CN211148933U - 剂量当量仪自动测试校准检定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了剂量当量仪自动测试校准检定装置，该装置包括承载台单元、辐射单元、射线衰减单元、剂量当量仪单元、图像采集单元、接口单元和主处理单元；用该装置可不分节假日24小时连续不间断地对同一组样品进行测试，提高检测效率并对测量结果留有可复查的客观证据，提供了一种替代很难用人工完成的测量装置，避免人工检测存在的工作强度大、效率低等问题，通过将监督剂量当量仪同时置于辐射中，可旁证检测的可靠性；水平移动的衰减片可避免意外停电、或断气、或气压不足等使“被动式累积剂量系统”剂量计样品约定值不准确而报废的发生；通过在射线衰减单元后加装准直器（ZZQ），减小发散角增大带来的附加影响。

Description

剂量当量仪自动测试校准检定装置

技术领域

本实用新型涉及辐射剂量检定，主要涉及剂量当量仪自动测试校准检定装置。

背景技术

为了依据《GB/T 4835.1—2012 防护仪器 β、x和γ辐射周围和/或定向剂量当量（率）仪和/或监测仪 第1部分：便携式工作场所和环境测量仪与监测仪》对辐射防护用周围剂量当量仪进行测试/校准，或依据《GB/T 13161—2015 辐射防护仪器 X、γ、中子和β辐射个人剂量当量H _p(10)和H _p(0.07)直读式个人剂量当量仪》对H _p(10)个人剂量当量仪进行测试，或参照/依据《JJG 393—2018 便携式X、γ辐射周围剂量当量（率）监测仪检定规程》对周围剂量当量仪进行校准/检定，或参照/依据《JJG 1009—2016 X、γ辐射个人剂量当量H _p(10)监测仪检定规程》对个人剂量进行监测用的剂量当量仪进行校准/检定，其中“剂量有效范围的每个数量级内至少取三个剂量值测量响应，在不同剂量值处，同样应使用剂量率额定范围内的不同剂量率值”之规定，在tmax限制下，测量一次的最大测量时间仍然偏长（对于H0=10μSv，tmax大约为几十小时），即使进一步将照射时间低于几十秒的剂量值测量测试点去掉，测量次数仍然偏多；对于一台极常见的剂量当量仪，其有效剂量范围为：10 μSv～1 Sv（5个数量级），剂量率额定范围为：1 μSv/h～1 Sv/h（6个数量级），如图2所示，去掉照射时间超过16小时的测量点，假设放射源的出源/收源移动时间为1秒，将照射时间低于100秒的剂量值测量测试点去掉，一共也有40个照射剂量点，总照射时间达75小时，如果要满足《GB/T 13161—2015》表2（P31）中隐含n≥4 的要求，则照射剂量点更多，总照射时间更长；采用人工测量工作强度大，完成这样的测试是非常费力的。

特别是基于上述剂量率的要求，通常采用（1）不同活度的放射源（甚至不同种类的放射源，例如：低剂量率段使用Cs-137，高剂量率段使用Co-60）获得剂量率的不同数量级，（2）改变测试点与辐射源之间的距离获得不同的剂量率，（3）在测试点与γ辐射源之间通过使用射线衰减单元插入不同衰减量的衰减片来获得不同的剂量率，（4）方案（1）组合（2）或/和（3）使辐射单元输出的剂量率可以涵盖几个数量级。

要完成所有技术指标的测试，辐射单元应包括X射线辐射器和γ射线辐射器。

专利申请号201310556422.2《衰减式自动多量程γ照射装置》等中γ射线衰减器的衰减片用利用空压机产生的压缩气体推动气缸作上下移动方式，且衰减片下降到下端位置时衰减器处于衰减状态。

在意外停电、或断气、或气压不足时，衰减片在重力作用下将离开上端位置，尤其是厚度最大的衰减片在气压不足时离开上端位置最为多见，然而在对“被动式累积剂量系统”（例如：热释光剂量系统、光释光剂量系统）中剂量计样品进行长时间照射处理时，因意外停电、或断气、或气压不足都将导致约定值不准确而使剂量计样品报废，断续工作的空压机产生不稳定的气压偶有衰减片不在“上端位置”被检测到；空气压缩机发出美妙动人音符是实验室充满无限生机的象征，仅春节长假实验室陷入死一般的寂静。

然而，射线穿过衰减器的衰减片时，会出现康普顿散射现象，从而使得射线的发散角增大。

本实用新型的目的：提供一种剂量当量仪自动测试/校准/检定装置完成很难用人工实现的测量任务，主要用于对辐射防护用周围剂量当量仪和对个人剂量进行监测用的剂量当量仪进行自动测试/校准/检定。同时可避免意外停电、或断气、或气压不足等使“被动式累积剂量系统”剂量计样品约定值不准确而报废的发生，射线穿过衰减器的衰减片时，会出现康普顿散射现象，从而使得射线的发散角增大，通过在射线衰减单元后加装准直器（ZZQ），减小发散角增大带来的附加影响。

实用新型内容

剂量当量仪自动测试校准检定装置，包括承载台单元、辐射单元、射线衰减单元、剂量当量仪单元、图像采集单元、接口单元和主处理单元；

所述承载台单元中包括承载台、电动小车和轨道，承载台放置在电动小车上，电动小车在轨道上，轨道与射线平行，电动小车的驱动控制线和状态信号反馈线连接到接口单元，剂量当量仪放置在承载台上,其参考点与测试点重合且参考方向符合规定；

术语“参考点”、“测试点”和“参考方向”与国家标准和检定规程中定义一致。

承载台单元通过改变测试点与辐射源之间的距离获得不同的剂量率。

所述辐射单元中包括辐射控制器和辐射源；辐射控制器与接口单元连接，接收主处理单元的命令、返回辐射单元状态；辐射控制器120与辐射源连接，完成主处理单元的“照射”、“结束照射”命令；所述辐射源泛指X辐射源,γ辐射源。

