CN110488339A - 一种具有诊断功能的γ辐射探测电路及诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有诊断功能的γ辐射探测电路及诊断方法，当对电源模块检测时，处理模块控制电源模块导通于处理模块；处理模块接收电源模块的输出电压，并根据输出电压判断电源模块是否故障；当处理模块未接收到脉冲信号的时长达到阈值时，处理模块控制电源模块对γ辐射探测模块进行断电和通电；当断电和通电过程中处理模块未接收到脉冲信号，处理模块判断γ辐射探测模块已损坏。本发明一种具有诊断功能的γ辐射探测电路及诊断方法，实现了在较宽高压电源质量的情况下的γ辐射检测，并对高压电源质量和盖革管的故障自动诊断，提升了可靠性和稳定性，为远程诊断提供了基础，保证了辐射环境的有效监控。

Description

一种具有诊断功能的γ辐射探测电路及诊断方法

技术领域

本发明涉及核辐射检测和信号处理控制系统领域，具体涉及一种具有诊断功能的γ辐射探测电路及诊断方法。

背景技术

随着核技术研究及应用的快速发展，核辐射检测设备应用越来越多，分布式在线检测设备将成为装备热点，其中的辐射检测的准确性和可靠性及为重要，目前对便携式辐射测量仪表和在线监测设备的自动诊断故障能力较弱，基本采用人工巡查及带源标校等方式检测探测器及其电路是否正常工作，不仅费时费力，而且安全性和可靠性较低，严重影响工作人员的身体健康。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的便携式辐射测量仪表和在线监测设备的自动诊断故障能力较弱，采用人工巡查安全性和可靠性较低，严重影响工作人员的身体健康，目的在于提供一种具有诊断功能的γ辐射探测电路及诊断方法，解决上述问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种具有诊断功能的γ辐射探测电路，包括电源模块、γ辐射探测模块、比对模块和处理模块；所述γ辐射探测模块检测γ辐射并生成γ辐射信号发送至比对模块；所述比对模块根据所述γ辐射信号生成脉冲信号发送至处理模块，所述处理模块根据所述脉冲信号获取γ辐射的剂量率和累积剂量；所述电源模块向所述γ辐射探测模块供电；当对所述电源模块检测时，所述处理模块控制所述电源模块导通于所述处理模块；所述处理模块接收所述电源模块的输出电压，并根据所述输出电压判断所述电源模块是否故障；当所述处理模块未接收到所述脉冲信号的时长达到阈值时，所述处理模块控制所述电源模块对所述γ辐射探测模块进行断电和通电；当断电和通电过程中所述处理模块未接收到所述脉冲信号，所述处理模块判断γ辐射探测模块已损坏。

本发明应用时，电源模块是用于通过向γ辐射探测模块供电的，所以当系统发生故障时本发明对电源模块和γ辐射探测模块都需要进行故障检测；对所述电源模块检测时电源模块导通于处理模块，这个控制过程可以通过继电器或者其他控制方式实现，电源模块的输出电压可以直观反映电源模块的情况，而在对γ辐射探测模块检测时通过两次检测来避免γ辐射探测模块的故障的误诊断。

第一次检测是在处理模块接收脉冲信号时实现的，未接收到所述脉冲信号的时长达到阈值时，可能是γ辐射探测模块故障也可能是电源模块损坏，此时如果直接报错则很可能出现误诊断；所以本发明采用了第二次检测，通过电源模块对所述γ辐射探测模块进行断电和通电，可以使确认是否有高压，仍然无信号则判定γ辐射探测模块故障，提高了故障检测精度，实现了自动检测。

进一步的，当对所述电源模块检测时，所述处理模块控制所述电源模块导通于所述处理模块；所述处理模块接收所述电源模块的输出电压，并根据所述输出电压调整获取γ辐射的剂量率和累积剂量的参数。

本发明应用时，在进行电源模块自检的过程中，本发明还可以根据输出电压调整获取γ辐射的剂量率和累积剂量的参数，从而实现在自检中对检测参数的调整，提高了最终的检测精度。

