用来测量水下中低量程γ辐射；灵敏面积为1.6mm2的Si-Pin半导体探测器为3类探头，用来测量水下高量程γ辐射；带ZnS涂层的塑料闪烁体探测器为4类探头，用来测量物体表面的α辐射；带端窗的GM管探测器为5类探头，用来测量物体表面的β辐射；塑料闪烁片为6类探头，用来测量地表的β辐射。
作为优选，所述第一控制器和第二控制器之间通过CAN总线通信接口连接。CAN总线通信接口相较传统的RS-232、RS-485、SPI等通信技术，其可靠性和错误检测能力更强，更适合温度恶劣和高辐射的应用环境。
作为优选，还包括连接在第一控制器上的外围器件。
进一步的，所述外围器件包括为主机提供电能的供电电源、用于显示信息设置的显示装置、完成第一控制器的参数设置的参数输入装置、第一控制器在检测到污染情况下实现告警的报警装置、用于主机与外部设备进行数据传输的外部接口中至少一种。
进一步的，所述探头还包括连接在供电电源上为探头提供电能的电源处理电路。
作为优选，所述第一控制器在获取探测器的类别信息之前，还包括自检步骤，对高压模块、报警装置、CAN总线通信接口等主要功能部件进行检测，若存在故障，则结束运行；若主机各部件均不存在故障，则获取探头类别信息并发送参数配置信息。
本发明与现有技术相比，至少具有如下的优点和有益效果：
本发明的探头和主机通过通信接口连接，使探头可替换，以便使用者根据检测需求替换相应类别的探头，实现对物体表面和水下辐射污染监测的同时，也解决了辐射监测仪器仪表性能单一的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构框图。
图2是本发明的工作过程原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示一种多功能便携式表面和水下辐射污染检测仪，包括探头和主机，其中，探头包括第二控制器、探测器和信号处理电路，信号处理电路将探测器输出的脉冲信号转换为电压信号并输出给第二控制器，且第二控制器内具有探测器的类别信息；
主机包括第一控制器和高压模块，第一控制器获取第二控制器的数据并判断探测器类别，根据探测器类别进行报警阈值、使用核素等参数的配置，若探测器为非半导体探测器，则根据探测器类别控制高压模块给探测器提供相应的高压电源，第一控制器还根据第二控制器的数据进行分析以实现污染检测；
探头和主机通过通信接口连接。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上公开一具体实施方式。
如图1所示，主机包括第一控制器、高压模块、显示屏、按键、CAN总线通信接口、RS232通信接口、蜂鸣器、第二电源处理电路和电池。其中，第二电源处理电路和电池构成本方案的供电电源，其可采用电池供电方式，也可采用外部直接供电方式；显示屏构成本方案的显示装置；按键构成本方案的参数输入装置，其还可以采用触摸屏等结构；RS232通信接口构成本方案的外部接口；蜂鸣器构成本方案的报警装置，其还可采用光报警装置实现。探头包括第二控制器、CAN总线通信接口、电源处理电路、信号处理电路和探测器。
第一控制器采用CAN总线通信接口与探头进行数据交换；第一控制器识别探头类型后以控制高压模块是否给探头提供高压电源；显示屏作为主机的显示输出设备，显示探头类型、剂量率、电池剩余电量指示、日期两级报警阈值设置等信息；按键作为主机的标准输入设备，完成各种参数的设置；RS232通信接口可以作为转移测量中产生的信息的接口，数据可转移至外部计算机；蜂鸣器在监测到污染情况下提供声音报警；供电模式为充电器供电与电池供电两种方式：充电器供电状态下，一方面为设备供电，一方面为电池充电；充电器掉电情况下，通过电源处理电路，自动切换到电池供电模式。电源处理电路将主机传来的高、低压直流电源进行转换和滤波，供给探头其他电路使用；信号处理电路将探测器输出的脉冲信号转换为电压信号，输出到控制器进行数据处理。探头根据应用环境和探测辐射类型的需要，选择不同的探测器，来达到不同的探测功能：1类探头采用Si-Pin半导体探测器，用来测量人体周边低量程γ辐射；2类探头采用GM管探测器，用来测量水下中低量程γ辐射；3类探头采用灵敏面积为1.6mm2的Si-Pin半导体探测器，用来测量水下高量程γ辐射；4类探头采用带ZnS涂层的塑料闪烁体探测器，用来测量物体表面的α辐射；5类探头采用带端窗的GM管探测器，用来测量物体表面的β辐射；6类探头采用塑料闪烁片，用来测量地表的β辐射。
主机的CAN总线通信接口和探头的CAN总线通信接口之间通过数据线连接，便于探头的更换。
