CN209842073U - 一种嵌入式伽马辐照检测调理电路和检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种嵌入式伽马辐照检测调理电路和检测系统，涉及辐射检测技术领域，嵌入式伽马辐照检测调理电路包括若干光电调理模块、若干盖革调理模块和多路稳态触发器；光电调理模块和盖革调理模块接受不同波形和幅值的电脉冲，光电调理模块的输入端接收其中幅值较小的电脉冲，盖革调理模块的输入端接收其中幅值较大的电脉冲；光电调理模块包括若干滤波电路和若干放大电路，对幅值较小的电脉冲进行放大，并滤掉其中的噪声；盖革调理模块包括若干滤波电路，滤掉幅值较大的电脉冲的噪声，使两种幅值不同的电脉冲转变为幅值相同的电脉冲；同时多路稳态触发器将波形不同的电脉冲都转变为方波窄脉冲，使波形相同，便于信号处理。

Description

一种嵌入式伽马辐照检测调理电路和检测系统

技术领域

本实用新型涉及辐射检测技术领域，具体为一种嵌入式伽马辐照检测调理电路和检测系统。

背景技术

随着核技术的发展及其在现代工业中的应用，利用伽马射线进行探伤、成分检测等应用场景越来越多。由于伽马射线穿透力强，不可避免地向周边产生辐射效应，因此会对周边环境产生一定的辐照安全影响。所以有必要对工业生产中产生伽马射线的设备及其周边环境进行辐照强度实时测量，并在伽马射线辐射超标时自动报警。现有的嵌入式伽马辐照检测系统存在探测器单一，精度低、灵敏度差等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种嵌入式伽马辐照检测调理电路和检测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种嵌入式伽马辐照检测调理电路，包括若干光电调理模块、若干盖革调理模块和多路稳态触发器；所述光电调理模块和所述盖革调理模块接受不同波形和幅值的电脉冲，所述光电调理模块的输入端接收其中幅值较小的电脉冲，所述盖革调理模块的输入端接收其中幅值较大的电脉冲；

所述光电调理模块包括第一滤波电路、限幅电路、反相放大电路、第二滤波电路、同相放大电路、半波整流电路、带通滤波电路和第一比较电路，对幅值较小的电脉冲进行放大，并滤掉其中的噪声；

所述盖革调理模块包括第三滤波电路、基准电压电路、第二比较电路和低通滤波电路，滤掉幅值较大的电脉冲的噪声；

所述多路稳态触发器包括若干独立的单稳态触发电路，所述光电调理模块和所述盖革调理模块的输出端分别连接不同的所述单稳态触发电路的输入端；所述单稳态触发电路的输入端接收到各种不同波形的电脉冲时，所述单稳态触发电路的输出端输出统一标准的方波窄脉冲；

各个所述单稳态触发电路的输出端即为所述嵌入式伽马辐照检测调理电路的各个输出端；所述光电调理模块和所述盖革调理模块的输入端为所述嵌入式伽马辐照检测调理电路的输入端。

进一步的，所述多路稳态触发器包括若干个稳态触发芯片，所述稳态触发芯片的型号是74HC4538；每个74HC4538稳态触发芯片均封装有2个独立的所述单稳态触发电路，其中一个所述单稳态触发电路的输入端为1引脚，输出端为13引脚；另一个所述单稳态触发电路的输入端为9引脚，输出端为5 引脚。

进一步的，所述第一滤波电路包括电容C95和电阻R43，电容C95的一端作为所述光电调理模块的输入端，电容C95的另一端连接电阻R43的一端，电阻R43的另一端接地；

所述限幅电路包括开关二极管组Q2和电阻R40，开关二极管组Q2包括两个相互反向并联的开关二极管；电阻R40的一端连接电阻R43不接地的一端，电阻R40的另一端连接开关二极管组Q2的一端，开关二极管组Q2的另一端接地；

所述反相放大电路包括运算放大器YF2、电阻R41、电阻R42、电阻R32、电阻R27、电阻R52、电容C86、电解电容C89、电容C100和电解电容C102；电阻R41的一端连接运算放大器YF2的1引脚，另一端连接电阻40的另一端；电阻47的一端连接运算放大器YF2的2引脚，另一端接地；电阻R32的一端连接运算放大器YF2的1引脚，另一端连接运算放大器YF2的4引脚；电阻 R27一端连接运算放大器YF2的5引脚，另一端接入5V电压；电解电容C89 的正极连接运算放大器YF2的5引脚，负极接地，电容C86并联于电解电容C89；电阻R52一端连接运算放大器YF2的3引脚，另一端接入-5V电压；电解电容C102的正极连接运算放大器YF2的3引脚，负极接地，电容C100并联于电解电容C102；