进一步的，所述电源模块包括高压电源U1、继电器K1、二极管D1、二极管D2、三极管T1、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电容C4；所述处理模块采用微处理器U4；

所述高压电源U1的输出正极连接于所述继电器K1的静触点，且所述继电器K1的常闭触点作为电源模块的供电输出端连接于所述γ辐射探测模块；所述高压电源U1的输出负极接地；所述二极管D1并联于所述继电器K1的线圈，且所述二极管D1的阴极连接于外接电源VCC，所述二极管D1的阳极连接于所述三极管T1的集电极；所述三极管T1的发射极接地，且所述三极管T1的基极通过所述电阻R7连接于所述微处理器U4的第一I/O引脚；

所述电阻R6和电容C4并联，且所述电阻R6的一端、二极管D2的阳极、微处理器U4的第二I/O引脚和所述电阻R5的一端共节点，所述电阻R6的另一端接地，所述电阻R5的另一端连接于继电器K1的常开触点，所述二极管D2的阴极连接于外接电源VCC。

进一步的，所述微处理器U4的第二I/O引脚为A/D转换端口。

进一步的，所述γ辐射探测模块包括电阻R1、电容C1、盖革管GM、二极管D3、电阻R2、电容C2、电容C3和电阻R3；所述电阻R1和电容C1并联，且所述电阻R1的一端连接于所述电源模块的供电输出端，所述电阻R1的另一端连接于所述盖革管GM的正极；

所述电阻R2和所述电容C2并联，且所述电阻R2的一端、盖革管GM的负极、二极管D3的阳极和电容C3的一端共节点，所述电阻R2的另一端接地，所述二极管D3的阴极连接于外接电源VCC，所述电容C3的另一端通过电阻R3连接于所述比对模块并将所述γ辐射信号发送至所述比对模块。

进一步的，所述电阻R1组织与电容C1容值的乘积等于电阻R2阻值和电容C2容值的乘积。

进一步的，所述比对模块包括电阻R4、数字电位器U2和比较器U3；所述数字电位器U2的Vh引脚通过电阻R4连接于外接电源VCC；所述数字电位器U2的Vw引脚连接于所述比较器U3的反相输入端；所述数字电位器U2的Vl引脚接地；所述数字电位器U2的INH引脚连接于所述微处理器U4的第三I/O引脚；所述数字电位器U2的U/D引脚连接于所述微处理器U4的第四I/O引脚；所述数字电位器U2的CS引脚连接于所述微处理器U4的第五I/O引脚；

所述比较器U3的同相输入端连接于所述γ辐射探测模块并接收所述γ辐射信号，所述比较器U3的输出端连接于所述微处理器U4的第六I/O引脚，并向所述微处理器U4发送所述脉冲信号。

进一步的，所述第六I/O引脚为所述微处理器U4的计数器端口。

进一步的，所述比较器U3采用轨到轨的高速比较器。

一种γ辐射探测自检方法，包括处理模块、γ辐射探测模块、比对模块和用于向所述γ辐射探测模块供电的电源模块；方法包括以下步骤：

S1：所述γ辐射探测模块检测γ辐射并生成γ辐射信号发送至比对模块；所述比对模块根据所述γ辐射信号生成脉冲信号发送至处理模块，所述处理模块根据所述脉冲信号获取γ辐射的剂量率和累积剂量；

S2：当对所述电源模块检测时，所述处理模块控制所述电源模块导通于所述处理模块；所述处理模块接收所述电源模块的输出电压，并根据所述输出电压判断所述电源模块是否故障；

S3：当所述处理模块未接收到所述脉冲信号的时长达到阈值时，所述处理模块控制所述电源模块对所述γ辐射探测模块进行断电和通电；当断电和通电过程中所述处理模块未接收到所述脉冲信号，所述处理模块判断γ辐射探测模块已损坏。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明一种具有诊断功能的γ辐射探测电路及诊断方法，实现了在较宽高压电源质量的情况下的γ辐射检测，并对高压电源质量和盖革管的故障自动诊断，提升了可靠性和稳定性，为远程诊断提供了基础，保证了辐射环境的有效监控。

