CN201028996Y

CN201028996Y - 土壤测氡仪

Info

Publication number: CN201028996Y
Application number: CNU2007201405871U
Authority: CN
Inventors: 葛良全; 李亚平; 姜海静; 曾兵; 林延畅; 赖万昌; 许正繁; 程锋; 朱为民; 李佳升; 邓秀文; 颜世栋
Original assignee: Guangdong Institute Of Mineral Application; Chengdu Univeristy of Technology
Current assignee: Guangdong Institute Of Mineral Application; Chengdu Univeristy of Technology
Priority date: 2007-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2017-03-16

Abstract

本实用新型公开了一种土壤测氡仪，包括收集室和探测室，收集室和探测室固定在同一块底板的上表面，底板的下表面设有滑轨，所述滑轨设于收集室与探测室之间。滑轨上设有移片装置和升片装置，其中，移片装置的移片齿轮与滑轨上的齿条啮合，用于驱动移片装置在收集室与探测室之间移动；升片装置包括螺杆，螺杆的一端连接有样片座，用于驱动样片座升降。能灵活在收集室与探测室间切换金属样片，结构简单、使用方便、便于实现自动化。

Description

土壤测氡仪

技术领域

本实用新型涉及一种测量仪器，尤其涉及一种测量土壤中氡含量的仪器。

背景技术

由于氡的地质示踪及辐射危害特性，使氡测量技术得到广泛的应用和迅速的发展。目前，土壤测氡仪从早期的铀矿勘查应用，逐渐发展到矿产水资源勘查、地质灾害监测预防、工程地质评价及环境保护和辐射防护等多领域中应用。

现有的土壤测氡仪从原理上分为瞬时型和累积型。其中，瞬时型土壤测氡仪虽然准确度比积累型差，但测量时间短、工作效率高、能够反映区域氡含量高低，在工程地质、环境普查等众多领域得到普遍应用。

瞬时型土壤测氡仪主要通过测量氡的第一代衰变子体²¹⁸Po(即RaA)来确定氡含量。其具体测量原理过程为：用抽气泵抽取土壤气送入收集室，经过一定时间的静电高压收集后，收集室中的金属样片吸附了大量的带电RaA。随后金属样片被送入探测室，由金硅面垒半导体探测器探测RaA放出的α射线，经过一定的电路测量，得出α计数率。根据该计数率与氡浓度的比例关系，可最终确定土壤中氡的浓度值。

现有技术中，瞬时型的土壤测氡仪自动化程度较低，在较短的时间内需要完成的操作较为复杂：首先要从测点土壤中抽取土壤气，然后放金属样片加静电高压收集氡子体。另外，出于对高压放电、探测器污染等考虑，收集室和探测室结构上无法合为一体，一般都是分体设置，因此需要人工在两室之间更换金属样片。

以上过程都需要人工完成，需要的操作人员多，部分操作功能时间上的重叠，需要多人同时配合进行；操作人员体力耗费多，目前实际应用的土壤氡仪大多需要人力泵取土壤气；仪器操作不够简便，注意事项多，需要人工干预的太多，稍有操作不当，就要重新测量，仪器的自动化水平低。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、使用方便、便于实现自动化的土壤测氡仪。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的土壤测氡仪，包括收集室和探测室，所述的收集室和探测室固定在同一块底板的上表面，所述底板的下表面活动装有移片装置，所述底板的下表面设有滑轨，所述滑轨设于收集室与探测室之间，相应的所述的移片装置设有滑条，所述滑条恰可置于滑轨内。

所述的滑轨有两条，分别设于所述底板的两侧，相应的所述的滑条有两条；

所述两条滑轨中一条滑轨的内侧设有齿条，所述移片装置包括移片齿轮和移片驱动装置，所述移片齿轮与齿条啮合并与移片驱动装置连接。

所述移片驱动装置包括移片电机和移片减速器，所述移片电机通过移片减速器与移片齿轮连接。

所述的滑轨的端部设有限位板。

还包括升片装置，所述升片装置与移片装置固定在一起，所述升片装置包括螺杆和升片驱动装置；

所述螺杆的一端连接有样片座，另一端与升片驱动装置啮合。

所述的升片驱动装置包括升片减速器，所述升片减速器的输出轴为内螺纹轴，所述内螺纹轴与所述螺杆啮合；所述升片减速器的输入轴连接有升片电机。

所述的移片电机和升片电机电连接有控制电路，所述控制电路包括电机驱动模块，所述电机驱动模块分别与移片电机和升片电机电连接，用于控制移片电机和升片电机的运行。

所述的控制电路还包括到位检测电路和微控制器，所述到位检测电路检测移片装置和升片装置的位置信号，并将检测到的信号传递给微控制器，微控制器根据接收到的信号向电机驱动模块发出控制指令。

