CN109471154A - 一种小型gm计数管宽量程监测仪表 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小型GM计数管宽量程监测仪表，包括：高压模块：用于为GM计数管提供工作高压；GM计数管：用于实时监测环境的剂量率水平；AD积分采集单元：用于对GM计数管的输出信号进行积分采集；高压测量单元：用于对高压模块的输出电压进行测量；整形与脉冲计数单元：用于实时监测GM计数管的输出信号的脉冲计数；MCU电路：用于对各采集单元的数据进行逻辑判断，判断出是采用GM计数管的脉冲计数或GM计数管的输出信号积分采集结果来进行剂量率测量；基于判断的结果运算得到最终的剂量率测量结果；实现了对GM计数管输出信号的低剂量率水平与高剂量率水平之间的自动切换的技术效果。

Description

一种小型GM计数管宽量程监测仪表
技术领域
本发明涉及剂量率监测领域，具体地，涉及一种小型GM计数管宽量程监测仪表。
背景技术
通常在小型便携式剂量率监测方面，受到成本因素制约，通常采用价格便宜的GM计数管作为剂量率检测手段，而传统的检测仪表通常都只能对低剂量率水平进行剂量率的监测，不具备在高剂量率水平下用同一GM计数管自动增大量程的功能。因此就有可能产生在低剂量率水平下测量较为准确，在高剂量率水平下，剂量率仪表处于工作饱和状态，无法得到准确剂量率的情形。
传统的小型剂量率检测仪表在采用GM计数管进行获取剂量率时，只能在低剂量率条件下获得较为准确的数据，在高剂量率环境下容易脉冲重叠而造成测量数据不准确。
发明内容
本发明提供了一种小型GM计数管宽量程监测仪表，解决了现有GM计数管在进行剂量率检测时存在的不足，实现了对GM计数管输出信号的低剂量率水平与高剂量率水平之间的自动切换的技术效果。
为实现上述发明目的，本申请提供了一种小型GM计数管宽量程监测仪表，所述监测仪表包括：
高压模块：用于为GM计数管提供工作高压；
GM计数管：用于实时监测环境的剂量率水平；
AD积分采集单元：用于对GM计数管的输出信号进行积分采集；
高压测量单元：用于对高压模块的输出电压进行测量；
整形与脉冲计数单元：用于实时监测GM计数管的输出信号的脉冲计数；
MCU电路：用于对各采集单元的数据进行逻辑判断，判断出是采用GM计数管的脉冲计数或GM计数管的输出信号积分采集结果来进行剂量率测量；基于判断的结果运算得到最终的剂量率测量结果。
其中，本仪表采用的是双通道的数据采集单元，对于GM计数管的输出脉冲信号进行两种电子学采样通道的采集处理，一种是通过整形电路后通过脉冲计数，一种是通过积分电路后通过第一AD采样对信号进行处理；对于GM计数管的工作高压进行连续监测。当低剂量率水平时(GM计数管的输出脉冲计数小于200kHz)，采用脉冲计数来计算剂量率；当第一AD样大于第一AD满幅度输入(3.3V)的10％，并且第二AD采样小于第二AD满幅度输入(3.3V)的95％时，用第一AD采样的值来计算剂量率。因为在低剂量率水平时，GM计数管的输出脉冲计数与剂量率成线性关系，高压电源电压降低较小，积分电路输出电压较小，随着剂量率的增加，GM计数管的输出脉冲开始叠加，积分电路输出电压逐渐加大，由于高压电源有一定内阻，高压电源输出下降加大。本发明正是运用GM计数管此特性来扩展其测量量程。所有电子学单元采集的信息最终交由MCU单元进行最后的运算处理。
进一步的，所述监测仪表采用双通道的数据采集，对于GM计数管的输出脉冲信号进行两种电子学采样通道的采集处理，其中一种是通过整形电路后通过脉冲计数，另一种是通过积分电路后通过第一AD采样对信号进行处理。
进一步的，所述高压测量单元具体包括：调理电路和第二AD采样，调理电路与高压模块连接，调理电路与第二AD采样连接，对于GM计数管的工作高压进行连续监测。
进一步的，当低剂量率水平时(GM计数管的输出脉冲计数小于200kHz)，采用GM计数管的输出脉冲计数来计算剂量率；当第一AD采样大于第一AD满幅度输入(3.3V)的10％，并且第二AD采样小于第二AD满幅度输入(3.3V)的95％时，用第一AD采样的值来计算剂量率。
进一步的，对GM计数管输出的脉冲信号，分别进行AD积分采集及整形脉冲计数处理，获取积分电压及脉冲计数，从而分别实现低剂量率(原仪表满量程0％-80％)及高剂量率(原仪表满量程80％-500％)下的剂量率测量。
进一步的，对GM计数管的工作高压进行连续监测，当AD第一采样大于第一AD满幅度输入(3.3V)的10％，并且第二AD采样小于第二AD满幅度输入(3.3V)的95％时，MCU自动切换用第一AD采样的值来计算剂量率，实现高剂量率水平的测量。
本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