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为本发明系统结构示意图；

图2为本发明电路原理图。

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

如图1所示，本发明一种具有诊断功能的γ辐射探测电路，包括电源模块、γ辐射探测模块、比对模块和处理模块；所述γ辐射探测模块检测γ辐射并生成γ辐射信号发送至比对模块；所述比对模块根据所述γ辐射信号生成脉冲信号发送至处理模块，所述处理模块根据所述脉冲信号获取γ辐射的剂量率和累积剂量；所述电源模块向所述γ辐射探测模块供电；当对所述电源模块检测时，所述处理模块控制所述电源模块导通于所述处理模块；所述处理模块接收所述电源模块的输出电压，并根据所述输出电压判断所述电源模块是否故障；当所述处理模块未接收到所述脉冲信号的时长达到阈值时，所述处理模块控制所述电源模块对所述γ辐射探测模块进行断电和通电；当断电和通电过程中所述处理模块未接收到所述脉冲信号，所述处理模块判断γ辐射探测模块已损坏。

本实施例实施时，电源模块是用于通过向γ辐射探测模块供电的，所以当系统发生故障时本发明对电源模块和γ辐射探测模块都需要进行故障检测；对所述电源模块检测时电源模块导通于处理模块，这个控制过程可以通过继电器或者其他控制方式实现，电源模块的输出电压可以直观反映电源模块的情况，而在对γ辐射探测模块检测时通过两次检测来避免γ辐射探测模块的故障的误诊断。

第一次检测是在处理模块接收脉冲信号时实现的，未接收到所述脉冲信号的时长达到阈值时，可能是γ辐射探测模块故障也可能是电源模块损坏，此时如果直接报错则很可能出现误诊断；所以本发明采用了第二次检测，通过电源模块对所述γ辐射探测模块进行断电和通电，可以使确认是否有高压，仍然无信号则判定γ辐射探测模块故障，提高了故障检测精度，实现了自动检测。

为了进一步说明本实施例的工作过程，当对所述电源模块检测时，所述处理模块控制所述电源模块导通于所述处理模块；所述处理模块接收所述电源模块的输出电压，并根据所述输出电压调整获取γ辐射的剂量率和累积剂量的参数。

本实施例实施时，在进行电源模块自检的过程中，本发明还可以根据输出电压调整获取γ辐射的剂量率和累积剂量的参数，从而实现在自检中对检测参数的调整，提高了最终的检测精度。

为了进一步的说明本实施例的工作过程，如图2所示，本实施例中包括：

电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、二极管D1、二极管D2、二极管D3、三极管T1、高压电源U1、盖革管GM、数字电位器U2、比较器U3和微处理器U4。

所述比较器U3的正极通过串联的C3和R3与探测器检测信号连接，U3负极连接数字电位器U2的5脚，数字电位器U2的3脚与电阻R4连接，R4与数字电位器U串联在电源VCC和地中，数字电位器的1、2、7脚分别连接微处理器U4的13、14、15脚，通过微处理器控制调整数字电位器U2分压电阻；

所述三极管T1的基级连接电阻R7，电阻R7的另一端连接到微处理器的10脚，三极管T1的发射极接电源地，集电极接继电器K1的线圈的1端和二极管D1的正极；

所述继电器K1的线圈连接并联二极管D1，与二极管负极连接的脚两节到电源VCC,另一端连接到三极管T1的集电极，继电器K1的常开触点端连接电阻R5，常闭触点连接电阻R1和电容C1，继电器K1触点公共端连接高压电源U1的7脚；

所述盖革管GM的正极连接电阻R1和电容C1，负极连接二极管D3的负极、电阻R2、电容C2、C3，二极管D3的负极接电源VCC、电阻R3和电容C2的另一端接电源地；

