CN107942366B - 一种g-m计数管测量电路 - Google Patents

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Abstract

本发明属于辐射监测领域，提供一种G‑M计数管测量电路，包括限流电阻R1、淬灭电阻R2、隔直耦合电容C1、信号放大电路以及死时间调节电路；G‑M计数管的阳极经淬灭电阻R2、隔直耦合电容C1后连接至信号放大电路，G‑M计数管的阳极经淬灭电阻R2、限流电阻R1后连接至高压，G‑M计数管的阴极经死时间调节电路后连接至地，G‑M计数管的阳极取样脉冲经过放大处理后，用于脉冲计数或者时间测量，同时阳极取样脉冲还送至死时间调节电路，用于控制G‑M计数管阴极的导通与断开。本发明G‑M计数管测量电路，可以解决计数管一致性差、过饱和无计数输出、量程范围窄、时间测量精度低等问题，有效提高G‑M计数管的技术指标和应用范围。

Description

一种G-M计数管测量电路
技术领域
本发明属于辐射监测领域，具体涉及一种G-M计数管测量电路。
背景技术
G-M计数管作为传统的辐射监测方法，具有脉冲幅度大、稳定性高、成本低廉等优点，广泛用于辐射监测领域。但G-M计数管存在死时间长（可达200μs）、量程范围窄、一致性差、过饱和后无输出等缺点，限制了G-M计数管的使用范围。
目前，G-M计数管使用电路可概括成两种形式，分别如图1和图2所示。
图1采用简单的阳极取样电路，包括限流电阻R1、淬灭电阻R2、隔直耦合电容C1以及后端信号放大处理电路。图1电路采用脉冲计数的方法获取辐射剂量率信息，优点是后续处理非常简单，缺点是存在G-M计数管死时间长、过饱和无计数输出、量程范围窄等，尤其在小体积、高量程G-M计数管中，由于加工工艺较复杂，计数管固有死时间不一致，导致计数管一致性较差。
图2为高压控制取样电路，在阳极取样基础上增加高压选择控制电路，G-M计数管产生信号后，通过高压控制电路，将G-M计数管工作电压由高压转为低压状态，同时设置计数管低压供电时间，通过计算两个脉冲之间的时间间隔来获取辐射剂量率信息。通过高压控制电路，可消除死时间影响，提高计数管量程范围，但低压供电持续时间需达ms量级，不能简单的采用脉冲计数方法，需通过测量脉冲之间的时间间隔来获取辐射剂量率信息，由于低压电源ms量级的持续时间以及高低压切换带来的扰动误差，导致该电路时间测量最小只能做到10µs量级。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术中的不足，提出一种G-M计数管测量电路，可以解决计数管一致性差、过饱和无计数输出、量程范围窄、时间测量精度低等问题，有效提高G-M计数管的技术指标和应用范围。
本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的。
一种G-M计数管测量电路，包括限流电阻R1、淬灭电阻R2、隔直耦合电容C1、信号放大电路以及死时间调节电路；G-M计数管的阳极经淬灭电阻R2、隔直耦合电容C1后连接至信号放大电路，G-M计数管的阳极经淬灭电阻R2、限流电阻R1后连接至高压，G-M计数管的阴极经死时间调节电路后连接至地，G-M计数管的阳极取样脉冲经过放大处理后，用于脉冲计数或者时间测量，同时阳极取样脉冲还送至死时间调节电路，用于控制G-M计数管阴极的导通与断开。
在上述技术方案中，所述死时间调节电路包括依次连接的比较器、单稳态触发器、导通开关，阳极取样脉冲经过比较器产生标准脉冲，再通过调节单稳态触发器产生死时间调节脉冲t1，最后将死时间调节脉冲t1输入至导通开关，导通开关与计数管阴极连接，通过死时间调节脉冲t1控制G-M计数管的通断和放电速度，达到调节死时间的目的。
在上述技术方案中，所述单稳态触发器为微分型单稳态触发器。
本发明G-M计数管测量电路，能够设置G-M计数管的死时间，保证同类型G-M计数管死时间保持一致，也可通过测量脉冲计数率和两脉冲之间的时间间隔计算辐射剂量率信息，有效解决了现有G-M计数管一致性差、过饱和无计数输出、量程范围窄、时间测量精度低等问题。通过对死时间的精确控制，提高了G-M计数管的技术指标和应用范围。
附图说明
图1为现有技术中G-M计数管脉冲计数法测量电路图。
图2 为现有技术中G-M计数管时间间隔法测量电路图。
图3 为本发明中G-M计数管测量电路图。
图4 为本发明中死时间调节电路图。