成本低廉，适用于小型便携式剂量率仪表；采用双通道测量方式，自适应低剂量率及高剂量率的测量。
本装置能够实现对GM计数管输出信号的低剂量率水平与高剂量率水平之间的自动切换，从而实现在小型便携式仪表上实现量程自动切换，从而在有效控制产品成本的基础上，实现了GM计数管量程的扩容，在核测量领域具有一定商业价值。
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；
图1是本申请中小型GM计数管宽量程监测仪表的组成示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
请参考图1，本申请提供了一种小型剂量率仪表，采用双通道的电子学信号采集，包括高压模块、GM计数管、调理电路、积分电路、整形电路、AD单元、脉冲计数单元、MCU电路，其特征在于：
A：对GM计数管输出的脉冲信号，分别进行AD积分采集及整形脉冲计数处理，获取积分电压及脉冲计数，从而分别实现低剂量率及高剂量率下的剂量率测量；
B：对GM计数管的工作高压进行连续监测，当第一AD采样大于满幅度输入的10％，并且第二AD采样小于满幅度输入的95％时，MCU自动切换用第一AD采样的值来计算剂量率,实现高剂量率水平的测量；
如图1所示，本仪表通过对通过整形电路后通过脉冲计数，通过积分电路后通过第一AD采样对信号进行处理、对于GM计数管的工作高压进行连续监测来实现低剂量率及高剂量率的测量。当环境剂量率较低时，高压模块输出的高压值较为稳定，保持在额定输出的正常限值,调理后为第二AD满幅度输入(3.3V)的99％；当外部剂量率较高时，高压模块输出的高压值会有一小段台阶式的下降，此时第二AD采样小于第二AD满幅度输入(3.3V)的95％，同时积分电路电压会升高,第一AD采样大于第一AD满幅度输入(3.3V)的10％，此时即可判断当前剂量率水平已经较高，需要进行测量通道的切换。仪表当中的两路GM计数管输出信号的电子学采集通道，能够分别对GM计数管输出信号进行积分与第一AD采样，对GM计数管输出信号进行整形后进行脉冲计数，可分别适用于低剂量率水平(原仪表满量程0％-80％)及高剂量率水平(原仪表满量程80％-500％)的检测过程。
采用该方式实现的小型便携式仪表，成本低廉，能够自适应低剂量率水平和高剂量率水平的检测，适用于常规的剂量率测量和报警，在核测量领域具有一定的商业价值。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种小型GM计数管宽量程监测仪表，其特征在于，所述监测仪表包括：
高压模块：用于为GM计数管提供工作高压；
GM计数管：用于实时监测环境的剂量率水平；
AD积分采集单元：用于对GM计数管的输出信号进行积分采集；
高压测量单元：用于对高压模块的输出电压进行测量；
整形与脉冲计数单元：用于实时监测GM计数管的输出信号的脉冲计数；
MCU电路：用于对各采集单元的数据进行逻辑判断，判断出是采用GM计数管的脉冲计数或GM计数管的输出信号积分采集结果来进行剂量率测量；基于判断的结果运算得到最终的剂量率测量结果。
2.根据权利要求1所述的小型GM计数管宽量程监测仪表，其特征在于，所述监测仪表采用双通道的数据采集，对于GM计数管的输出脉冲信号进行两种电子学采样通道的采集处理，其中一种是通过整形电路后通过脉冲计数，另一种是通过积分电路后通过第一AD采样对信号进行处理。
3.根据权利要求2所述的小型GM计数管宽量程监测仪表，其特征在于，所述高压测量单元具体包括：调理电路和第二AD采样，调理电路与高压模块连接，调理电路与第二AD采样连接，对于GM计数管的工作高压进行连续监测。
4.根据权利要求3所述的小型GM计数管宽量程监测仪表，其特征在于，当GM计数管的输出脉冲计数小于200kHz时，采用GM计数管的输出脉冲计数来计算剂量率；当第一AD采样大于第一AD满幅度输入的10％，并且第二AD采样小于第二AD满幅度输入的95％时，用第一AD采样的值来计算剂量率。
5.根据权利要求1所述的小型GM计数管宽量程监测仪表，其特征在于，对GM计数管输出的脉冲信号，分别进行AD积分采集及整形脉冲计数处理，获取积分电压及脉冲计数，从而分别实现原仪表满量程0-80％及原仪表满量程80％-500％下的剂量率测量。
6.根据权利要求1所述的小型GM计数管宽量程监测仪表，其特征在于，对GM计数管的工作高压进行连续监测，当AD第一采样大于第一满幅度输入的10％，并且第二AD采样小于第二满幅度输入的95％时，MCU自动切换用第一AD采样的值来计算剂量率，实现原仪表满量程80％-500％的测量。
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