所述第二滤波电路包括电容C90和电阻R44，电容C90的一端连接运算放大器YF2的4引脚，另一端连接电阻R44的一端，电阻R44的另一端接地；

所述同相放大电路包括运算放大器YF3、电阻R49、电阻R29、电阻R30、可调电阻S5、电阻R25、电阻R51、电容C83、电解电容C87、电容C99和电解电容C101；电阻R49的一端连接运算放大器YF3的2引脚，另一端连接电阻R44不接地的一端；电阻R29的一端连接运算放大器YF3的1引脚，另一端接地，电阻R30的一端连接运算放大器YF3的1引脚，另一端连接运算放大器YF3的4引脚；电阻R25一端连接运算放大器YF3的5引脚，另一端接入5V电压；电解电容C87的正极连接运算放大器YF3的5引脚，负极接地，电容C83并联于电解电容C87；电阻R51一端连接运算放大器YF3的3引脚，另一端接入-5V电压；电解电容C101的正极连接运算放大器YF3的3引脚，负极接地，电容C99并联于电解电容C101；

所述半波整流电路包括电阻R31和二极管D13，电阻R31的一端连接运算放大器YF3的4引脚，另一端连接二极管D13的正极；

所述带通滤波电路包括电阻R33、电阻R42、电容C94和电容C96；电容 C94的一端连接二极管D13的负极，另一端连接电阻R42的一端；电阻R33的一端连接二极管D13的负极，另一端连接电阻R42的另一端；电容C96并联于电阻C42；

所述第一比较电路包括运算放大器YF1、电阻R35、电阻R24、电阻R26、电容C88、可调电阻S4、电解电容C82、电容C85、电阻R23和电阻R28；运算放大器YF1的3引脚连接在电阻R42和电阻R33之间；电阻R35的一端连接运算放大器YF1的2引脚，另一端连接在电阻R42和电容C94之间；可调电阻S4的1引脚接入5V电压，2引脚连接电阻R26的一端，电阻R26的另一端接地；可调电阻S4的3引脚连接电容C88的一端和电阻R24的一端，电容 C88的另一端接地，电阻R24的另一端连接运算放大YF1的1引脚；电阻R28 的一端连接运算放大器YF1的4引脚，另一端连接电阻R23的一端和电解电容C82的负极，电阻R23的另一端连接运算放大器YF1的5引脚，电解电容 C82的正极接地；电容C85的一端连接运算放大器YF1的5引脚，另一端接地；运算放大器YF1的4引脚作为所述光电调理模块的输出端。

进一步的，所述同相放大电路还包括可调电阻S5，可调电阻S5串联在电阻R30和运算放大器YF3的4引脚之间；可调电阻S5的1引脚连接电阻R30， 2引脚和3引脚均连接运算放大器YF3的4引脚。

进一步的，所述第三滤波电路包括可调电阻S6、电容C118、电容C119、电容C111和电阻R65；可调电阻S6的1引脚作为所述盖革调理模块的输入端，可调电阻S6的2引脚连接电容C118的一端和电容C119的一端，电容C118 和电容C119的另一端接地；可调电阻S6的3引脚连接电容C111的一端，电容C111的另一端连接电阻R65的一端，电阻R65的另一端接地；

所述基准电压电路包括电阻R77、可调电阻S8、电容C122；电阻R77的一端接入5V电压，另一端连接可调电阻S8的1引脚；可调电阻S8的2引脚接地，3引脚连接电容C122的一端，电容C122的另一端接地；

所述第二比较电路包括运算放大器YF4、电阻R70、电阻R80、电阻R64、电阻R60和电容C107；电阻R70的一端连接运算放大器YF4的1引脚；另一端连接电阻R65不接地的一端；电阻R80的一端连接运算放大器YF4的2引脚，另一端连接可调电阻S8的3引脚；运算放大器YF4的3引脚接地；电阻 R64的一端连接运算放大器YF4的4引脚，另一端连接运算放大器YF4的5引脚；电阻R60的一端连接运算放大器YF4的5引脚，另一端接入5V电压；电容C107的一端接入5V电压，另一端连接电容C107的一端，电容C107的另一端接地；

所述低通滤波电路包括电阻R75和电容C116；电阻R75的一端连接运算放大器YF4的4引脚，电阻R75的另一端作为所述盖革调理模块的输出端并连接电容C116的一端，电容C116的另一端接地。

进一步的，本实用新型还提出了一种嵌入式伽马辐照检测系统，包括若干闪烁体、若干光电倍增管、若干G-M管(盖革-米勒计数器)、如权利要求1 中所述的嵌入式伽马辐照检测调理电路、主控模块和终端；所述光电倍增管和所述光电调理模块分别和所述闪烁体一一对应；所述盖革调理模块和所述 G-M管一一对应；

所述闪烁体测量待测位置的伽马辐照强度，并输出光脉冲；所述光电倍增管的光阴极均通过光导连接对应所述闪烁体，且所述光电倍增管将所述闪烁体生成的光脉冲信号转变为光电脉冲；

所述G-M管也测量待测位置的伽马辐照强度，并输出盖革脉冲；

所述光电脉冲为幅值较小的电脉冲，所述光电倍增管的阳极均通过电路连接对应的所述光电调理模块的输入端；所述盖革脉冲为幅值较大的电脉冲，所述G-M管的输出端均连接对应的所述盖革调理模块的输入端；