图5 为本发明中G-M计数管测量脉冲波形图。
图6 为本发明中G-M计数管过饱和测量波形图。
图7 为本发明中G-M计数管一致性测量对比图。
具体实施方式
为使本发明的原理和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
如图3所示，本发明实施例提供了一种G-M计数管测量电路，包括限流电阻R1、淬灭电阻R2、隔直耦合电容C1、信号放大电路以及死时间调节电路。当射线进入G-M计数管产生脉冲信号，该脉冲信号经过放大处理后，用于脉冲计数或者时间测量，同时还将送至死时间调节电路，用于控制G-M计数管阴极的导通与断开。
在上述实施例中，所述死时间调节电路包括依次连接的比较器、单稳态触发器、导通开关，阳极取样脉冲经过比较器产生标准脉冲，再通过调节单稳态触发器产生死时间调节脉冲t1，最后将死时间调节脉冲t1输入至导通开关。所述单稳态触发器为微分型单稳态触发器。
图3中，t1为G-M计数管设置死时间，t2为G-M计数管恢复工作后，下一个脉冲的到来时间，t1+t2为G-M计数管的一个计数周期。图4中，阳极取样脉冲经过比较器产生标准脉冲，再通过调节微分型单稳态触发器产生死时间调节脉冲t1。相比于目前传统时间间隔法（时间长度为2ms），由于不存在高压开关的扰动和其它影响，t1可缩小至15µs。t2与G-M计数管所处辐射剂量率有关，辐射剂量率越大，t2越小。用脉冲计数方法测量辐射剂量率，其计数率上限为1/ t1。图5为采用本发明方法测量的计数管脉冲波形图。图6为采用该方法将量程上限为3mGy/h的G-M计数管放入1.5Gy/h剂量率场下测量得到的脉冲波形图。图7为不同数量计数管一般脉冲计数方法和采用本发明方法后的一致性对比图。采用一般脉冲计数方法，不同计数管在不同剂量率点偏差都不一致，而采用本发明方法，不同计数管在不同剂量率点偏差基本一致。而且偏差很小，基本上解决了该计数管一致性差的问题。
本发明采用可调宽度脉冲与计数管阴极连接，通过该脉冲控制G-M计数管的通断和放电速度，达到调节死时间的目的。本发明可用于传统脉冲计数测量和时间间隔测量计算辐射剂量率。通过试验验证，本发明G-M计数管测量电路可将G-M计数管死时间调节至15µs量级，可有效解决计数管一致性差、过饱和无计数输出、量程范围窄、时间测量精度低等问题。
本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种G-M计数管测量电路，其特征在于：包括限流电阻R1、淬灭电阻R2、隔直耦合电容C1、信号放大电路以及死时间调节电路；G-M计数管的阳极经淬灭电阻R2、隔直耦合电容C1后连接至信号放大电路，G-M计数管的阳极经淬灭电阻R2、限流电阻R1后连接至高压，G-M计数管的阴极经死时间调节电路后连接至地；G-M计数管的阳极取样脉冲经过放大处理后，用于脉冲计数或者时间测量，同时阳极取样脉冲还送至死时间调节电路，用于控制G-M计数管阴极的导通与断开；所述死时间调节电路包括依次连接的比较器、单稳态触发器、导通开关，阳极取样脉冲经过比较器产生标准脉冲，再通过调节单稳态触发器产生死时间调节脉冲t1，最后将死时间调节脉冲t1输入至导通开关，导通开关与计数管阴极连接，通过死时间调节脉冲t1控制G-M计数管的通断和放电速度，达到调节死时间的目的。
2.根据权利要求1所述的G-M计数管测量电路，其特征在于：所述单稳态触发器为微分型单稳态触发器。
3.根据权利要求1所述的G-M计数管测量电路，其特征在于：该G-M计数管测量电路能够通过测量脉冲计数率和两脉冲之间的时间间隔计算辐射剂量率。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0151880A2 (en) * 1983-12-19 1985-08-21 Nuclear Research Corporation Radiation measuring apparatus and method
CN102981178A (zh) * 2012-10-31 2013-03-20 中国人民解放军海军工程大学 一种盖革-米勒计数管剂量率量程扩展的方法及装置
CN104316950A (zh) * 2014-10-17 2015-01-28 吴雪梅 一种辐射剂量率低功耗探测与宽量程刻度方法及装置

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