CN108957516A - 一种具有自校正功能的放射性测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有自校正功能的放射性测量装置及其测量方法，涉及核监测技术领域，能够降低环境干扰对测量结果造成的影响,提高测量准确度，解决野外环境下辐射监测受雨水等不良天气干扰的问题。本发明包括：太阳能电池、雨水收集器、电容式雨量计、辐射探测系统、后端控制电路。雨水收集器置于所述装置顶端，雨水收集器上方设置太阳能电池，雨水收集器还连接电容式雨量计；电容式雨量计连接后端控制电路，后端控制电路还连接辐射探测系统。本发明通过自动校正，得到当前时刻的准确测量结果，为核辐射监测预警应急预案提供了实时准确数据，避免雨水天气的干扰的。

Description

一种具有自校正功能的放射性测量装置及其测量方法

技术领域

本发明涉及核监测技术领域，尤其涉及一种具有自校正功能的放射性测量装置及其测量方法。

背景技术

核电站、铀矿、核事故及其他强辐射环境下需要快速布放放射性测量装置，以实时监控大气环境中的放射性强度。为保证工作人员与应急人员的安全，放射性测量装置需要布放在野外环境下进行监测。然而，野外环境辐射监测不时会遭遇雨水天气的干扰，在低水平测量中由于样品计数率较低，会极大影响放射性天然本底的测量。

因此,现有技术中缺乏一种测量装置,能降低环境干扰对测量结果造成的影响,提高测量准确度。

发明内容

本发明提供一种具有自校正功能的放射性测量装置及其测量方法，能降低环境干扰对测量结果造成的影响,提高测量准确度，解决野外环境下辐射监测受雨水等不良天气干扰的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有自校正功能的快速布放放射性测量装置，包括太阳能电池、雨水收集器、电容式雨量计、辐射探测系统、后端控制电路。

雨水收集器置于装置顶端，对雨水进行收集，雨水收集器上方设置太阳能电池，太阳能电池和水平面具有倾斜角度，因此，在雨水洒落在太阳能电池上时，雨水能下滑流入雨水收集器。雨水收集器还连接电容式雨量计，雨水收集器进水后，触发电容式雨量计测量雨水量。

电容式雨量计用于测试是否降雨以及降雨量大小，电容式雨量计连接后端控制电路，将测试值传输至后端控制电路。后端控制电路还连接辐射探测系统。

太阳能电池和电容式雨量计、辐射探测系统、后端控制电路均连接并供电。

辐射探测系统包括NaI(Tl)闪烁体探测器和成形电路模块，用于探测环境放射性核素能谱数据。

后端控制电路包括控制线路模块、数据存储处理分析模块、通信模块。控制线路模块用于获取电容式雨量计电容值变化；数据存储处理分析模块用于分析存储辐射探测系统测量信息并依据电容式雨量计电容值变化启动雨水本底扣除自校正功能；通信模块用于远程终端通信及数据传输。

进一步的，装置底部还设置收纳式三脚架，三脚架接口设置在地面上，收纳式三脚架和三脚架接口配合安装。

进一步的，太阳能电池为4cm×4cm砷化镓太阳能电池。

进一步的，雨水收集器为一半开式容器，尺寸为3cm× 3 cm× 3 cm。

进一步的，电容式雨量计电容测量范围为±15 pF，灵敏度为0.5pF。

进一步的，三脚架接口设置锁紧螺纹，内径为2 cm。

本发明还提供了一种具有自校正功能的放射性测量装置的测量方法，包括：

S1、撑开收纳式三脚架，固定在待检测位置，然后通过三脚架接口和收纳式三脚架的配合，布放测量装置；

S2、太阳能电池对测量装置供电，后端控制电路初始化测量装置的工作参数；

S3、辐射探测系统采集环境中放射性核素能谱数据，电容式雨量计通过雨水收集器收集的雨水高度变化而改变其电容值；

S4、后端控制电路采集环境中放射性核素能谱数据和电容式雨量计的电容信号，并进行本底扣除，扣除天然本底谱；

S5、后端控制电路获得各种放射性核素的能谱、活度浓度及剂量率。

进一步的，本底扣除包括：

测得未下雨情况下的能谱， (1)

式中，N_i为不同道址上计数，i为正整数；

测得不同下雨量情况下的能谱， (2)