所述射线衰减单元设置在辐射源与位于测试点的剂量当量仪之间，辐射源发出的射线经过射线衰减单元后到达位于测试点的剂量当量仪；

所述射线衰减单元包括衰减片模块、驱动模块和通讯模块；

所述衰减片模块包括至少两个衰减片，所述衰减片可水平移动且移动方向垂直于辐射源发出的射线束，衰减片有两个停止位置，衰减片在其中一个停止位置时，辐射源发出的射线束垂直于衰减片表面穿透通过后到达位于测试点的剂量当量仪，即衰减片对射线有“衰减”作用，该停止位置标注为SJ，衰减片在另一个停止位置时，对该射线束中心完全无遮挡，即衰减片无“衰减”作用，该停止位置标注为SJ0；

所述驱动模块包括数量与衰减片数量相同的动力机构，每个衰减片与其中一个动力机构连接，动力机构可驱动衰减片水平移动，衰减片与动力机构之间的连接件位于辐射源到测试点的射线束之外；驱动模块与通讯模块连接并通过通讯模块接收控制命令；

所述通讯模块与接口单元连接，射线衰减单元接收控制命令；作为优选方案无论射线衰减单元中是否设有处理器，均将射线衰减单元的状态信息通过通讯模块传输给主处理单元。

衰减片水平移动的优点在于，意外停电、或断气、或气压不足时不改变衰减片的状态，特别是可避免“被动式累积剂量系统”剂量计样品照射中停电引发的报废。

设计衰减片的厚度和数量时，可以设计使得当所有衰减片处于SJ位置时，衰减器的出射剂量率为安全射剂量率——在测试中使用率较低的低剂量率，充当专利申请号2014206877506《一种用于计量检定的γ射线辐照装置》中“快门”的角色；两个衰减片可用其组合得到3个衰减系数，只使用1个衰减片没有太大实际意义。

所述剂量当量仪单元包含至少一台被测试辐射防护用周围剂量当量仪或个人剂量当量仪，被测试辐射防护用周围剂量当量仪或个人剂量当量仪通称为剂量当量仪，剂量当量仪置于辐射源的均匀辐射场中，剂量当量仪显示器被图像采集单元中至少一台图像采集仪采集图像；

所述图像采集单元中包括至少一台图像采集仪，一台图像采集仪为摄像头或照相机或CCD图像阵列或CMOS图像阵列，图像采集仪与接口单元连接；

图像采集单元中有长焦距图像采集仪、广角图像采集仪等多个图像采集仪完成不同的功能，也采用了不同的接口（如：USB通讯接口、有线以太网接口、无线WIFI接口等）；

所述接口单元包括以太网通讯模块和USB通讯模块；接口单元与主处理单元连接，接口单元与辐射单元连接，接口单元与承载台单元连接，接口单元与图像采集单元连接；

所述主处理单元主要包括处理器、RAM存储器等构成，主处理单元与接口单元连接；主处理单元通过接口单元向辐射单元发送控制命令并接收辐射单元回传的状态信息；主处理单元通过接口单元向承载台单元发送控制命令并接收承载台单元回传的状态信息；主处理单元通过接口单元接收图像采集单元上传的图像数据，存储并处理这些图像数据。

进一步，所述射线衰减单元还包括限位检测模块，限位检测模块对衰减片移动的极限位置设有限位检测传感器；

在射线衰减单元中设有处理器时，限位检测传感器的数据可直接传输给该处理器，也可通过射线衰减单元的通讯模块传输给主处理单元；

优选地：无论射线衰减单元中是否设有处理器，均将限位检测传感器的数据通过射线衰减单元的通讯模块传输给主处理单元。

限位检测传感器可克服磁栅位置检测模块和角编码器模块因停电或数据故障导致实际位置失准的问题，并可用于监督磁栅位置检测模块、角编码检测系统的数据以及修正位置失准后的数据，大大提高了衰减片移动的可靠性。

进一步，所述射线衰减单元还包括磁栅位置检测模块，所述磁栅位置检测模块包括磁栅和相应的磁栅读出器，衰减片与磁栅位置检测模块连接。

磁栅位置检测模块用于检测衰减片的移动位置，因而可使用变速移动衰减片，不仅可避免衰减片停留在中间位置，而且还可以计算出衰减片水平移动的极限位置。并可用于监督角编码器模块的可靠性以及限位检测传感器的有效性。

优选地：磁栅读出器固定安装，磁栅与衰减片一起移动。也可磁栅读出器与衰减片一起移动，磁栅固定安装。

在射线衰减单元中设有处理器时，磁栅读出器的数据可直接传输给该处理器，也可通过射线衰减单元的通讯模块传输给主处理单元；

优选地：无论射线衰减单元中是否设有处理器，均将磁栅读出器的数据通过射线衰减单元的通讯模块传输给主处理单元。

进一步，所述动力机构为电机，电机轴与衰减片移动方向垂直。

衰减片被其对应的电机轴上的齿轮驱动而水平移动，电机轴与衰减片移动方向垂直以便“应急”模块可以移动衰减片；一台电机可以是步进电机、伺服电机、变频电机、直流电机以及交流电机之一；多台电机可以不同种类。

进一步，所述射线衰减单元还包括角编码器模块，角编码器模块与动力机构或衰减片连接。

优选地：角编码器与电机同轴，甚至一体。也可以将衰减片的移动转变为转轴转动从而实现角编码器与衰减片连接。

角编码器首要用于监测电机的转动状态，其次检测衰减片的水平位置，避免衰减片停留的中间位置，还可以计算出衰减片水平移动的极限位置。并可用于监督磁栅位置检测模块的可靠性以及限位检测传感器的有效性。

在射线衰减单元中设有处理器时，角编码器的数据可直接传输给该处理器，也可通过射线衰减单元的通讯模块传输给主处理单元；

优选地：无论射线衰减单元中是否设有处理器，均将角编码器的数据通过射线衰减单元的通讯模块传输给主处理单元。

进一步，所述射线衰减单元还包括“应急”模块，衰减片与“应急”模块连接，以便通过“应急”模块改变衰减片的位置，在“应急”模块处于“锁闭”状态时，使衰减片处于SJ位置，且动力单元无法使该衰减片离开SJ位置。