所述电阻R6与电容C4并联，一端接地，另一端连接微处理器U4的12脚、二极管D2的正极和电阻R5，二极管D2的负极接电源VCC；

所述γ辐射探测信号通过盖革管GM响应后，其脉冲信号通过电阻R2分压和二极管D3限压后，由串联电容C3和电阻R3采样后与比较器U3的正极连接，再通过比较器U3负极由电阻R4和数字电位器U2构成的基准电平比较，比较器U3输出脉冲信号连接到微处理器U4的16脚计数，通过微处理器换算为剂量率和累积剂量；

所述高压电源U1的输出电源检测，经过微处理器U4的10脚和电阻R5、三极管T1驱动继电器K1闭合，高压电源U1的输出高压经过精密电阻R5和R6分压后，通过微处理器U4的12脚A/D变换后测量高压电源U1的输出电压，依据电压值调整辐射测量参数、以及判定电源模块是否损坏；

所述盖革管GM的故障检测，首先通过微处理器U4的16脚在一定时间内是否有脉冲信号，如有则认为盖革管完好；其次检测是否有高压，在有高压情况下，通过微处理器U4控制继电器K1通断，在继电器K1通断过程中再检查微处理器U4的16脚是否有脉冲信号，如有则盖革管完好，否则盖革管损坏；

所述比较器U3负极输入电压调整，通过继电器K1、电阻R5、R6、电容C4和二极管D2，以及微处理器U4检测到高压电源U1的输出高压值后，根据高压电源U1输出电压质量和盖革管GM变换的信号大小，微处理器U4控制数字电位器U2；

所述电阻R1阻值与电容C1容值的乘积等于电阻R2阻值和电容C2容值的乘积；

所述比较器U3采用轨到轨的高速比较器；

所述电阻R2、R4、R5和R6采用偏差小于等于±1％的金属精密电阻；

所述比较器U3的输出连接到微处理器U4的计数器端口，高压电源检测连接到微处理器U4的A/D变换端口；

高压电源信号经过继电器切换到分压电路，经过采样电阻比例取样后通过微处理器的A/D变换后分析高压电源的电压值，以及检测高压电源模块是否损坏；γ辐射检测信号经过盖格管及采样电阻取样后，与经过数字电位器取样的基准信号通过比较器比较后输出脉冲信号，脉冲信号经微处理器计数换算为剂量率和累积剂量；盖革管的损坏检测通过定时是否有脉冲信号以及通过继电器切换高压电源过程中是否有脉冲信号实现。

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 (10)

1.一种具有诊断功能的γ辐射探测电路，其特征在于，包括电源模块、γ辐射探测模块、比对模块和处理模块；

所述γ辐射探测模块检测γ辐射并生成γ辐射信号发送至比对模块；所述比对模块根据所述γ辐射信号生成脉冲信号发送至处理模块，所述处理模块根据所述脉冲信号获取γ辐射的剂量率和累积剂量；所述电源模块向所述γ辐射探测模块供电；

当对所述电源模块检测时，所述处理模块控制所述电源模块导通于所述处理模块；所述处理模块接收所述电源模块的输出电压，并根据所述输出电压判断所述电源模块是否故障；

当所述处理模块未接收到所述脉冲信号的时长达到阈值时，所述处理模块控制所述电源模块对所述γ辐射探测模块进行断电和通电；当断电和通电过程中所述处理模块未接收到所述脉冲信号，所述处理模块判断γ辐射探测模块已损坏。

2.根据权利要求1所述的一种具有诊断功能的γ辐射探测电路，其特征在于，当对所述电源模块检测时，所述处理模块控制所述电源模块导通于所述处理模块；所述处理模块接收所述电源模块的输出电压，并根据所述输出电压调整获取γ辐射的剂量率和累积剂量的参数。

3.根据权利要求1所述的一种具有诊断功能的γ辐射探测电路，其特征在于，所述电源模块包括高压电源U1、继电器K1、二极管D1、二极管D2、三极管T1、电阻R5、电阻R6、电阻R7和电容C4；所述处理模块采用微处理器U4；