式中，N_ij为该雨量下不同道址上计数，i，j均为正整数；

利用不同下雨量情况下的能谱减去未下雨情况下的能谱，得到不同下雨量情况下的雨水本底，R_i = A_i – A₀ (3)

雨水本底与雨水高度关系为，R = ah³ + bh² + ch (4)

式中，h为被测雨水高度，通过公式(3)拟合可得到a、b、c参数的值，

根据雨水本底与雨水高度关系，进而可得到某一雨量下的雨水本底，而雨水高度由电容式雨量计电容值确定

(5)

式中，k为比例常数，D为雨水收集器的内径，d为测定电极的直径，ε₁为被测雨水的相对介电常数，ε₀为空气的相对介电常数，雨水高度h一旦改变，电容C随之改变，进而实现某一雨量下雨水本底扣除自校正功能，获得放射性核素能谱。

本发明的有益效果是：

电容式雨量计用于在野外复杂环境中实施检测是否降雨、降雨量大小，后端控制电路依据电容式雨量计的电容值大小，以及辐射探测系统的先验数据，进行本地扣除，扣除天然本底谱，从而自动校正，得到当前时刻的准确测量结果，为核辐射监测预警应急预案提供了实时准确数据，避免雨水天气的干扰的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的外观示意图；

图3为电容式雨量计的结构示意图；

图4为三角架接口的结构示意图；

图5为本发明的工作流程图；

图6为本发明的雨水本底扣除自校的流程图。

其中，1-太阳能电池、2-雨水收集器、3-电容式雨量计、4-辐射探测系统、5-后端控制电路、6-三脚架接口、7-收纳式三脚架。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明实施例提供一种具有自校正功能的快速布放放射性测量装置，如图1和图2所示，包括太阳能电池1、雨水收集器2、电容式雨量计3、辐射探测系统4、后端控制电路5。

雨水收集器2置于装置顶端，为一半开式容器，尺寸为3 cm× 3 cm× 3 cm，对雨水进行收集。雨水收集器2上方设置太阳能电池1，太阳能电池1和水平面具有倾斜角度，雨水收集器2还连接电容式雨量计3。

电容式雨量计3连接后端控制电路5，将测试值传输至后端控制电路5，后端控制电路5还连接辐射探测系统4。电容式雨量计3电容测量范围为±15 pF，灵敏度为0.5 pF。

太阳能电池1和电容式雨量计3、辐射探测系统4、后端控制电路5均连接并供电。太阳能电池1为4cm×4cm砷化镓太阳能电池。

辐射探测系统4包括NaI(Tl)闪烁体探测器和成形电路模块，用于探测环境放射性核素能谱数据。

后端控制电路5包括控制线路模块、数据存储处理分析模块、通信模块。控制线路模块用于获取电容式雨量计电容值变化；数据存储处理分析模块用于分析存储辐射探测系统测量信息并依据电容式雨量计电容值变化启动雨水本底扣除自校正功能；通信模块用于远程终端通信及数据传输。

装置底部还设置收纳式三脚架7，如图3和图4所示，三脚架接口6设置在地面上，收纳式三脚架7和三脚架接口6配合安装。三脚架接口6设置锁紧螺纹，内径为2cm。

本实施例还提供了一种具有自校正功能的放射性测量装置的测量方法，流程图如图5所示，包括：

S1、撑开收纳式三脚架7，固定在待检测位置，然后通过三脚架接口6和收纳式三脚架7的配合，布放所述测量装置；

S2、太阳能电池1对所述测量装置供电，后端控制电路5初始化所述测量装置的工作参数；

S3、辐射探测系统4采集环境中放射性核素能谱数据，电容式雨量计3通过雨水收集器2收集的雨水高度变化而改变其电容值；

S4、后端控制电路5采集所述环境中放射性核素能谱数据和电容式雨量计3的电容信号，并进行本底扣除，扣除天然本底谱；

S5、后端控制电路5获得各种放射性核素的能谱、活度浓度及剂量率。

其中，如图6所示，本底扣除包括：

测得未下雨情况下的能谱， (1)

式中，N_i为不同道址上计数，i为正整数；

测得不同下雨量情况下的能谱， (2)

式中，N_ij为该雨量下不同道址上计数，i，j均为正正式；

利用所述不同下雨量情况下的能谱减去所述未下雨情况下的能谱，得到不同下雨量情况下的雨水本底，R_i = A_i – A₀ (3)