它还电连接有单片机，所述单片机还电连接有显示装置和/或计算机。

所述的收集室还设有压力传感器和温湿传感器，所述压力传感器和温湿传感器与单片机电连接。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型所述的土壤测氡仪，由于收集室和探测室固定在同一块底板的上表面，底板的下表面收集室与探测室之间设有滑轨，滑轨上设有移片装置，移片装置设有滑条，所述滑条恰可置于滑轨内。这样，移片装置就可以在收集室和探测室之间滑动，可以实现在收集室与探测室之间移动金属样片。结构简单、使用方便、便于实现自动化。

附图说明

图1为本实用新型的土壤测氡仪的结构示意图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为图2的B-B向剖视图；

图4为本实用新型的土壤测氡仪中移片电机和升片电机的控制电路原理图；

图5为本实用新型的土壤测氡仪的控制系统框图。

具体实施方式

本实用新型的土壤测氡仪，其较佳的具体实施方式如图1、图2、图3所示，包括收集室1和探测室2，收集室1和探测室2固定在同一块底板3的上表面，底板3的下表面设有滑轨5，所述滑轨5设于收集室1与探测室2之间。

底板3的下表面装有移片装置4，移片装置4设有滑条6，所述滑条6恰可置于滑轨5内，滑条6可在滑轨5内滑动。一方面，移片装置4通过滑条6和滑轨5装于底板的下表面；另一方面，移片装置4可通过滑条6和滑轨5在收集室1与探测室2之间滑动，实现在收集室1与探测室之间移动金属样片。

上述的滑轨5最好有两条，分别设于所述底板3的两侧，相应的所述的滑条6有两条，分别嵌入两条滑轨5内。

两条滑轨5中一条滑轨5的内侧设有齿条7，所述移片装置4包括移片齿轮8和移片驱动装置，所述移片齿轮8与齿条7啮合并与移片驱动装置连接。移片驱动装置驱动移片齿轮8转动，在齿条7的作用下，带动整个移片装置4在滑轨5上滑动。其中，齿条7不限于设置在滑轨5的内侧，也可以直接设置在底板3上。

上述移片驱动装置包括移片电机9和移片减速器10，所述移片电机9通过移片减速器10与移片齿轮8连接。移片电机9与移片减速器10的输入轴连接，移片齿轮8与移片减速器10的输出轴连接，移片减速器10起到限速作用。

所述的滑轨5的端部设有限位板11。对移片装置4的行程起到限位的作用。

本实用新型的土壤测氡仪，还可以包括升片装置12，所述升片装置12与移片装置4固定在一起，随移片装置4的移动而一起移动，所述升片装置12包括螺杆13和升片驱动装置；

所述螺杆13的一端连接有样片座14，另一端与升片驱动装置啮合。样片座14上可以放置金属样片18，升片驱动装置驱动螺杆13上升或下降，带动样片座14及金属样片18上升或下降。

上述的升片驱动装置包括升片减速器15，所述升片减速器15的输出轴为内螺纹轴16，所述内螺纹轴16与所述螺杆13啮合；所述升片减速器15的输入轴连接有升片电机17。升片电机17旋转时，通过升片减速器15带动内螺纹轴16旋转，内螺纹轴16带动螺杆13上升或下降。

上述的移片电机9和升片电机17电连接有控制电路。

如图4所示，所述控制电路包括电机驱动模块，所述电机驱动模块分别与移片电机和升片电机电连接，用于控制移片电机和升片电机的运行。

所述的控制电路还包括到位检测电路和微控制器，所述到位检测电路检测移片装置和升片装置的位置信号，并将检测到的信号传递给微控制器，微控制器根据接收到的信号向电机驱动模块发出控制指令。电机驱动模块根据控制指令控制移片电机和升片电机的运动。

其中，到位检测电路可以通过检测移片电机和升片电机的电流变化来判断移片装置和升片装置的位置信息。

如图1、图2所示，当移片装置4和升片装置12移动到滑轨5的端部，并与限位板11接触时，由于运动受阻，移片电机9的电流瞬间增大，到位检测电路检测到移片电机9的电流增大的信号后，向微控制器发出到位信号，微控制器指令电机驱动模块停止移片电机9的运行。

如图3所示，同样当样片座14上升或下降到极限位置时，运动受阻，升片电机17的电流瞬间增大，到位检测电路检测到升片电机17的电流增大的信号后，向微控制器发出到位信号，微控制器指令电机驱动模块停止升片电机17的运行。

还可以在移片装置4的移动行程上和样片座14的升降行程上设置位置传感器，用于检测移片装置4及样片座14的位置，到位检测电路与位置传感器电连接，到位检测电路可以通过接收位置传感器的信号检测移片装置和升片装置的位置信息。