衰减片与“应急”模块的连接机构可以为钢丝，以便停电或衰减器的驱动模块失灵时在控制室就可改变衰减片的位置。

为了降低工程的复杂性，衰减系数较小的衰减片可以不与“应急”模块中“锁闭”机构装置连接。

在射线衰减单元中设有处理器时，“应急”模块的状态反馈信号可直接传输给该处理器，也可通过射线衰减单元的通讯模块传输给主处理单元。

优选地：无论射线衰减单元中是否设有处理器，均将“应急”模块的状态反馈信号通过射线衰减单元的通讯模块传输给主处理单元。

所述“应急”模块包括控制室“锁闭”机构和门连锁“锁闭”机构；

控制室通过“锁闭”机构可使“应急”模块连接的衰减片处于SJ位置——即“锁闭”状态，该“锁闭”机构第一选项为不依赖于电能的机械执行结构，其次为可辅以电动执行机构且无论是否停电均不影响第一选项的执行；

例如：衰减片通过钢丝连接到控制室的“锁闭”旋柄，“锁闭”时通过旋柄收紧钢丝，使衰减片被强制拉到SJ位置，且旋柄上设有止回机构防止收紧钢丝被自动释放；

供人员进出的门处于非关闭状态时，与衰减片连接的钢丝被收紧，使衰减片处于SJ位置——即“锁闭”状态，该“锁闭”机构第一选项为不依赖于电能的机械执行结构，其次为可辅以电动执行机构且无论是否停电均不影响第一选项的执行；

控制室“锁闭”机构与门连锁“锁闭”机构互不影响对方执行“锁闭”功能。

更进一步，所述的剂量当量仪自动测试校准检定装置，在射线衰减单元与位于测试点的剂量当量仪之间安装有准直器，辐射源发出的射线经过射线衰减单元后进入准直器入口，经准直器出口后到达测试点，辐射源和测试点均位于准直器光路中心轴上；

所述准直器的光路沿中心轴对称，限光束孔为圆心通过准直器的中心轴的圆形孔，准直器入口直径小于出口直径。

射线穿过衰减器的衰减片时，会出现康普顿散射现象，从而使得射线的发散角增大；通过在射线衰减单元后加装准直器，减小发散角增大带来的附加影响。

进一步，所述的剂量当量仪自动测试校准检定装置，剂量当量仪单元中至少2台剂量当量仪同时照射，每台剂量当量仪的显示器被图像采集单元中至少一台图像采集仪采集指示值的图像。

通过使用多台剂量当量仪同时照射可实现批量测试/校准/检定，进一步提高检测效率；

在批量测试/校准/检定时，对剂量当量仪参考方向符合规定后，为了能对不同方向显示器的被测试仪器同时检测，因而图像采集单元中图像采集仪数量不止一台；

更进一步，所述的剂量当量仪自动测试校准检定装置，至少2台剂量当量仪同时照射时，其中一台为监督剂量当量仪。

通过将监督剂量当量仪同时置于辐射中，可旁证检测的可靠性。

进一步，所述接口单元还包括：232通讯模块，422通讯模块，485通讯模块，光纤通讯模块，PCI接口模块，PCI-E接口模块，Wi-Fi通讯模块。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

（1）本实用新型主要用于对辐射防护用周围剂量当量仪和对个人剂量进行监测用的剂量当量仪进行自动测试/校准/检定，提供了一种很难用人工完成的测量装置，避免人工检测存在的工作强度大、效率低等问题，可不分节假日24小时连续不间断地对同一组样品进行测试，提高检测效率并对测量结果留有可复查的客观证据；

（2）过使用多台剂量当量仪同时照射可实现批量测试/校准/检定，进一步提高检测效率；通过使用多台图像采集仪，在批量测试/校准/检定时，对剂量当量仪显示器位于不同方向的被测试仪器同时检测成为可能，对每台剂量当量仪的显示器刻意用冗余使用多台图像采集仪从不同角度来采集指示值的图像，减少因显示器中出现反光使指示值的判读出现困难的几率；

（3）通过将监督剂量当量仪同时置于辐射中，可旁证检测的可靠性；

（4）水平移动的衰减片可避免意外停电、或断气、或气压不足等使“被动式累积剂量系统”剂量计样品约定值不准确而报废的发生；

（5）通过在射线衰减单元后加装准直器（ZZQ），减小发散角增大带来的附加影响。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1 本实用新型的系统结构示意图。

图2 按《GB/T 13161—2015》估算的照射剂量点和总照射时间（小时）。

图3 为本实用新型测试剂量当量仪在不同位置对不同衰减片的响应的示意图。

图4a 为利用本装置连续测量衰减片的得到的数据的示意图；图4b 为本实用新型测试不同衰减片的衰减系数随位置和厚度的关系曲线的示意图。

图5 为本实用新型测试衰减片(S0)随位置辐射剂量数据的符合平方反比规律推算出辐射源位置的示意图。

图6 为本实用新型测试衰减片(S3)随位置辐射剂量数据的符合平方反比规律推算出辐射源位置的示意图。

图7 为射线衰减单元结构示意图。

图8 为射线衰减单元中射线衰片的示意图。

图9 为衰减片及驱动和状态检测结构示意图。

图10 为将衰减片连接到开门“锁闭”和手动“锁闭”的结构示意图。

图11 为开门连锁“锁闭”结构示意图。

图12 为射线衰减单元与测试点之间安装准直器（ZZQ）的示意图。

图13 为使用前置准直器、射线衰减单元和准直器（ZZQ）的示意图。

图14 为用2台图像采集仪同时测试4台显示器与射线入射方向垂直的个人剂量当量仪的示意图。

图15 为用3台图像采集仪同时测试4台个人剂量当量仪，其显示器与射线入射方不一致时的示意图。

图16 为本实用新型实施例4接口单元的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1所示，剂量当量仪自动测试校准检定装置，包括以下部件：承载台单元、辐射单元、射线衰减单元、剂量当量仪单元、图像采集单元、接口单元和主处理单元。