所述主控模块的输入端分别连接所述嵌入式伽马辐照检测调理电路的各个输出端，所述主控模块的输出端连接所述终端；所述主控模块统计来自所述嵌入式伽马辐照检测调理电路的方波窄脉冲，计算伽马辐照强度。

进一步的，所述嵌入式伽马辐照检测系统包括1个所述闪烁体和2个所述G-M管。

进一步的，所述终端包括计算机和触控显示屏；所述计算机与所述主控模块的输出端通过网络无线连接，所述触控显示屏与所述主控模块的输出端电连接；所述计算机和所述触控显示屏分别用于显示所述主控模块算出的伽马辐照强度。

进一步的，所述终端包括报警模块，所述报警模块与所述主控模块的输出端电连接；所述报警模块用于在伽马辐照强度过强时发出警报。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.光电调理模块将幅值较小的电脉冲放大，并滤掉其中的噪声，使两种幅值不同的电脉冲转变为幅值相同的电脉冲；同时多路稳态触发器将波形不同的电脉冲都转变为方波窄脉冲，使波形相同，便于信号处理。

2.光电调理模块中设置有可调电阻S5，通过调节S5的阻值，即可调节光电调节模块对电脉冲的放大增益程度，保证光电调理模块和盖革调理模块电脉冲幅值相等。

3.G-M管对伽马射线的探测效率低，并且无法实时反馈现场的伽马辐照强度；闪烁体对伽马射线的探测效率高，且能够实时反馈伽马辐照强度，通过闪烁体测伽马辐照强度，保证了本实用新型嵌入式伽马辐照检测系统的高灵敏度，使得能够及时进行事故报警。

4.用闪烁体测量伽马辐照强度成本高，并且设备功耗大、体积大；G-M 管成本低，功耗小；因此本实用新型嵌入式伽马辐照检测系统设置有1个闪烁体和2个G-M管，在保证高灵敏度的前提下，通过G-M管辅助闪烁体对伽马辐照强度进行测量，形成多探测器同时测量，提高了测量效率和测量精度，同时节省了成本，减小了设备的功耗和体积。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型嵌入式伽马辐照检测系统的光电调理模块的第一滤波电路、限幅电路、反相放大电路、第二滤波电路的电路结构图；

图3是本实用新型嵌入式伽马辐照检测系统的光电调理模块的同相放大电路、半波整流电路、带通滤波电路、第一比较电路的电路结构图；

图4是本实用新型嵌入式伽马辐照检测系统的盖革调理模块的电路结构图；

图5是本实用新型嵌入式伽马辐照检测系统的多路稳态触发器的电路结构图。

附图标记中：闪烁体1；光电倍增管2；光电调理模块3；第一滤波电路 31；限幅电路32；反相放大电路33；第二滤波电路34；同相放大电路35；半波整流电路36；带通滤波电路37；第一比较电路38；G-M管4；盖革调理模块5；第三滤波电路51；第二比较电路52；基准电压电路53；低通滤波电路54；电源模块6；多路稳态触发器7；主控模块8；报警模块91；计算机92；触控显示屏93。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

一种嵌入式伽马辐照检测系统，如图1所示，包括一个闪烁体1、一个光电倍增管2、两个G-M管4(盖革-米勒计数器)、系统电源6、嵌入式伽马辐照检测调理电路、主控模块8和终端。嵌入式伽马辐照检测调理电路包括一个光电调理模块3、两个盖革调理模块5和多路稳态触发器7，终端包括报警模块91、计算机92和LCD触控显示屏93。光电倍增管2和光电调理模块3 分别和闪烁体1一一对应；盖革调理模块5和G-M管4一一对应。

闪烁体1通过光导连接光电倍增管2的阴极。闪烁体1用于检测伽马辐照强度，可以选取为碘化铯闪烁晶体，当伽马射线进入闪烁体1时，所述闪烁体内的分子电离和激发，退激发时产生大量荧光光子。光电倍增管2为电真空器件，荧光光子通过光导打在光电倍增管2的阴极上，由于光电效应，光子转变成光电子，在光电倍增管2中加速、聚焦、倍增，使光电倍增管2 的阳极输出光电脉冲HV1。光电脉冲HV1的频率和伽马辐照强度正相关。

光电调理模块3的输入端与光电倍增管2的阳极电连接，用于接收光电脉冲HV1，且光电调理模块3对光电脉冲HV1进行放大、滤波和整流，并输出光电脉冲LV1。如图3和图4所示，光电调理模块3包括第一滤波电路31、限幅电路32、反相放大电路33、第二滤波电路34、同相放大电路35、半波整流电路36、带通滤波电路37和第一比较电路38。

第一滤波电路31包括电容C95和电阻R43，电容C95的一端连接所述光电倍增管的输出端，用于接收光电脉冲HV1，电容C95的另一端连接电阻R43 的一端，电阻R43的另一端接地。一方面，电容C95起到了耦合的作用，仅使光电脉冲HV1的交流分量通过，隔离光电脉冲HV1中的高压直流电，当光电脉冲HV1的交流分量通过电容C95后，电阻R43形成放电支路，电容C95 两侧电势迅速变为0，使得下一个光电脉冲HV1到达时，电容C95能够迅速反应；另一方面，电容C95和电阻R43构成高通滤波，抑制光电脉冲HV1中的低频噪声。