具体的，由于本设备是便携式仪器，工作时靠本身自带的电池供电，第一控制器可采用低功耗微处理器，可选用Texas Instruments公司的MSP430F169，其采用16位的总线,，外设和内存统一编址，寻址范围可达64K，可以外扩展存储器，具有统一的中断管理，具有丰富的片上外围模块，可支持在线对单片机进行调试和下载，可在超低功耗模式下工作。第二电源处理电路可根据充电器供电与否，自动切换供电模式，并将电池或充电器输入电源转换为3.3V线性电源供其他电路使用。CAN总线通信接口完成与探头信息交互功能，本实施例中选用Microchip Technology公司的MCP2510作为CAN总线协议控制器，Maxim公司的MAX3051作为CAN总线协议接口。RS232通信接口可将存储的测量信息传送至外部计算机，本实例中选用Maxim公司的MAX3238信号转换接口。高压模块用来产生探测器所需的高压电源，本实例中选用北京滨松光电技术股份有限公司的CC228-01P，它输出电压范围为200V-1250V，线性好，工作稳定。探头的第二控制器和CAN通信接口与主机中相同。电源处理电路将主机供给的低压直流电源转换为+9V和±5V线性电源，将供给的高压电源滤波后，供探头其他电路使用。信号处理电路将探测器产生的电流脉冲转换为电压信号送往控制器进行数据处理。本发明应用场合为使用放射性核素的工作场所，因此选用抗辐照6芯屏蔽线缆。
实施例3
如图2所示，本实施例在上述实施例的基础上做了优化，即第一控制器在获取探测器的类别信息之前，还包括自检步骤，对高压模块、报警装置、CAN总线通信接口等主要功能部件进行检测，若存在故障，则结束运行；若主机各部件均不存在故障，则获取探头类型信息并发送参数配置信息。具体的流程为：
1、主机上电初始化及自检；
2、第一控制器对主机主要功能部件性能进行检测，若自检成功，转入步骤4，反之，转入步骤3；
3、故障检测识别及处理，并结束运行；
4、开启CAN总线通信模块，并向外发送查询探头的检测指令，若检测到探头，转入步骤5，反之，继续该步骤；
5、主机根据探头类型，发送探头的参数配置指令，若配置成功，转入步骤6，反之，转入步骤3；
6、主机对探头数据进行处理分析，若数据正常，转入步骤7，反之，转入步骤3；
7、主机显示探头数据，并结束运行。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种多功能便携式表面和水下辐射污染检测仪，其特征在于：包括探头和主机，其中，
所述探头包括第二控制器、探测器和信号处理电路，所述信号处理电路将探测器输出的脉冲信号转换为电压信号并输出给第二控制器，所述第二控制器内具有探测器的类别信息；
所述主机包括第一控制器和高压模块，所述第一控制器获取探测器的类别信息对探测器类别进行判断并根据探测器类别进行参数的配置，若探测器为非半导体探测器，则根据探测器类别控制高压模块给探测器提供相应的高压电源，所述第一控制器并根据第二控制器的数据进行分析以实现污染检测；
所述探头和主机通过通信接口连接。
2.根据权利要求1所述的一种多功能便携式表面和水下辐射污染检测仪，其特征在于：所述探测器为Si-Pin半导体探测器、GM管探测器、灵敏面积为1.6mm2的Si-Pin半导体探测器、带ZnS涂层的塑料闪烁体探测器、带端窗的GM管探测器、塑料闪烁片中任一种。
3.根据权利要求1所述的一种多功能便携式表面和水下辐射污染检测仪，其特征在于：所述第一控制器和第二控制器之间通过CAN总线通信接口连接。
4.根据权利要求1所述的一种多功能便携式表面和水下辐射污染检测仪，其特征在于：所述主机还包括连接在第一控制器上的外围器件。
5.根据权利要求4所述的一种多功能便携式表面和水下辐射污染检测仪，其特征在于：所述外围器件包括为主机提供电能的供电电源、用于显示信息设置的显示装置、完成第一控制器的参数设置的参数输入装置、第一控制器在检测到污染情况下实现告警的报警装置、用于主机与外部设备进行数据传输的外部接口中至少一种。
6.根据权利要求5所述的一种多功能便携式表面和水下辐射污染检测仪，其特征在于：所述探头还包括连接在供电电源上为探头提供电能的电源处理电路。
7.根据权利要求1所述的一种多功能便携式表面和水下辐射污染检测仪，其特征在于：所述第一控制器在获取探测器的类别信息之前，还包括自检步骤，对高压模块、报警装置、CAN总线通信接口进行检测，若任一存在故障，则结束运行；若主机各部件均不存在故障，则获取探头类型信息并发送参数配置信息。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20220309 Address after: 621000 building 31, No.7, Section 2, Xianren Road, Youxian District, Mianyang City, Sichuan Province Applicant after: China Ordnance Equipment Group Automation Research Institute Co.,Ltd. Address before: 621000 No.98 Youxian East Road, Youxian District, Mianyang City, Sichuan Province Applicant before: MIANYANG WEIBO ELECTRONIC Co.,Ltd. |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170201 |