所述承载台单元中包括承载台、电动小车和轨道，承载台放置在电动小车上，电动小车在轨道上，轨道与射线平行，电动小车的驱动控制线和状态信号反馈线连接到接口单元，剂量当量仪放置在承载台上,其参考点与测试点重合且参考方向符合规定。

术语“参考点”、“测试点”和“参考方向”与国家标准和检定规程中定义一致。

承载台单元通过改变测试点与辐射源之间的距离获得不同的剂量率。

所述辐射单元中包括辐射控制器和辐射源；辐射控制器与接口单元连接，接收主处理单元的命令、返回辐射单元状态；辐射控制器与辐射源连接，完成主处理单元的“照射”、“结束照射”命令；所述辐射源泛指X辐射源,γ辐射源。

所述射线衰减单元设置在辐射源与位于测试点的剂量当量仪之间，辐射源发出的射线经过射线衰减单元后到达位于测试点的剂量当量仪。

所述射线衰减单元包括衰减片模块、驱动模块和通讯模块。

所述衰减片模块包括至少两个衰减片，图7和8中用“衰减片1”“衰减片2”……“衰减片n”表示，所述衰减片可水平移动且移动方向垂直于辐射源发出的射线束，图8中分别用“衰减片移动方向”和“射束方向”表示，衰减片有两个停止位置，衰减片在其中一个停止位置时，辐射源发出的射线束垂直于衰减片表面穿透通过后到达位于测试点的剂量当量仪，即衰减片对射线有“衰减”作用，该停止位置图8中标注为SJ，衰减片在另一个停止位置时，对该射线束中心完全无遮挡，即衰减片无“衰减”作用，该停止位置图8中标注为SJ0。

所述驱动模块包括数量与衰减片数量相同的动力机构，每个衰减片与其中一个动力机构连接，动力机构可驱动衰减片水平移动，衰减片与动力机构之间的连接件位于辐射源到测试点的射线束之外；驱动模块与通讯模块连接并通过通讯模块接收控制命令。

所述通讯模块与接口单元连接，射线衰减单元接收控制命令；作为优选方案无论射线衰减单元中是否设有处理器，均将射线衰减单元的状态信息通过通讯模块传输给主处理单元。

衰减片水平移动的优点在于，意外停电、或断气、或气压不足时不改变衰减片的状态，特别是可避免“被动式累积剂量系统”剂量计样品照射中停电引发的报废。

设计衰减片的厚度和数量时，可以设计使得当所有衰减片处于SJ位置时，衰减器的出射剂量率为安全射剂量率——在测试中使用率较低的低剂量率，充当专利申请号2014206877506《一种用于计量检定的γ射线辐照装置》中“快门”的角色；两个衰减片可用其组合得到3个衰减系数，只使用1个衰减片没有太大实际意义。

衰减片在图8中标注为SJ0位置停止时，对该射线束中心完全无遮挡——若此时以增大体积为代价，可以设计为准直器的一部分，例如衰减片为薄片时，可以此时成为限光环或散射捕获槽，衰减片为厚片时，此时可以成为限光环和散射捕获槽的组合体。

所述剂量当量仪单元包含至少一台被测试辐射防护用周围剂量当量仪或个人剂量当量仪，被测试辐射防护用周围剂量当量仪或个人剂量当量仪通称为剂量当量仪，剂量当量仪置于辐射源的均匀辐射场中，图1中辐射源的射线照射到剂量当量仪，剂量当量仪显示器被图像采集单元中至少一台图像采集仪采集图像；即图1中用剂量当量仪的“指示值图像”传递给图像采集仪表示；所述图像采集单元中包括至少一台图像采集仪，一台图像采集仪为摄像头或照相机或CCD图像阵列或CMOS图像阵列，图像采集仪与接口单元连接。

图像采集单元中有长焦距图像采集仪、广角图像采集仪等多个图像采集仪完成不同的功能，也采用了不同的接口（如：USB通讯接口、有线以太网接口、无线WIFI接口等）。

所述接口单元包括以太网通讯模块和USB通讯模块；接口单元与主处理单元连接，接口单元与辐射单元连接，接口单元与承载台单元连接，接口单元与图像采集单元连接。

所述主处理单元主要包括处理器、RAM存储器等构成，主处理单元与接口单元连接；主处理单元通过接口单元向辐射单元发送控制命令并接收辐射单元回传的状态信息；主处理单元通过接口单元向承载台单元发送控制命令并接收承载台单元回传的状态信息；主处理单元通过接口单元接收图像采集单元上传的图像数据，存储并处理这些图像数据。

进一步，所述的剂量当量仪自动测试校准检定装置，剂量当量仪单元中至少2台剂量当量仪同时照射，每台剂量当量仪的显示器被图像采集单元中至少一台图像采集仪采集指示值的图像。

通过使用多台剂量当量仪同时照射可实现批量测试/校准/检定，进一步提高检测效率；

在批量测试/校准/检定时，对剂量当量仪参考方向符合规定后，为了能对不同方向显示器的被测试仪器同时检测，因而图像采集单元中图像采集仪数量不止一台；

显示器中出现的反光可能使指示值的判读出现困难，因而在耗时巨大的测试中，每台剂量当量仪的显示器刻意用2台图像采集仪从不同角度来采集指示值的图像，因而也要求图像采集单元中图像采集仪数量不止一台；

个人剂量当量仪须安放在一种专门模拟佩戴在人体上的膜体后进行照射，对于显示器与射线入射方向平行的个人剂量当量仪，图像采集仪只能从辐射源方向来采集指示值的图像，为了将该图像采集仪置于辐射场外，该图像采集仪使用长焦距镜头，因而图像采集单元中应有这种图像采集仪配置；