限幅电路32包括开关二极管组Q2和电阻R40，开关二极管组Q2包括两个相互反向并联的开关二极管，开关二极管可选用型号为1N4148的高速开关二极管。电阻R40的一端连接电阻R43不接地的一端，电阻R40的另一端连接开关二极管组Q2的一端，开关二极管组Q2的另一端接地。限幅电路32起到限幅滤波的作用，使信号幅度小于开关二极管导通值的信号顺利通过，防止外界大幅度干扰脉冲进入电路。

反相放大电路33包括运算放大器YF2、电阻R41、电阻R42、电阻R32、电阻R27、电阻R52、电容C86、电解电容C89、电容C100和电解电容C102。电阻R41的一端连接运算放大器YF2的1引脚，另一端连接电阻40的另一端。电阻47的一端连接运算放大器YF2的2引脚，另一端接地。电阻R32的一端连接运算放大器YF2的1引脚，另一端连接运算放大器YF2的4引脚。电阻 R27一端连接运算放大器YF2的5引脚，另一端接入5V电压。电解电容C89 的正极连接运算放大器YF2的5引脚，负极接地，电容C86并联于电解电容 C89。电阻R52一端连接运算放大器YF2的3引脚，另一端接入-5V电压；电解电容C102的正极连接运算放大器YF2的3引脚，负极接地，电容C100并联于电解电容C102。反相放大电路33将负电脉冲信号放大为正电脉冲信号。 AD8066是双路电压反馈型放大器，运算放大器YF2可选用AD8066的其中一路，AD8066拥有高的共模抑制比，可以保证信号有高信噪比。

第二滤波电路34包括电容C90和电阻R44，电容C90的一端连接运算放大器YF2的4引脚，另一端连接电阻R44的一端，电阻R44的另一端接地。第二滤波电路34是高通滤波电路，可以过滤掉反相放大电路33产生的固有低频噪声。

同相放大电路35包括运算放大器YF3、电阻R49、电阻R29、电阻R30、可调电阻S5、电阻R25、电阻R51、电容C83、电解电容C87、电容C99和电解电容C101。电阻R49的一端连接运算放大器YF3的2引脚，另一端连接电阻R44不接地的一端。电阻R29的一端连接运算放大器YF3的1引脚，另一端接地，电阻R30的一端连接运算放大器YF3的1引脚，另一端连接可调电阻S5的1引脚，可调电阻S5的2引脚和3引脚均连接运算放大器YF3的4 引脚。电阻R25一端连接运算放大器YF3的5引脚，另一端接入5V电压。电解电容C87的正极连接运算放大器YF3的5引脚，负极接地，电容C83并联于电解电容C87。电阻R51一端连接运算放大器YF3的3引脚，另一端接入-5V 电压。电解电容C101的正极连接运算放大器YF3的3引脚，负极接地，电容 C99并联于电解电容C101。运算放大器YF3可选用AD8066的另一路。同相放大电路35再次将信号进行放大，并且在运算放大器的负端设置有可调电阻S5，通过调整可调电阻S5的阻值，即可调节同相放大电路35的电压增益，从而调整光电调理模块3输出的光电脉冲LV1的电压,便于实现光电调理模块3和盖革调理模块5输出电压的一致性。

半波整流电路36包括电阻R31和二极管D13，电阻R31的一端连接运算放大器YF3的4引脚，另一端连接二极管D13的正极。半波整流电路36利用二极管D13的单向导通特性，过滤掉成负电压特性的信号，仅正电压特性的信号能通过半波整流电路36，降低了噪声并提高了信噪比。

带通滤波电路37包括电阻R33、电阻R42、电容C94和电容C96。电容 C94的一端连接二极管D13的负极，另一端连接电阻R42的一端。电阻R33的一端连接二极管D13的负极，另一端连接电阻R42的另一端。电容C96并联于电阻C42。通过带通滤波电路37可以同时过滤掉高频噪声和低频噪声，进一步提高信噪比。二极管D13可选用型号为BAT18,BAT18是整流二极管，具有明显的单向导电性。

第一比较电路38包括运算放大器YF1、电阻R35、电阻R24、电阻R26、电容C88、可调电阻S4、电解电容C82、电容C85、电阻R23和电阻R28；运算放大器YF1的3引脚连接在电阻R42和电阻R33之间；电阻R35的一端连接运算放大器YF1的2引脚，另一端连接在电阻R42和电容C94之间；可调电阻S4的1引脚接入5V电压，2引脚连接电阻R26的一端，电阻R26的另一端接地；可调电阻S4的3引脚连接电容C88的一端和电阻R24的一端，电容 C88的另一端接地，电阻R24的另一端连接运算放大YF1的1引脚；电阻R28 的一端连接运算放大器YF1的4引脚，另一端连接电阻R23的一端和电解电容C82的负极，电阻R23的另一端连接运算放大器YF1的5引脚，电解电容 C82的正极接地；电容C85的一端连接运算放大器YF1的5引脚，另一端接地。第一比较电路38对信号的幅值进行判别，过滤掉幅值较低的电脉冲信号，消除系统外其他因素引起的低幅值噪声，例如外界电磁干扰。可调电阻S4、电阻R24、电阻R26和电容C88构成分压电路，通过调整可调电阻S4，可以调整第一比较电路38的门限电压值，仅幅值高于第一比较电路38门限电压值的电脉冲才能顺利通过第一比较电路。运算放大器YF4可选用型号为MAX992， MAX992是双路开漏型比较器，运算放大器YF4的4引脚输出光电脉冲LV1。