所述高压电源U1的输出正极连接于所述继电器K1的静触点，且所述继电器K1的常闭触点作为电源模块的供电输出端连接于所述γ辐射探测模块；所述高压电源U1的输出负极接地；所述二极管D1并联于所述继电器K1的线圈，且所述二极管D1的阴极连接于外接电源VCC，所述二极管D1的阳极连接于所述三极管T1的集电极；所述三极管T1的发射极接地，且所述三极管T1的基极通过所述电阻R7连接于所述微处理器U4的第一I/O引脚；

所述电阻R6和电容C4并联，且所述电阻R6的一端、二极管D2的阳极、微处理器U4的第二I/O引脚和所述电阻R5的一端共节点，所述电阻R6的另一端接地，所述电阻R5的另一端连接于继电器K1的常开触点，所述二极管D2的阴极连接于外接电源VCC。

4.根据权利要求3所述的一种具有诊断功能的γ辐射探测电路，其特征在于，所述微处理器U4的第二I/O引脚为A/D转换端口。

5.根据权利要求3所述的一种具有诊断功能的γ辐射探测电路，其特征在于，所述γ辐射探测模块包括电阻R1、电容C1、盖革管GM、二极管D3、电阻R2、电容C2、电容C3和电阻R3；所述电阻R1和电容C1并联，且所述电阻R1的一端连接于所述电源模块的供电输出端，所述电阻R1的另一端连接于所述盖革管GM的正极；

所述电阻R2和所述电容C2并联，且所述电阻R2的一端、盖革管GM的负极、二极管D3的阳极和电容C3的一端共节点，所述电阻R2的另一端接地，所述二极管D3的阴极连接于外接电源VCC，所述电容C3的另一端通过电阻R3连接于所述比对模块并将所述γ辐射信号发送至所述比对模块。

6.根据权利要求5所述的一种具有诊断功能的γ辐射探测电路，其特征在于，所述电阻R1组织与电容C1容值的乘积等于电阻R2阻值和电容C2容值的乘积。

7.根据权利要求3所述的一种具有诊断功能的γ辐射探测电路，其特征在于，所述比对模块包括电阻R4、数字电位器U2和比较器U3；所述数字电位器U2的Vh引脚通过电阻R4连接于外接电源VCC；所述数字电位器U2的Vw引脚连接于所述比较器U3的反相输入端；所述数字电位器U2的Vl引脚接地；所述数字电位器U2的INH引脚连接于所述微处理器U4的第三I/O引脚；所述数字电位器U2的U/D引脚连接于所述微处理器U4的第四I/O引脚；所述数字电位器U2的CS引脚连接于所述微处理器U4的第五I/O引脚；

所述比较器U3的同相输入端连接于所述γ辐射探测模块并接收所述γ辐射信号，所述比较器U3的输出端连接于所述微处理器U4的第六I/O引脚，并向所述微处理器U4发送所述脉冲信号。

8.根据权利要求7所述的一种具有诊断功能的γ辐射探测电路，其特征在于，所述第六I/O引脚为所述微处理器U4的计数器端口。

9.根据权利要求7所述的一种具有诊断功能的γ辐射探测电路，其特征在于，所述比较器U3采用轨到轨的高速比较器。

10.一种γ辐射探测诊断方法，其特征在于，包括处理模块、γ辐射探测模块、比对模块和用于向所述γ辐射探测模块供电的电源模块；方法包括以下步骤：

S1：所述γ辐射探测模块检测γ辐射并生成γ辐射信号发送至比对模块；所述比对模块根据所述γ辐射信号生成脉冲信号发送至处理模块，所述处理模块根据所述脉冲信号获取γ辐射的剂量率和累积剂量；

S2：当对所述电源模块检测时，所述处理模块控制所述电源模块导通于所述处理模块；所述处理模块接收所述电源模块的输出电压，并根据所述输出电压判断所述电源模块是否故障；

S3：当所述处理模块未接收到所述脉冲信号的时长达到阈值时，所述处理模块控制所述电源模块对所述γ辐射探测模块进行断电和通电；当断电和通电过程中所述处理模块未接收到所述脉冲信号，所述处理模块判断γ辐射探测模块已损坏。