例如：同时测试4台显示器与射线入射方向垂直的个人剂量当量仪时，个人剂量当量仪安放在一种专门模拟佩戴在人体上的膜体后进行照射，一般说来需2台图像采集仪从垂直于射线入射方向的左右两边来分别采集指示值的图像，如图14所示。

又例如：有的个人剂量当量仪显示器与射线入射方向垂直，而有的个人剂量当量仪显示器与射线入射方向平行，若检测中，有3台个人剂量当量仪显示器与射线入射方向垂直，剩余一台位置，但只有个人剂量当量仪显示器与射线入射方向平行，若要节省时间，一般就安排同时进行检测，通常说来需3台图像采集仪，2台图像采集仪从垂直于射线入射方向的左右两边来分别采集指示值的图像，另1台图像采集仪只能从辐射源方向来采集指示值的图像，为了将该图像采集仪置于辐射场外，该图像采集仪使用长焦距镜头，如图15所示。

更进一步，所述的剂量当量仪自动测试校准检定装置，至少2台剂量当量仪同时照射时，其中一台为监督剂量当量仪。

通过将监督剂量当量仪同时置于辐射中，可旁证检测的可靠性。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

（1）本实用新型主要用于对辐射防护用周围剂量当量仪和对个人剂量进行监测用的剂量当量仪进行自动测试/校准/检定，提供了一种很难用人工完成的测量装置，避免人工检测存在的工作强度大、效率低等问题，可不分节假日24小时连续不间断地对同一组样品进行测试，提高检测效率并对测量结果留有可复查的客观证据；

（2）过使用多台剂量当量仪同时照射可实现批量测试/校准/检定，进一步提高检测效率；通过使用多台图像采集仪，在批量测试/校准/检定时，对剂量当量仪显示器位于不同方向的被测试仪器同时检测成为可能，对每台剂量当量仪的显示器刻意用冗余使用多台图像采集仪从不同角度来采集指示值的图像，减少因显示器中出现反光使指示值的判读出现困难的几率；

（3）通过将监督剂量当量仪同时置于辐射中，可旁证检测的可靠性；

（4）水平移动的衰减片可避免意外停电、或断气、或气压不足等使“被动式累积剂量系统”剂量计样品约定值不准确而报废的发生；

（5）通过在射线衰减单元后加装准直器（ZZQ），减小发散角增大带来的附加影响。

实施例2

本实施例的结构与实施例1基本一致，如图9所示，不同之处在于：进一步，所述射线衰减单元还包括限位检测模块，限位检测模块对衰减片移动的极限位置设有限位检测传感器；图9中衰减片移动的两端头极限位置的限位检测传感器用“限位检测1”和“限位检测2”表示。

在射线衰减单元中设有处理器时，限位检测传感器的数据可直接传输给该处理器，也可通过射线衰减单元的通讯模块传输给主处理单元。

优选地：无论射线衰减单元中是否设有处理器，均将限位检测传感器的数据通过射线衰减单元的通讯模块传输给主处理单元。

限位检测传感器可克服磁栅位置检测模块和角编码器模块因停电或数据故障导致实际位置失准的问题，并可用于监督磁栅位置检测模块、角编码器模块的数据以及修正位置失准后的数据，大大提高了衰减片移动的可靠性。

如图9所示，进一步，所述射线衰减单元还包括磁栅位置检测模块，所述磁栅位置检测模块包括磁栅和相应的磁栅读出器，衰减片与磁栅位置检测模块连接。

磁栅位置检测模块用于检测衰减片的移动位置，因而可使用变速移动衰减片，不仅可避免衰减片停留在中间位置，而且还可以计算出衰减片水平移动的极限位置。并可用于监督角编码器模块的可靠性以及限位检测传感器的有效性。

优选地：磁栅读出器固定安装，磁栅与衰减片一起移动。也可磁栅读出器与衰减片一起移动，磁栅固定安装。

图9中将磁栅与衰减片一起移动，磁栅读出器固定安装。

在射线衰减单元中设有处理器时，磁栅读出器的数据可直接传输给该处理器，也可通过射线衰减单元的通讯模块传输给主处理单元。

优选地：无论射线衰减单元中是否设有处理器，均将磁栅读出器的数据通过射线衰减单元的通讯模块传输给主处理单元。

如图9所示，进一步，所述动力机构为电机，电机轴与衰减片移动方向垂直。

图9中衰减片被其对应的电机轴上的齿轮驱动而水平移动，电机轴与衰减片移动方向垂直以便“应急”模块可以移动衰减片；一台电机可以是步进电机、伺服电机、变频电机、直流电机以及交流电机之一；多台电机可以不同种类。

如图9所示，进一步，所述射线衰减单元还包括角编码器模块，角编码器模块与动力机构或衰减片连接。

优选地：角编码器与电机同轴，甚至一体。也可以将衰减片的移动转变为转轴转动从而实现角编码器与衰减片连接。图9中角编码器与电机同轴示意图。

角编码器首要用于监测电机的转动状态，其次检测衰减片的水平位置，避免衰减片停留的中间位置，还可以计算出衰减片水平移动的极限位置。并可用于监督磁栅位置检测模块的可靠性以及限位检测传感器的有效性。

在射线衰减单元中设有处理器时，角编码器的数据可直接传输给该处理器，也可通过射线衰减单元的通讯模块传输给主处理单元。

优选地：无论射线衰减单元中是否设有处理器，均将角编码器的数据通过射线衰减单元的通讯模块传输给主处理单元。

如图10、图11所示，进一步，所述射线衰减单元还包括“应急”模块，衰减片与“应急”模块连接，以便通过“应急”模块改变衰减片的位置，在“应急”模块处于“锁闭”状态时，使衰减片处于SJ位置，且动力单元无法使该衰减片离开SJ位置。