雨水本底与雨水高度关系为，R = ah³ + bh² + ch (4)

式中，h为被测雨水高度，通过公式(3)拟合可得到a、b、c参数的值，

根据雨水本底与雨水高度关系，进而可得到某一雨量下的雨水本底，而雨水高度由电容式雨量计电容值确定

(5)

式中，k为比例常数，D为雨水收集器的内径，d为测定电极的直径，ε₁为被测雨水的相对介电常数，ε₀为空气的相对介电常数，雨水高度h一旦改变，电容C随之改变，进而实现某一雨量下雨水本底扣除自校正功能，获得放射性核素能谱。

本发明的有益效果是：

电容式雨量计用于在野外复杂环境中实施检测是否降雨、降雨量大小，后端控制电路依据电容式雨量计的电容值大小，以及辐射探测系统的先验数据，进行本地扣除，扣除天然本底谱，从而自动校正，得到当前时刻的准确测量结果，为核辐射监测预警应急预案提供了实时准确数据，避免雨水天气的干扰的。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种具有自校正功能的快速布放放射性测量装置，其特征在于，包括太阳能电池（1）、雨水收集器（2）、电容式雨量计（3）、辐射探测系统（4）、后端控制电路（5）；

雨水收集器（2）置于所述装置顶端，雨水收集器（2）上方设置太阳能电池（1），太阳能电池（1）和水平面具有倾斜角度，雨水收集器（2）还连接电容式雨量计（3）；

电容式雨量计（3）连接后端控制电路（5），后端控制电路（5）还连接辐射探测系统（4）；

太阳能电池（1）和电容式雨量计（3）、辐射探测系统（4）、后端控制电路（5）均相连；

辐射探测系统（4）包括NaI(Tl)闪烁体探测器和成形电路模块；

后端控制电路（5）包括控制线路模块、数据存储处理分析模块、通信模块。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述装置底部还设置收纳式三脚架（7），三脚架接口（6）设置在地面上，收纳式三脚架（7）和三脚架接口（6）配合安装。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，太阳能电池（1）为4 cm × 4 cm砷化镓太阳能电池。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，雨水收集器（2）为一半开式容器，尺寸为3 cm × 3 cm× 3 cm。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，电容式雨量计（3）电容测量范围为±15 pF，灵敏度为0.5 pF。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，三脚架接口（6）设置锁紧螺纹，内径为2 cm。

7.一种具有自校正功能的放射性测量装置的测量方法，其特征在于，包括：

S1、撑开收纳式三脚架（7），固定在待检测位置，然后通过三脚架接口（6）和收纳式三脚架（7）的配合，布放所述测量装置；

S2、太阳能电池（1）对所述测量装置供电，后端控制电路（5）初始化所述测量装置的工作参数；

S3、辐射探测系统（4）采集环境中放射性核素能谱数据，电容式雨量计（3）通过雨水收集器（2）收集的雨水高度变化而改变其电容值；

S4、后端控制电路（5）采集所述环境中放射性核素能谱数据和电容式雨量计（3）的电容信号，并进行本底扣除，扣除天然本底谱；

S5、后端控制电路（5）获得各种放射性核素的能谱、活度浓度及剂量率。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述本底扣除包括：

测得未下雨情况下的能谱， (1)

式中，N_i为不同道址上计数，i为正整数；

测得不同下雨量情况下的能谱， (2)

式中，N_ij为该雨量下不同道址上计数，i，j均为正整数；

利用所述不同下雨量情况下的能谱减去所述未下雨情况下的能谱，得到不同下雨量情况下的雨水本底，R_i = A_i – A₀ (3)

雨水本底与雨水高度关系为，R = ah³ + bh² + ch (4)

式中，h为被测雨水高度，通过公式(3)拟合可得到a、b、c参数的值，

根据雨水本底与雨水高度关系，进而可得到某一雨量下的雨水本底，而雨水高度由电容式雨量计电容值确定

(5)

式中，k为比例常数，D为雨水收集器的内径，d为测定电极的直径，ε₁为被测雨水的相对介电常数，ε₀为空气的相对介电常数，雨水高度h一旦改变，电容C随之改变，进而实现某一雨量下雨水本底扣除自校正功能，获得放射性核素能谱。