如图1所示，G-M管4也用于检测伽马辐照强度，且两个G-M管4和一个闪烁体1成“品”字形分布，从不同的方向同时检测伽马辐照强度，消除测量方向带来的误差，使得测量结果更精确。G-M管4是根据射线能使气体电离的性能制成的，是最常用的一种金属丝计数器。当伽马射线进入G-M管4时，两个G-M管4的输出端分别输出盖革脉冲HV2和盖革脉冲HV3。盖革脉冲HV2 和盖革脉冲HV3均和伽马辐照强度正相关。

两个盖革调理模块5的输入端分别与对应的G-M管4的输出端电连接，用于分别接收盖革脉冲HV2和盖革脉冲HV3，并分别对盖革脉冲HV2和盖革脉冲HV3进行滤波和整流，并分别输出盖革脉冲LV2和盖革脉冲LV3。如图4所示，盖革调理模块5包括第三滤波电路51、第二比较电路52、基准电压电路 53和低通滤波电路54。

第三滤波电路51包括可调电阻S6、电容C118、电容C119、电容C111和电阻R65；可调电阻S6的1引脚连接所述G-M管的输出端，接收盖革脉冲HV2 或盖革脉冲HV3可调电阻S6的二引脚连接电容C118的一端和电容C119的一端，电容C118和电容C119的另一端接地。可调电阻S6的3引脚连接电容C111 的一端，电容C111的另一端连接电阻R65的一端，电阻R65的另一端接地。电容C118和电容C119起到了低通滤波的作用，过滤掉信号中的高频噪声。电容C111起到高通滤波的作用，滤掉信号中的低频噪声，同时电容C111也起到耦合的作用，隔离信号中的高压直流电，电阻R65形成放电支路，当信号通过电容C111后，电阻R65使得电容C111两侧的电势迅速降为0，使得下一个信号到达时，电容C111能够迅速反应。通过调节可调电阻S6的阻值，可以改变第三滤波电路51的截止频率，改变能够顺利通过第三滤波电路51 的信号频率范围。

第二比较电路52包括运算放大器YF4、电阻R70、电阻R80、电阻R64、电阻R60和电容C107。电阻R70的一端连接运算放大器YF4的1引脚。另一端连接电阻R65不接地的一端。电阻R80的一端连接运算放大器YF4的2引脚。运算放大器YF4的3引脚接地。电阻R64的一端连接运算放大器YF4的4 引脚，另一端连接运算放大器YF4的5引脚。电阻R60的一端连接运算放大器YF4的5引脚，另一端接入5V电压。电容C107的一端接入5V电压，另一端连接电容C107的一端，电容C107的另一端接地。运算放大器YF4也可以选取型号为AD8066的双路电压反馈型放大器，利用AD8066的高共模抑制比，保证信号的高信噪比。

基准电压电路53包括电阻R77、可调电阻S8、电容C122；电阻R77的一端接入5V电压，另一端连接可调电阻S8的1引脚。可调电阻S8的2引脚接地，3引脚连接电容C122的一端，电容C122的另一端接地。并且可调电阻 S8的3引脚连接电阻R80的另一端。可调电阻S8起到分压的作用，通过调节可调电阻S8的阻值，可以调节第二比较电路52的基准电压。仅电压高于第二比较电路52的基准电压的信号才能顺利通过第二比较电路52。第二比较电路52对信号的幅值进行判别，过滤掉幅值较低的电脉冲信号，消除系统外其他因素引起的低幅值噪声。

低通滤波电路54包括电阻R75和电容C116；电阻R75的一端连接运算放大器YF4的4引脚，电阻R75的另一端作为所述盖革调理模块5的输出端并连接电容C116的一端，电容C116的另一端接地。低通滤波电路54进一步过滤掉信号中的高频噪声，使盖革调理模块5的输出端输出盖革脉冲LV2或盖革脉冲LV3。

如图1所示，系统电源6向闪烁体1、G-M管4和光电倍增管2供电。系统电源6可以同时输出电压为400V的直流电和电压为800V的直流电。且系统电源6向闪烁体1和光电倍增管2输出电压为800V的直流电，向G-M管4 输出电压为400V的直流电，供闪烁体1、G-M管4和光电倍增管2正常工作使用。