衰减片与“应急”模块的连接机构可以为钢丝，以便停电或衰减器的驱动模块失灵时在控制室就可改变衰减片的位置。

为了降低工程的复杂性，衰减量较小的薄衰减片可以不与“应急”模块中“锁闭”机构装置连接。

在射线衰减单元中设有处理器时，“应急”模块的状态反馈信号可直接传输给该处理器，也可通过射线衰减单元的通讯模块传输给主处理单元。

优选地：无论射线衰减单元中是否设有处理器，均将“应急”模块的状态反馈信号通过射线衰减单元的通讯模块传输给主处理单元。

所述“应急”模块包括控制室“锁闭”机构和门连锁“锁闭”机构。

控制室通过“锁闭”机构可使“应急”模块连接的衰减片处于SJ位置——即“锁闭”状态，该“锁闭”机构第一选项为不依赖于电能的机械执行结构，其次为可辅以电动执行机构且无论是否停电均不影响第一选项的执行。

例如：衰减片通过钢丝连接到控制室的“锁闭”旋柄，“锁闭”时通过旋柄收紧钢丝，使衰减片被强制拉到SJ位置，且旋柄上设有止回机构防止收紧钢丝被自动释放。

供人员进出的门处于非关闭状态时，与衰减片连接的钢丝被收紧，使衰减片处于SJ位置——即“锁闭”状态，该“锁闭”机构第一选项为不依赖于电能的机械执行结构，其次为可辅以电动执行机构且无论是否停电均不影响第一选项的执行。

控制室“锁闭”机构与门连锁“锁闭”机构互不影响对方执行“锁闭”功能。在图10所示的示意图中，控制室“锁闭”机构通过“钢丝A”连接到“1拖N构件”，而门连锁“锁闭”机构通过“钢丝B”也连接到“1拖N构件”,“钢丝A”和“钢丝B”就不会影响对方被收紧功能。

如图10所示，衰减片通过钢丝连接到“1拖N构件”的“拉力弹簧”上，该“拉力弹簧”仅在“锁闭”状态时起作用，用于弥补衰减片被钢丝拉到SJ位置时钢丝长度的差异。

当“应急”模块处于“锁闭”状态时，“1拖N构件”通过钢丝将衰减片拉到SJ位置，同时“1拖N构件”的位置状态被图10中“锁闭检测”传感器识别；当“应急”模块处于“释放”状态时，图10中“释放复位弹簧”起作用，将“1拖N构件”拉回到“释放”位置，同时该“1拖N构件”的位置状态被图10中“释放检测”传感器识别；通过同时使用“锁闭检测”传感器和“释放检测”传感器可更有效地识别出“1拖N构件”是否处在异常位置，从而判断“应急”模块是否异常。

如图11所示，门连锁“锁闭”机构在门处于非关闭状态时，在“锁闭”拉力弹簧的作用下，与衰减片连接的钢丝被“收线轮”收紧，使衰减片处于SJ位置；同时，转动杠杆的位置被“位置检测1”传感器和“位置检测2”传感器识别，通过同时使用“位置检测1”传感器和“位置检测2”传感器，可更有效地识别出门连锁“锁闭”机构的异常状态。图10中同时标注了“关门方向”和“锁闭收线方向”。

如图3所示，利用本装置对4台某型号的个人剂量当量仪(分别标注为：PRM1、PRM2、PRM3和PRM4)和另外1台某型号的个人剂量当量仪(标注为：GM)对4个衰减片(S0、S1、S2和S3)进行不同位置（WZ1、WZ2、WZ3、WZ4和WZ5）处剂量当量响应及重复性测试，为了对比相同条件下PRM与GM指示值的差异，用重复性监督差异——即：作为差异显著性的判断依据，同时将4台PRM个人剂量当量仪与GM个人剂量当量仪进行照射，用1台图像采集仪对4台PRM个人剂量当量仪采集指示值的图像，另用1台图像采集仪对GM个人剂量当量仪采集指示值的图像并顺带将部分PRM个人剂量当量仪指示值的图像也采集上。

由图3中可以得到，对于S0衰减片，在不同位置处4台PRM剂量当量仪与GM剂量当量仪具有相近的校准系数；而对S1、S2和S3衰减片，在不同位置处4台PRM剂量当量仪的校准系数发生了明显变化，但校准系数相互之间的排列顺序无变化，校准系数的排列顺序从高到低仍然按PRM1、PRM2、PRM3和PRM4顺序排列；而GM剂量当量仪的校准系数变化不明显。

利用本装置连续120小时测量8个衰减片(S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7)在不同位置（WZ1、WZ2、WZ3、WZ4和WZ5）的得到的850个数据的示意图，如图4a所示，数据在1附近时的重复性涨落较大，而低于1时无实际应用价值。

如图4b所示，利用本装置测量得到衰减片的衰减系不是常数，而是位置和厚度的函数。以3个衰减片(S1、S2和S3)相在同位置处相对于衰减片(S0)的衰减量作为衰减系数，且将不同位置（WZ1、WZ2、WZ3、WZ4和WZ5）处的衰减系数对位置（WZ1）作归一化处理，从图4b可知：相对位置（WZ1），对于每一个衰减片位置增大时衰减量增大，相同位置处衰减片厚度越大，衰减量更进一步增大，其中：薄衰减片(S1)在位置（WZ5）相对位置（WZ1）衰减量增加大约5%，厚衰减片(S3)在位置（WZ5）相对位置（WZ1）衰减量增加大约10%。

