CN108120731A - 一种堆中子活化自动辐照控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种堆中子活化自动辐照控制系统，系统以P89C669单片机为核心，通过控制气动装置传输待辐照的样品进出反应堆，配合光电检测模，以精确控制样品的辐照参数；并且通过串行接口实现与上位机通讯，实现样品辐照测量一体化控。该辐照控制系统采用了工业控制计算机、单片机和执行机构组成二级控制系统，实现了对样品辐照参数的精确控制，实现了一体化的操作，克服了此类系统一般必须现场手动操作等确定的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种堆中子活化自动辐照控制系统，适用于机械领域。
背景技术
反应堆中子活化分析(ReNAA)是一种非常重要的核分析技术，在微量和恒量元素分析中占有重要地位。在ReNAA中，利用反应堆中子轰击待分析的样品是关键的一步。因此，待分析样品在反应堆中辐照传送系统也成了相关人员研究的重点。
发明内容
本发明提出了一种堆中子活化自动辐照控制系统，系统以P89C669单片机为核心，通过控制气动装置传输待辐照的样品进出反应堆，配合光电检测模，以精确控制样品的辐照参数；并且通过串行接口实现与上位机通讯，实现样品辐照测量一体化控。
本发明所采用的技术方案是：
所述控制系统由气动装置、光电检测、人机接口等几个模块组成，气动装置用于输送样品进出反应堆；光电检测模块用于检测样品进、出反应堆的状态。
所述控制系统由计算机进行主控制，自动保存样品进入反应堆和离开反应堆的时刻以及冷却时间。
所述控制系统的气动装置控制模块设计了六个电磁阀，使之通过按照一定的气流送气和换向使“跑兔”排队进、出反应堆，六个电磁阀用单片机控制。
本发明的有益效果是：该辐照控制系统采用了工业控制计算机、单片机和执行机构组成二级控制系统，实现了对样品辐照参数的精确控制，实现了一体化的操作，克服了此类系统一般必须现场手动操作等确定的缺点。
附图说明
图1是本发明的系统框图。
图2是本发明的电磁阀控制电路图。
图3是本发明的BUD-30S的控制输出线路。
图4是本发明的传感器检测电路图。
图5是本发明的外部中断0流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例本发明作进一步说明。
如图1，系统由气动装置、光电检测、人机接口等几个模块组成。其中，气动装置用于输送样品进出反应堆;光电检测模块用于检测样品进、出反应堆的状态。其工作过程为：计算机或单片机输入辐照参数，启动气动装置的控制阀门，送样品进入反应堆，当在管道内快速运行的样品通过安装在反应堆水平孔道入口处的传感器时，传感器模块检测输出一个低电平信号触发单片机外部中断，使定时器开始样品辐照倒计时。当倒计时时间到，打开控制样品离开反应堆的阀门，使气流换向阀门工作，样品出堆。当样品离开反应堆时，单片机开始对该样品的冷却时间进行计时，直到该样品开始，能谱测量，同时间隔一段时间送下一个样品进入反应堆照射。系统由计算机进行主控制，自动保存样品进入反应堆和离开反应堆的时刻以及冷却时间。
如图2，气动装置控制模块是样品进出反应堆的核心。采用压力可调的空气压缩机作为气源，4kg/cm2的压力作为样品（样品是装在一个特制的小盒子里面，称为“跑兔”）在传送管道中来回传送的动力，气源送气和气流换向由电磁阀来实现，然后通过聚乙烯管通向反应堆堆芯。为了实现样品的自动辐照完成一系列的机械动作，设计了六个电磁阀，使之通过按照一定的气流送气和换向使“跑兔”排队进、出反应堆。六个电磁阀用单片机控制。单片机选通译码器74LS138的Y1-Y6，用于控制继电器的工作状态，例如当选通Y3时，信号经过驱动器7407和光电隔离器TLP521-2来控制继电器，继而控制电磁阀，实现气流换向。此控制电路中的光藕隔离增加了系统的抗干扰性能，也起到保护作用。
如图3，光电传感器是采用光电元件作为检测的元件，首先把被测量的变化转变为信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且传感器的结构简单，形式灵活多样，体积小。
在本系统中，准确检测到在管道中来回跑动的“跑兔”是控制的基础。根据反应堆样品辐照的特殊性，所设计的“跑兔”是长为4cm、外径为1.8cm的不透明的使用聚肽亚胺材料制成的圆柱形盒;管道是内直径为2.0cm的聚乙烯管道，为半透明；“跑兔”在管道中运行的最大速度约为30m/s。因此可以计算出传感器至少需要1.33m、的响应时间，才能检测到在管道中运行的“跑兔”。考虑多种因素，选用了韩国Autonics公司生产的型号为BUD-305的光电传感器，此传感器探测距离为30mm，可探测直径不小于1.5mm的不透明物体，响应时间最大为1ms。
如图4，在实际中，使用了四个光电检测，其中一个安装在反应堆水平孔道入口，用单片机外部中断0检测，用于判断“跑兔”是进堆还是离堆;另外三个分别安装在传送管道各关键位置，单片机用查询方式检测“跑兔”在管道中运行的状态。
如图5，系统软件主要由主程序模块、外部中断模块、串行通信程序等部分组成。外部中断0程序用于判断“跑兔”是进入反应堆还是离开反应堆，再根据这个判断启动相应的定时控制程序。
Claims (3)
1.一种堆中子活化自动辐照控制系统，其特征是：所述控制系统由气动装置、光电检测、人机接口等几个模块组成，气动装置用于输送样品进出反应堆；光电检测模块用于检测样品进、出反应堆的状态。
2.根据权利要求1所述的一种堆中子活化自动辐照控制系统，其特征是：所述控制系统由计算机进行主控制，自动保存样品进入反应堆和离开反应堆的时刻以及冷却时间。
3.根据权利要求1所述的一种堆中子活化自动辐照控制系统，其特征是：所述控制系统的气动装置控制模块设计了六个电磁阀，使之通过按照一定的气流送气和换向使“跑兔”排队进、出反应堆，六个电磁阀用单片机控制。
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2016
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