多路稳态触发器7具有三个输入端和三个输出端，三个输入端分别连接1 个光电调理模块3和两个盖革调理模块5的输出端，用于接收光电脉冲LV1、盖革脉冲LV2和盖革脉冲LV3。由于光电脉冲LV1和盖革脉冲LV2、盖革脉冲 LV3的波形不相同，难以同时处理，多路稳态触发器7分别对光电脉冲LV1、盖革脉冲LV2和盖革脉冲LV3进行处理，分别产生对应的伽马脉冲P1、伽马脉冲P2和伽马脉冲P3，并分别从三个输出端输出伽马脉冲P1、伽马脉冲P2和伽马脉冲P3。伽马脉冲P1、伽马脉冲P2和伽马脉冲P3都是方波窄脉冲信号，便于主控电路同时处理。

如图5所示，多路稳态触发器7包括稳态触发芯片U10、稳态触发芯片 U14、可调电阻S1、电解电容C79、可调电阻S2、电解电容C71、可调电阻S3 和电解电容C55。稳态触发芯片U10和稳态触发芯片U14都是型号为74HC4538 的双精度单稳态触发器，每个74HC4538都具有两个单独的单稳态触发电路。稳态触发芯片U14和稳态触发芯片U10的16引脚均接入3.3V的电压，8引脚均接地，用于向稳态触发芯片U14和稳态触发芯片U10供电。稳态触发芯片U14的1引脚连接光电调理模块3的输出端，用于接收光电脉冲LV1。2引脚和3引脚均接入3.3V电压，14引脚连接电解电容C79的正极，15引脚连接可调电阻S1的1引脚。可调电阻S1的2引脚和3引脚均连接电解电容C79 的负极。稳态触发芯片U14的13引脚作为多路稳态触发器7的一个输出端，稳态触发芯片U14的13引脚在光电脉冲LV1的下降沿处输出伽马脉冲P1。稳态触发芯片U10的1引脚连接其中一个盖革调理模块5的输出端，用于接收盖革脉冲LV2。2引脚和3引脚均接入3.3V电压，14引脚连接电解电容C55 的正极，15引脚连接可调电阻S3的1引脚。可调电阻S3的2引脚和3引脚均连接电解电容C55的负极。稳态触发芯片U10的13引脚作为多路稳态触发器7的另一个输出端，稳态触发芯片U10的13引脚在盖革脉冲LV2的下降沿处输出伽马脉冲P2。稳态触发芯片U10的9引脚连接另一个盖革调理模块5 的输出端，用于接收盖革脉冲LV3。10引脚和11引脚均接入3.3V电压，7引脚连接电解电容C71的正极，6引脚连接可调电阻S2的2引脚。可调电阻S3 的1引脚和3引脚均连接电解电容C71的负极。稳态触发芯片U10的5引脚作为多路稳态触发器7的最后一个输出端，稳态触发芯片U10的5引脚在盖革脉冲LV3的下降沿处输出伽马脉冲P3。

如图1所示，多路稳态触发器7的三个输出端分别连接主控模块8的输入端，主控模块8是微控制器，其中一个输出端通过网络连接计算机92，另外两个输出端分别于报警模块91和LCD触控显示屏93电连接。主控模块8 将伽马脉冲P1、伽马脉冲P2和伽马脉冲P3进行融合，并生成新的电脉冲序列，根据单位时间内电脉冲的个数与伽马辐照强度之间的正相关性计算出伽马辐照强度，使计算结果显示在计算机92和LCD触控显示屏93上，当伽马辐照强度高于设定值时，报警模块91发出警报，报警铃声响起且报警灯亮起，提示周围伽马辐照超标。本实用新型嵌入式伽马辐照检测系统仅保护硬件配置，不限制主控模块8融合伽马脉冲P1、伽马脉冲P2和伽马脉冲P3的方法，设计人员可以根据需要选用现有的线性加权融合法、交叉融合法、特征融合法等融合算法，也可以选用自己设计的算法，均不会影响本实用新型嵌入式伽马辐照检测系统功能的实现。

由于光电脉冲HV1与盖革脉冲HV2、盖革脉冲HV3的波形和幅值不相同，本实用新型嵌入式伽马辐照检测调理电路利用光电调理模块3将幅值较小的光电脉冲HV1的幅值增大，并滤掉噪声后生成光电脉冲LV1。盖革调理模块3 将幅值较大的盖革脉冲HV2和盖革脉冲HV3中的噪声滤掉，并分别生成盖革脉冲LV2和盖革脉冲LV3。通过调节可调电阻S5的阻值，即可调节光电脉冲 LV1的幅值，保证光电脉冲LV1和盖革脉冲LV2、盖革脉冲LV3的幅值相等。同时本实用新型嵌入式伽马辐照检测调理电路利用多路稳态触发器7将光电脉冲LV1、盖革脉冲LV2和盖革脉冲LV3都转变成规则、整齐、便于主控电路 8处理的方波窄脉冲，使波形也相同。

