CN114721032A - 新型便携式水体放射性快速检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型便携式水体放射性快速检测设备，包括塑料闪烁探测器模块、主控板、抽水泵、显示器、电源、仪器箱和显示面板，所述抽水泵、塑料闪烁探测器模块、显示器与所述主控板信号连接，所述抽水泵、塑料闪烁探测器模块、显示器与电源电性连接。塑料闪烁体探测器具有灵敏度高、响应速度快的特点，金属一体化外壳，配合LCD信息显示和功能按键，操作简单易用；可充电电池组可使用交流、汽车电源供电，方便灵活，适合野战或应急情况下使用；相对现有仪器，本设备能自动采样、无需人工制样、实现野外用水放射性快速、准确检测；单兵携带方便、使用维护简单，性能稳定可靠；现场检测机动高效。

Description

新型便携式水体放射性快速检测设备

技术领域

本发明涉及核辐射探测技术领域，具体为一种新型便携式水体放射性快速检测设备。

背景技术

在核爆炸或核事故污染环境下对受染地域水体进行放射性检测，是防化专业保障行动的重要任务之一。目前，国内外对水体中放射性污染检测的方法有: 化学提取法、闪烁液体法、直接测量法、蒸发法。化学提取法比较灵敏, 但必需知道测量对象, 操作程序复杂，不适合野外作业。闪烁液体法主要是用于测量低能放射性同位素3H 和14C。蒸发法是最先采用的方法，所需设备简单, 并可普遍解决问题(挥发性物质除外)，灵敏度可以在很大范围内改变, 故目前还有广泛的应用，但不能连续工作和快速得出结果。直接测量法灵敏度较低, 但可以很快得出结果，当浓度较大时, 采用该方法效率最高。

目前，部队在执行该类任务中多采用蒸发法或直接测量法，但均采取独立采样、制样，而后通过车载低本底监测仪器或后送辐射监测实验室的方式进行检测分析。其特点是分析检测精确度、准确度高，但普遍存在制样时间长、分析程序复杂和机动性差的问题。尤其是在当前核应急任务逐渐增多的形势下，难以满足应急行动机动、高效的要求。

因此，研制一种能够将野战环境下采样、制样、检测综合集成，且便于携带、快速准确的水体放射性检测装置，对于提高防化专业分队作业效率，高效完成作战保障任务和处置各类突发事件，具有迫切的现实需求和重大意义。

发明内容

针对闪烁探测器存在的固有不足，本发明对其光电转换器件进行了深入研究，确立了研制新型闪烁探测器的技术方案，新型闪烁探测器克服了闪烁探测器的缺点和不足，具有体积小，功耗低，不需直流高压，进入稳定状态所需时间短，性能稳定，抗干扰能力强，特别适合野战作业优点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种新型便携式水体放射性快速检测设备，包括塑料闪烁探测器模块、主控板、抽水泵、显示器、电源、仪器箱和显示面板，所述塑料闪烁探测器模块、主控板、电源、抽水泵设在仪器箱内，所述显示面板设在仪器箱上，所述显示器设在显示面板中部；所述抽水泵、塑料闪烁探测器模块、显示器与所述主控板信号连接，所述抽水泵、塑料闪烁探测器模块、显示器与电源电性连接。

优选地，所述塑料闪烁体探测器模块主要由塑料闪烁体晶体、光电倍增管、分压电路和前置放大器电路四部分组成，塑料闪烁体探测器具有探测效率高、灵敏体积大、易于加工成型等特点；塑料闪烁体晶体拟选用国产ST-401型，相对光输出（相对于蒽单晶）≥50%，尺寸约为200mm×100mm×100mm；光电倍增管拟选用北京滨松CR110-Q1型高量子效率光电倍增管，直径28.5mm，长112mm，光谱响应范围与塑料闪烁体晶体吻合良好；

选用低功耗高压模块为光电倍增管提供分压，实现整个探测器模块低功耗运行。

优选地，所述主控板采用低功耗MSP430FG4619型单片机，用于电源管理、接收处理探测器计数、声光指示、液晶显示、通过按键实现人机交互，MSP430FG4619单片机（LQFP封装，100PIN，尺寸：16.20×16.20mm，PIN间距0.5mm）可直接驱动段式液晶显示器，可满足仪器的实际应用要求，其主要特点是：功耗低、响应速度快且可在线编程。

优选地，所述抽水泵选用微功耗静音抽水泵，用于抽取水样送入测量系统，低功耗、低噪音，不会干扰探测系统正常工作。

优选地，选用宽温型段式LED液晶显示器用于显示测量结果、精度及仪器状态；工作温度范围-20℃～80℃，显示模式为FSTN正显。

优选地，所述电源为可充电低温18650锂电池组，其工作温度范围-20℃～60℃，保证仪器各部分供电需求。

此外，电源拟实现220V交流和车载电源供电，因此充电口选用定制的充电接口，充电电压范围为直流4.2V～24V，单配一根交流220V转12V电源做交流供电用。

优选地，仪器箱设计成整体防水、抗压、防震、防腐蚀、耐盐雾，易于打开闭合，同时经久耐用不会破裂。

优选地，所述显示面板上设置两个开关、三个指示灯、三个接口及一个LCD液晶显示器，所述开关分别为电源开关和清洗开关，清洗开关用来在系统在测量受沾染的水后，引起系统本底升高后，使用净水冲刷清洗，直到回到本底水平；所述指示灯分别为正常、故障和报警指示灯，系统工作正常，且测量水无放射性沾染时，绿色正常指示灯常亮，系统出现故障时，黄色故障指示灯常亮，若测量水沾染超标，则红色报警指示灯闪烁；所述接口分别是入水口、出水口和充电口。入水口通过硅胶软管连接至水源，出水口通过硅胶软管放置在水源以外的地方。充电口采用防水双芯插头，带防尘保护盖；所述显示器选用宽温型段式LCD液晶显示器，带背光，用于显示测量结果、精度及仪器状态，LCD显示器置于显示面板中心位置。