如图5和图6所示，利用本装置测量4个衰减片(S0、S1、S2和S3)在不同位置（WZ1、WZ2、WZ3、WZ4和WZ5）处辐射剂量数据的平方反比规律，虽然辐射源与（WZ1）位置的实际距离是固定且可以测量的，但在计算时仍通过假设性地修改辐射源与（WZ1）位置的距离数据后，可以使衰减片(S0)在不同位置（WZ1、WZ2、WZ3、WZ4和WZ5）处的辐射剂量数据的拟合曲线符合平方反比规律，即：拟合曲线的幂为-2且R平方值为1；此时衰减片(S1、S2和S3)在不同位置（WZ1、WZ2、WZ3、WZ4和WZ5）处的辐射剂量数据的拟合曲线不完全符合平方反比规律，衰减片厚度越大，拟合曲线的负幂的绝对值越大，R平方值也随衰减片厚度增大而有减小的趋势，此时衰减片(S3)在不同位置（WZ1、WZ2、WZ3、WZ4和WZ5）处的辐射剂量数据的拟合曲线幂为-2.0922，拟合曲线的R平方值为0.9998。4个衰减片(S0、S1、S2和S3)在不同位置（WZ1、WZ2、WZ3、WZ4和WZ5）处辐射剂量数据的拟合曲线的公式以及R平方值见图5右上角。

可以修改辐射源与（WZ1）位置的距离数据使得任意衰减片的在不同位置（WZ1、WZ2、WZ3、WZ4和WZ5）处辐射剂量数据的拟合曲线符合平方反比规律。

如图6所示，修改变辐射源与（WZ1）位置的距离数据后，使衰减片(S3)在不同位置（WZ1、WZ2、WZ3、WZ4和WZ5）处的辐射剂量数据的拟合曲线符合平方反比规律，此时衰减片(S0)在不同位置（WZ1、WZ2、WZ3、WZ4和WZ5）处的辐射剂量数据的拟合曲线幂为-1.9117，拟合曲线的R平方值为0.9999。4个衰减片(S0、S1、S2和S3)在不同位置（WZ1、WZ2、WZ3、WZ4和WZ5）处辐射剂量数据的拟合曲线的公式以及R平方值见图6右上角。

实施例3

在上述实施例的基础上，如图12和图13所示，进一步，所述的剂量当量仪自动测试校准检定装置，在射线衰减单元与位于测试点的剂量当量仪之间安装有准直器，图12和图13中标注为“ZZQ”,辐射源发出的射线经过射线衰减单元后进入准直器入口，经准直器出口后到达测试点，辐射源和测试点均位于准直器光路中心轴上。

所述准直器的光路沿中心轴对称，限光束孔为圆心通过准直器的中心轴的圆形孔，准直器入口直径小于出口直径。

图13中将辐射源与射线衰减单元之间“准直器”标注为“前置准直器”，然后再在射线衰减单元与位于测试点的剂量当量仪之间安装有准直器“ZZQ”。

射线穿过衰减器的衰减片时，会出现康普顿散射现象，从而使得射线的发散角增大；通过在射线衰减单元后加装准直器，减小发散角增大带来的附加影响。

实施例4

本实施例的结构与实施例1基本一致，如图13所示，不同之处在于：所述接口单元还包括：RS232通讯模块，422通讯模块，485通讯模块，光纤通讯模块，PIC接口模块，PCI-E接口模块，Wi-Fi通讯模块，蓝牙通讯模块。

在本剂量当量仪自动测试/校准/检定装置中可以连接和需要连接的传感器种类繁多，机型各异，与主处理单元的通讯方式也各种各样（既有采用有线方式传输，又有采用无线方式传送），为了适应数据采集装置的各种情况，接口单元中设置有灵活多变的多种模块组合，使主处理单元可灵活地与传感器通讯。

例如：

用PIC接口模块和RS232通讯模块、422通讯模块、485通讯模块、USB2.0接口模块、10M/100M/1000M以太网接口模块、Wi-Fi通讯模块就可组合得到RS232、422、485、USB2.0接口、10M/100M/1000M以太网接口、Wi-Fi通讯功能；具体地：以SYSBASE 1058为核心部件就可实现PCI到8个RS232串口/422/485，以Renesas D720101为核心部件就可实现PCI到5个USB2.0接口，以TG-3269C为核心部件就可实现PCI到10M/100M/1000M以太网接口，以WN851N300M无线PCI网卡为核心部件可实现PCI到Wi-Fi通讯功能。

用PIC-e接口模块和RS232通讯模块、422通讯模块、485通讯模块、USB2.0/USB3.0接口模块、10M/100M/1000M以太网接口模块、Wi-Fi通讯模块就可组合得到RS232、422、485、USB2.0/USB3.0接口、10M/100M/1000M以太网接口、Wi-Fi通讯功能；具体地：用以MosChipMCS99100为核心部件就可实现PCI-e到2个串口/422/485，以EJ188高性能芯片为核心部件就可实现PCI-e到4个USB3.0接口（兼容USB2.0）；以intel82546芯片为核心部件就可实现PCI到10M/100M/1000M以太网接口；以WDN7280 1900M双频无线PCI-e网卡（2.4G 600M+5G1300M）为核心部件可实现PCI-e到Wi-Fi通讯功能。

用USB接口模块和RS232通讯模块、422通讯模块、485通讯模块、Wi-Fi通讯模块、蓝牙通讯模块、USB接口也可组合得到RS232、422、485、Wi-Fi通讯、蓝牙通讯以及多个USB接口；具体地：用以FDTI芯片为核心部件就可实现USB接口到8/16个串口/422/485，以WN726N免驱版外置天线USB无线网卡为核心部件就可实现USB接口到Wi-Fi通讯功能，以USB蓝牙适配器4.0版为核心部件就可实现USB接口到蓝牙通讯功能，以TL-UG313为核心部件就可实现将USB接口扩展到4口以及USB3.0转网线接口功能。

用以太网接口模块和RS232通讯模块、422通讯模块、485通讯模块、Wi-Fi通讯模块、以太网模块也可组合得到RS232、422、485、Wi-Fi通讯以及多个以太网接口；具体地：以USR-N540为核心部件就可实现以太网接口到4个串口/422/485；以极其昂贵的WVR4300L多WAN口5G三频上网行为管理千兆企业级无线路由器为核心部件就可实现以太网接口到Wi-Fi通讯功能，以SG6428Q 24口千兆+4口万兆可堆叠三层网管交换机为核心部件就可实现以太网接口扩展。