闪烁体1对伽马射线的探测效率高，并且能够实时反馈伽马辐照强度，通过设置一个闪烁体1，使本实用新型嵌入式伽马辐照检测系统可以及时更新伽马辐照强度的测量结果，及时进行事故报警。而闪烁体1成本高、功耗大、体积大，使用多个闪烁体1测量伽马辐照强度的成本更高，并且不易携带，因此设置两个G-M管4辅助闪烁体1进行伽马辐照强度的测量。G-M管4无法及时反馈伽马辐照强度，但是成本低、功耗小，因此设置一个闪烁体1和两个G-M管4共同测量伽马辐照强度，可以在保证测量的高灵敏度的情况下，形成多个探测器同时测量，提高了测量效率和测量精度，同时相比于多个闪烁体1同时测量，节省了成本，减小了设备的功耗和体积。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种嵌入式伽马辐照检测调理电路，其特征在于，包括若干光电调理模块、若干盖革调理模块和多路稳态触发器；所述光电调理模块和所述盖革调理模块接受不同波形和幅值的电脉冲，所述光电调理模块的输入端接收其中幅值较小的电脉冲，所述盖革调理模块的输入端接收其中幅值较大的电脉冲；

所述光电调理模块包括第一滤波电路、限幅电路、反相放大电路、第二滤波电路、同相放大电路、半波整流电路、带通滤波电路和第一比较电路，对幅值较小的电脉冲进行放大，并滤掉其中的噪声；

所述盖革调理模块包括第三滤波电路、基准电压电路、第二比较电路和低通滤波电路，滤掉幅值较大的电脉冲的噪声；

所述多路稳态触发器包括若干独立的单稳态触发电路，所述光电调理模块和所述盖革调理模块的输出端分别连接不同的所述单稳态触发电路的输入端；所述单稳态触发电路的输入端接收到各种不同波形的电脉冲时，所述单稳态触发电路的输出端输出统一标准的方波窄脉冲；

各个所述单稳态触发电路的输出端即为所述嵌入式伽马辐照检测调理电路的各个输出端；所述光电调理模块和所述盖革调理模块的输入端为所述嵌入式伽马辐照检测调理电路的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种嵌入式伽马辐照检测调理电路，其特征在于，所述多路稳态触发器包括若干个稳态触发芯片，所述稳态触发芯片的型号是74HC4538；每个74HC4538稳态触发芯片均封装有2个独立的所述单稳态触发电路，其中一个所述单稳态触发电路的输入端为1引脚，输出端为13引脚；另一个所述单稳态触发电路的输入端为9引脚，输出端为5引脚。

3.根据权利要求1所述的一种嵌入式伽马辐照检测调理电路，其特征在于，所述第一滤波电路包括电容C95和电阻R43，电容C95的一端作为所述光电调理模块的输入端，电容C95的另一端连接电阻R43的一端，电阻R43的另一端接地；

所述限幅电路包括开关二极管组Q2和电阻R40，开关二极管组Q2包括两个相互反向并联的开关二极管；电阻R40的一端连接电阻R43不接地的一端，电阻R40的另一端连接开关二极管组Q2的一端，开关二极管组Q2的另一端接地；

所述反相放大电路包括运算放大器YF2、电阻R41、电阻R42、电阻R32、电阻R27、电阻R52、电容C86、电解电容C89、电容C100和电解电容C102；电阻R41的一端连接运算放大器YF2的1引脚，另一端连接电阻40的另一端；电阻47的一端连接运算放大器YF2的2引脚，另一端接地；电阻R32的一端连接运算放大器YF2的1引脚，另一端连接运算放大器YF2的4引脚；电阻R27一端连接运算放大器YF2的5引脚，另一端接入5V电压；电解电容C89的正极连接运算放大器YF2的5引脚，负极接地，电容C86并联于电解电容C89；电阻R52一端连接运算放大器YF2的3引脚，另一端接入-5V电压；电解电容C102的正极连接运算放大器YF2的3引脚，负极接地，电容C100并联于电解电容C102；

所述第二滤波电路包括电容C90和电阻R44，电容C90的一端连接运算放大器YF2的4引脚，另一端连接电阻R44的一端，电阻R44的另一端接地；

所述同相放大电路包括运算放大器YF3、电阻R49、电阻R29、电阻R30、可调电阻S5、电阻R25、电阻R51、电容C83、电解电容C87、电容C99和电解电容C101；电阻R49的一端连接运算放大器YF3的2引脚，另一端连接电阻R44不接地的一端；电阻R29的一端连接运算放大器YF3的1引脚，另一端接地，电阻R30的一端连接运算放大器YF3的1引脚，另一端连接运算放大器YF3的4引脚；电阻R25一端连接运算放大器YF3的5引脚，另一端接入5V电压；电解电容C87的正极连接运算放大器YF3的5引脚，负极接地，电容C83并联于电解电容C87；电阻R51一端连接运算放大器YF3的3引脚，另一端接入-5V电压；电解电容C101的正极连接运算放大器YF3的3引脚，负极接地，电容C99并联于电解电容C101；

所述半波整流电路包括电阻R31和二极管D13，电阻R31的一端连接运算放大器YF3的4引脚，另一端连接二极管D13的正极；

所述带通滤波电路包括电阻R33、电阻R42、电容C94和电容C96；电容C94的一端连接二极管D13的负极，另一端连接电阻R42的一端；电阻R33的一端连接二极管D13的负极，另一端连接电阻R42的另一端；电容C96并联于电阻C42；