技术指标：

1.主要功能：野战环境下对水中放射性快速检测

2.战术技术指标：

探测器：塑料闪烁体探测器+光电倍增管

探测射线种类：β、γ

有效测量范围：100～99999Bq/L

相对固有误差：≤20%

结果显示时间：≤5min

铅壁厚度：10mm

LCD数据显示：放射性活度或比活度

LED指示灯：绿、红分别表示水中放射性水平为安全和超标

整机功耗：≤30W

电源：24V电池组（续航时间≥10h）、车载电源、220V交流电源三种供电方式

外形尺寸：≤300mm（长）×300mm（宽）×200mm（高）

重量：≤10kg

3.使用要求：

工作水温：0℃～55℃

工作湿度：≤90%RH（55℃）。

本发明的有益效果在于：探头部分采用塑料闪烁体探测器，具有灵敏度高、响应速度快的特点，仪器外壳为金属一体化结构，配合LCD信息显示和功能按键，操作简单易用；采用可充电电池组供电，可使用交流、汽车电源供电，方便灵活，适合野战或应急情况下使用；相对现有同领域仪器，本项目研究的装置具有自动采样、无需人工制样，实现野外用水放射性快速、准确检测；单兵携带方便、使用维护简单，性能稳定可靠；现场检测机动高效，检测结果能够直观显示；在核爆条件下水体放射性快速检测和核应急领域具有现实的实用需求和极大的应用空间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种新型便携式水体放射性快速检测设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的显示面板的结构示意图。

附图标记说明：1、主控板；2、抽水泵；3、塑料闪烁探测器模块；4、显示器；5、电源；6、显示器；7、正常指示灯；8、故障指示灯；9、警报指示灯；10、入水口；11、出水口；12、清洗开关；13、电源开关；14、充电口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，如图1所示，一种新型便携式水体放射性快速检测设备，包括塑料闪烁探测器模块3、主控板1、抽水泵2、显示器4、电源5、仪器箱和显示面板，塑料闪烁探测器模块3、主控板1、电源5、抽水泵2设在仪器箱内，显示面板设在仪器箱上，显示器6设在显示面板中部；抽水泵2、塑料闪烁探测器模块3、显示器6与主控板1信号连接，抽水泵2、塑料闪烁探测器模块3、显示器6与电源5电性连接；主控板采用低功耗MSP430FG4619型单片机，显示器6选用宽温型段式LED液晶显示器，电源为可充电低温18650锂电池组，抽水泵选用微功耗静音抽水泵。

如图2所示，显示面板上设置两个开关、三个指示灯、三个接口及一个LCD液晶显示器，开关分别为电源开关13和清洗开关12，清洗开关12用来在系统在测量受沾染的水后，引起系统本底升高后，使用净水冲刷清洗，直到回到本底水平；

指示灯分别为正常指示灯7、故障指示灯8和报警指示灯9，系统工作正常，且测量水无放射性沾染时，绿色正常指示灯7常亮，系统出现故障时，黄色故障指示灯8常亮，若测量水沾染超标，则红色报警指示灯9闪烁；

接口分别是入水口10、出水口11和充电口14，入水口通过硅胶软管连接至水源，出水口通过硅胶软管放置在水源以外的地方，充电口采用防水双芯插头，带防尘保护盖。

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)

1.一种新型便携式水体放射性快速检测设备，其特征在于，包括塑料闪烁探测器模块、主控板、抽水泵、显示器、电源、仪器箱和显示面板，所述塑料闪烁探测器模块、主控板、电源、抽水泵设在仪器箱内，所述显示面板设在仪器箱上，所述显示器设在显示面板中部；所述抽水泵、塑料闪烁探测器模块、显示器与所述主控板信号连接，所述抽水泵、塑料闪烁探测器模块、显示器与电源电性连接。

2.如权利要求1所述的一种新型便携式水体放射性快速检测设备，其特征在于，所述塑料闪烁体探测器模块主要由塑料闪烁体晶体、光电倍增管、分压电路和前置放大器电路四部分组成。

3.如权利要求1所述的一种新型便携式水体放射性快速检测设备，其特征在于，所述主控板采用MSP430FG4619型单片机，用于电源管理、接收处理探测器计数、声光指示、液晶显示、通过按键实现人机交互。

4.如权利要求1所述的一种新型便携式水体放射性快速检测设备，其特征在于，所述抽水泵选用微功耗静音抽水泵，用于抽取水样送入测量系统。

5.如权利要求1所述的一种新型便携式水体放射性快速检测设备，其特征在于，所述电源为可充电低温18650锂电池组。

6.如权利要求1所述的一种新型便携式水体放射性快速检测设备，其特征在于，所述显示面板上设置两个开关、三个指示灯、三个接口及一个LCD液晶显示器，所述开关分别为电源开关和清洗开关，所述指示灯分别为正常、故障和报警指示灯，所述接口分别是入水口、出水口和充电口。

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