用RS232通讯模块与422通讯模块、485通讯模块组合也可得到422、485接口；以DCP-3202为核心部件实现从RS232到422/485通讯模块。

更为重要的：用RS232通讯模块、光纤通讯模块、RS232通讯模块组成带光隔离的RS232接口；用422通讯模块、光纤通讯模块、422通讯模块组成带光隔离的422接口；用485通讯模块、光纤通讯模块、485通讯模块组成带光隔离的485接口。

数量众多的传感器测量模块的通讯线路中全部插入相应的光纤通讯模块将各自独立地隔离开，避免相互交叉干扰，而且数量众多的动力执行机构的通讯线路中也全部插入相应的光纤通讯模块将各自独立地隔离开，避免相互交叉干扰。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、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，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.剂量当量仪自动测试校准检定装置，其特征在于：包括承载台单元、辐射单元、射线衰减单元、剂量当量仪单元、图像采集单元、接口单元和主处理单元；

所述承载台单元中包括承载台、电动小车和轨道，承载台放置在电动小车上，电动小车在轨道上，轨道与射线平行，电动小车的驱动控制线和状态信号反馈线连接到接口单元，剂量当量仪放置在承载台上,其参考点与测试点重合且参考方向符合规定；

所述辐射单元中包括辐射控制器和辐射源；辐射控制器与接口单元连接，接收主处理单元的命令、返回辐射单元状态；辐射控制器与辐射源连接，完成主处理单元的“照射”、“结束照射”命令；

所述射线衰减单元设置在辐射源与位于测试点的剂量当量仪之间，辐射源发出的射线经过射线衰减单元后到达位于测试点的剂量当量仪；

所述射线衰减单元包括衰减片模块、驱动模块和通讯模块；

所述衰减片模块包括至少两个衰减片，所述衰减片可水平移动且移动方向垂直于辐射源发出的射线束，衰减片有两个停止位置，衰减片在其中一个停止位置时，辐射源发出的射线束垂直于衰减片表面穿透通过后到达位于测试点的剂量当量仪，即衰减片对射线有“衰减”作用，该停止位置标注为SJ，衰减片在另一个停止位置时，对该射线束中心完全无遮挡，即衰减片无“衰减”作用，该停止位置标注为SJ0；

所述驱动模块包括数量与衰减片数量相同的动力机构，每个衰减片与其中一个动力机构连接，动力机构可驱动衰减片水平移动，衰减片与动力机构之间的连接件位于辐射源到测试点的射线束之外；驱动模块与通讯模块连接并通过通讯模块接收控制命令；

所述通讯模块与接口单元连接，射线衰减单元接收控制命令；

所述剂量当量仪单元包含至少一台被测试辐射防护用周围剂量当量仪或个人剂量当量仪，被测试辐射防护用周围剂量当量仪或个人剂量当量仪通称为剂量当量仪，剂量当量仪置于辐射源的均匀辐射场中，剂量当量仪显示器被图像采集单元中至少一台图像采集仪采集图像；

所述图像采集单元中包括至少一台图像采集仪，一台图像采集仪为摄像头或照相机或CCD图像阵列或CMOS图像阵列，图像采集仪与接口单元连接；

所述接口单元包括以太网通讯模块和USB通讯模块，接口单元与主处理单元连接，接口单元与辐射单元连接，接口单元与承载台单元连接，接口单元与图像采集单元连接；

所述主处理单元主要包括处理器、RAM存储器构成，主处理单元与接口单元连接；主处理单元通过接口单元向辐射单元发送控制命令并接收辐射单元回传的状态信息；主处理单元通过接口单元向承载台单元发送控制命令并接收承载台单元回传的状态信息；主处理单元通过接口单元接收图像采集单元上传的图像数据，存储并处理这些图像数据。

2.根据权利要求1所述的剂量当量仪自动测试校准检定装置，其特征在于：射线衰减单元还包括限位检测模块，限位检测模块对衰减片移动的极限位置设有限位检测传感器。

3.根据权利要求1所述的剂量当量仪自动测试校准检定装置，其特征在于：射线衰减单元还包括磁栅位置检测模块，所述磁栅位置检测模块包括磁栅和相应的磁栅读出器；衰减片与磁栅位置检测模块连接。

4.根据权利要求1所述的剂量当量仪自动测试校准检定装置，其特征在于：动力机构为电机，电机轴与衰减片移动方向垂直。

5.根据权利要求1所述的剂量当量仪自动测试校准检定装置，其特征在于：射线衰减单元还包括角编码器模块，角编码器模块与衰减片或动力机构连接。

6.根据权利要求1所述的剂量当量仪自动测试校准检定装置，其特征在于：射线衰减单元还包括“应急”模块，衰减片与“应急”模块连接，以便通过“应急”模块改变衰减片的位置，在“应急”模块处于“锁闭”状态时，使衰减片处于SJ位置，且动力单元无法使该衰减片离开SJ位置。

7.根据权利要求1所述的剂量当量仪自动测试校准检定装置，其特征在于：射线衰减单元与位于测试点的剂量当量仪之间安装有准直器，辐射源发出的射线经过射线衰减单元后进入准直器入口，经准直器出口后到达测试点，辐射源和测试点均位于准直器光路中心轴上；

所述准直器的光路沿中心轴对称，限光束孔为圆心通过准直器的中心轴的圆形孔，准直器入口直径小于出口直径。

8.根据权利要求1所述的剂量当量仪自动测试校准检定装置，其特征在于：所述剂量当量仪单元中至少2台剂量当量仪同时照射，每台剂量当量仪的显示器被图像采集单元中至少一台图像采集仪采集指示值的图像。

9.根据权利要求8所述的剂量当量仪自动测试校准检定装置，其特征在于：至少2台剂量当量仪同时照射时，其中一台为监督剂量当量仪。

10.根据权利要求1所述的剂量当量仪自动测试校准检定装置，其特征在于：所述接口单元还包括：232通讯模块，422通讯模块，485通讯模块，光纤通讯模块，PCI接口模块，PCI-E接口模块，Wi-Fi通讯模块。

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