所述第一比较电路包括运算放大器YF1、电阻R35、电阻R24、电阻R26、电容C88、可调电阻S4、电解电容C82、电容C85、电阻R23和电阻R28；运算放大器YF1的3引脚连接在电阻R42和电阻R33之间；电阻R35的一端连接运算放大器YF1的2引脚，另一端连接在电阻R42和电容C94之间；可调电阻S4的1引脚接入5V电压，2引脚连接电阻R26的一端，电阻R26的另一端接地；可调电阻S4的3引脚连接电容C88的一端和电阻R24的一端，电容C88的另一端接地，电阻R24的另一端连接运算放大YF1的1引脚；电阻R28的一端连接运算放大器YF1的4引脚，另一端连接电阻R23的一端和电解电容C82的负极，电阻R23的另一端连接运算放大器YF1的5引脚，电解电容C82的正极接地；电容C85的一端连接运算放大器YF1的5引脚，另一端接地；运算放大器YF1的4引脚作为所述光电调理模块的输出端。

4.根据权利要求3所述的一种嵌入式伽马辐照检测调理电路，其特征在于，所述同相放大电路还包括可调电阻S5，可调电阻S5串联在电阻R30和运算放大器YF3的4引脚之间；可调电阻S5的1引脚连接电阻R30，2引脚和3引脚均连接运算放大器YF3的4引脚。

5.根据权利要求1所述的一种嵌入式伽马辐照检测调理电路，其特征在于，所述第三滤波电路包括可调电阻S6、电容C118、电容C119、电容C111 和电阻R65；可调电阻S6的1引脚作为所述盖革调理模块的输入端，可调电阻S6的2引脚连接电容C118的一端和电容C119的一端，电容C118和电容C119的另一端接地；可调电阻S6的3引脚连接电容C111的一端，电容C111的另一端连接电阻R65的一端，电阻R65的另一端接地；

所述基准电压电路包括电阻R77、可调电阻S8、电容C122；电阻R77的一端接入5V电压，另一端连接可调电阻S8的1引脚；可调电阻S8的2引脚接地，3引脚连接电容C122的一端，电容C122的另一端接地；

所述第二比较电路包括运算放大器YF4、电阻R70、电阻R80、电阻R64、电阻R60和电容C107；电阻R70的一端连接运算放大器YF4的1引脚；另一端连接电阻R65不接地的一端；电阻R80的一端连接运算放大器YF4的2引脚，另一端连接可调电阻S8的3引脚；运算放大器YF4的3引脚接地；电阻R64的一端连接运算放大器YF4的4引脚，另一端连接运算放大器YF4的5引脚；电阻R60的一端连接运算放大器YF4的5引脚，另一端接入5V电压；电容C107的一端接入5V电压，另一端连接电容C107的一端，电容C107的另一端接地；

所述低通滤波电路包括电阻R75和电容C116；电阻R75的一端连接运算放大器YF4的4引脚，电阻R75的另一端作为所述盖革调理模块的输出端并连接电容C116的一端，电容C116的另一端接地。

6.一种嵌入式伽马辐照检测系统，其特征在于，包括若干闪烁体、若干光电倍增管、若干G-M管、如权利要求1中所述的嵌入式伽马辐照检测调理电路、主控模块和终端；所述光电倍增管和所述光电调理模块分别和所述闪烁体一一对应；所述盖革调理模块和所述G-M管一一对应；

所述闪烁体测量待测位置的伽马辐照强度，并输出光脉冲；所述光电倍增管的光阴极均通过光导连接对应所述闪烁体，且所述光电倍增管将所述闪烁体生成的光脉冲信号转变为光电脉冲；

所述G-M管也测量待测位置的伽马辐照强度，并输出盖革脉冲；

所述光电脉冲为幅值较小的电脉冲，所述光电倍增管的阳极均通过电路连接对应的所述光电调理模块的输入端；所述盖革脉冲为幅值较大的电脉冲，所述G-M管的输出端均连接对应的所述盖革调理模块的输入端；

所述主控模块的输入端分别连接所述嵌入式伽马辐照检测调理电路的各个输出端，所述主控模块的输出端连接所述终端；所述主控模块统计来自所述嵌入式伽马辐照检测调理电路的方波窄脉冲，计算伽马辐照强度。

7.根据权利要求6所述的一种嵌入式伽马辐照检测系统，其特征在于，包括1个所述闪烁体和2个所述G-M管。

8.根据权利要求6所述的一种嵌入式伽马辐照检测系统，其特征在于，所述终端包括计算机和触控显示屏；所述计算机与所述主控模块的输出端通过网络无线连接，所述触控显示屏与所述主控模块的输出端电连接；所述计算机和所述触控显示屏分别用于显示所述主控模块算出的伽马辐照强度。

9.根据权利要求6所述的一种嵌入式伽马辐照检测系统，其特征在于，所述终端包括报警模块，所述报警模块与所述主控模块的输出端电连接；所述报警模块用于在伽马辐照强度过强时发出警报。