其中，电机驱动模块可以采用H桥式直流电机驱动芯片L289，内置两路H桥，可实现双电机控制。通过输入PWM(脉宽调制)信号实现电机转速控制，通过输入方向控制信号实现电机的动作控制，内设电流检测电路。微控制器可以采用可编程MCU芯片AT89S51，具有4kB的可重复编程闪存，4V～6V的工作电压范围，128Byte的内部RAM以及4个I/O口、两个16位的计数器/定时器和六个中断源，同时带有可编程的串行通讯口。

如图5所示，本实用新型的土壤测氡仪还包括单片机，用于控制移片装置、升片装置、电源电路、收集室及其他各个部件的运行。所述单片机还连接有显示装置，用于显示土壤测氡仪的运行状况和数据；单片机还可以与计算机连接，用于对土壤测氡仪实现远程监控，便于实现自动化。

上述的收集室还设有压力传感器和温湿传感器，所述压力传感器和温湿传感器与单片机电连接。实时地将收集室的压力信号及温度和湿度信号传递给单片机。

下面介绍一下本实用新型的土壤测氡仪的工作原理：

仪器工作时，在单片机的控制下，首先移片装置动作，将带有金属样片的样片座移至收集室下方。然后，升片装置动作，上抬样片座压紧收集室。真空泵抽取土壤气，并向金属样片加静电负高压一定时间后，土壤气中带正电荷的氡子体被吸附到金属样片上。此时，升片装置反向动作，降下样片座，由移片装置将其移至探测室下方，升片装置上抬样片座并压紧。由金硅面垒半导体探测器探测氡子体放出的α射线，经过一定的电路测量，得出α计数率。根据该计数率与氡浓度的比例关系，可最终确定壤中氡浓度值。

另外，在测量过程中，通过压力传感器和温湿传感器同时测量进入收集室的土壤气温湿度及气压，并连同α计数率一并显示和存储。也可通过RS-232接口向PC机传输测量数据。

本实用新型的土壤测氡仪，利用程控微型真空泵在规定时间内完成抽取土壤气的任务；利用机电一体化的自动移片及升片装置，实现自动收集、探测任务。采用FRAM(铁电存储器)自动存取测量数据，并通过RS-232接口技术向PC机进行数据传输。从而确保土壤测氡仪能最终自动完成需要的抽气、收集、探测、数据的存储和传输等功能。提高了土壤测氡仪的自动化水平，提供了一台可供单人使用、操作简便的野外测量仪器，一次测量过程中，仅放片、启动需人工干预，利用多个电机及减速箱，配合PWM(脉宽调制)技术，把电机转动变为速度可调、方向可变的机械运动，能灵活在收集室与探测室间切换金属样片，实现自动收集、探测任务。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种土壤测氡仪，包括收集室和探测室，其特征在于，所述的收集室和探测室固定在同一块底板的上表面，所述底板的下表面活动装有移片装置，所述底板的下表面设有滑轨，所述滑轨设于收集室与探测室之间，相应的所述的移片装置设有滑条，所述滑条恰可置于滑轨内。

2.根据权利要求1所述的土壤测氡仪，其特征在于，所述的滑轨有两条，分别设于所述底板的两侧，相应的所述的滑条有两条；

3.根据权利要求2所述的土壤测氡仪，其特征在于，所述移片驱动装置包括移片电机和移片减速器，所述移片电机通过移片减速器与移片齿轮连接。

4.根据权利要求1、2或3所述的土壤测氡仪，其特征在于，所述的滑轨的端部设有限位板。

5.根据权利要求1所述的土壤测氡仪，其特征在于，还包括升片装置，所述升片装置与移片装置固定在一起，所述升片装置包括螺杆和升片驱动装置；

6.根据权利要求5所述的土壤测氡仪，其特征在于，所述的升片驱动装置包括升片减速器，所述升片减速器的输出轴为内螺纹轴，所述内螺纹轴与所述螺杆啮合；所述升片减速器的输入轴连接有升片电机。

7.根据权利要求3或6所述的土壤测氡仪，其特征在于，所述的移片电机和升片电机电连接有控制电路，所述控制电路包括电机驱动模块，所述电机驱动模块分别与移片电机和升片电机电连接，用于控制移片电机和升片电机的运行。

8.根据权利要求7所述的土壤测氡仪，其特征在于，所述的控制电路还包括到位检测电路和微控制器，所述到位检测电路检测移片装置和升片装置的位置信号，并将检测到的信号传递给微控制器，微控制器根据接收到的信号向电机驱动模块发出控制指令。

9.根据权利要求7所述的土壤测氡仪，其特征在于，它还电连接有单片机，所述单片机还电连接有显示装置和/或计算机。

10.根据权利要求9所述的土壤测氡仪，其特征在于，所述的收集室还设有压力传感器和温湿传感器，所述压力传感器和温湿传感器与单片机电连接。