CN212086069U - 一种g-m计数管用高压电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种G‑M计数管用高压电路，包括变压器T1、换流电路和整流稳压电路，变压器T1的初级线圈上设有抽头并与直流低压电源VCC进行连接，换流电路与变压器T1的初级线圈两端进行连接，用于将直流低压电源VCC的直流低压电通过振荡变换为交流低压电后输入到所述变压器T1的初级线圈，整流稳压电路的输入端与变压器T1的次级线圈进行连接，用于将变压器T1的次级线圈产生的交流高压电进行整流和稳压处理后为G‑M计数管提供高压直流电。本实用新型能有效降低G‑M计数管使用成本。

Description

一种G-M计数管用高压电路

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，具体涉及一种G-M计数管用高压电路。

背景技术

计数管又称核辐射计数器，是一种将入射粒子或射线转换成电脉冲的电子器件，其特点是通过收集在气体中产生的电离电荷来测量核辐射。

盖革计数管或称盖革-缪勒计数管，简称G-M计数管，在以气体电离为基础的各类计数管中，G-M计数管以其历史悠久，性能突出的优点，至今仍是放射性测量和剂量测量中最常用的一种计算管。

常见的G-M计数管，是在一个密封的玻璃管内，中心张紧一根钨丝作为阳极，紧贴玻璃管的内表面装一个金属圆筒作为阴极，玻璃管内充以约10cm汞柱气压的惰性气体，如氩气或氖气。

G-M计数管在工作时，需要在其阳极上施加高压直流电，以在G-M计数管内将形成一个柱状对称电场，现有技术中G-M计数管在工作时，多采用外购高压直流电模块来为G-M计数管的阳极施加高压直流电，这种采用外购高压直流电模块的方式使得G-M计数管的使用成本大大增加。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是：如何提供一种能有效降低G-M计数管使用成本的G-M计数管用高压电路。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种G-M计数管用高压电路，包括变压器T1、换流电路和整流稳压电路，所述变压器T1的初级线圈上设有抽头，所述抽头与直流低压电源VCC进行连接，所述变压器T1的初级线圈匝数小于所述变压器T1的次级线圈匝数，所述换流电路与所述变压器T1的初级线圈两端进行连接，用于将直流低压电源VCC的直流低压电通过振荡变换为交流低压电后输入到所述变压器T1的初级线圈，所述换流电路产生的交流低压电经过所述变压器T1的升压处理后变换为交流高压电，所述整流稳压电路的输入端与所述变压器T1的次级线圈进行连接，用于将所述变压器T1的次级线圈产生的交流高压电进行整流和稳压处理后为G-M计数管提供高压直流电。

本实用新型的工作原理是：本实用新型的G-M计数管用高压电路在工作时，利用换流电路将低压直流电源VCC的低压直流电变换为交流低压电后输入到变压器T1的初级线圈，从而使得在变压器T1内产生变化的磁通，同时由于变压器T1初级线圈匝数小于次级线圈匝数，因此，变压器T1次级线圈上产生的交流电压将大于初级线圈上的交流电压，由此通过变压器T1的升压作用，可以将交流低压电变换为交流高压电，该交流高压电再经过整流稳压电路的整流和稳压后将输出为高压直流电，该高压直流电用于为G-M计数管的阳极提供高压直流电。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过变压器T1、换流电路和整流稳压电路的共同作用，将低压直流电变换为高压直流电给G-M计数管的阳极使用，这种方式与现有技术中直接外购高压直流电模块的方式相比，使用成本大大降低。

优选的，所述换流电路包括电阻R2、电阻R3、二极管V6和三极管V2，所述变压器T1初级线圈的一端与所述三极管V2的集电极连接，所述变压器T1初级线圈的另一端与电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端与所述二极管V6的阳极连接，所述二极管V6的阴极同时与所述三极管V2的基极和所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端接地，所述三极管V2的发射极接地，在所述电阻R2的两端还并联连接有电容C4。

这样，当接通直流低压电源VCC后，直流低压电源VCC的电压通过变压器T1的初级线圈、电阻R2、二极管V6、和电阻R3后，将在三极管V2的基极形成一个正向偏置电压，进而产生激发三极管V2导通的基极电流Ib和集电极电流Ic，此时三极管V2导通。

三极管V2导通后，其集电极电流Ic会逐渐增大，这一逐渐增大的电流流过变压器T1的初级线圈时，将在变压器T1的磁芯内产生变化的磁通Φ，由于变压器T1初级线圈的互感应作用，在变压器T1的初级线圈上便产生了感应电压，这个感应电压又促使三极管V2的基极电流Ib增加，其集电极电流Ic也随之增大，如此反复便进入了强烈的反馈过程。在该反馈过程中，虽然三极管V2的基极电流Ib不断增大，但由于变压器T1初级线圈中的电感阻抗很高，三极管V2的集电极电流Ic不可能马上达到最大值，而三极管V2的基极电流Ib已经超过三极管V2所需要的注入电流（βIb＞Ic），三极管V2进入饱和区，三极管V2饱和时其集电极电流Ic还没有也不可能达到最大数值，这时导通阶段的反馈过程已经结束。

当三极管V2进入饱和区后，三极管V2集电极与发射极之间的管压降Vce≈0，此时直流低压电源VCC几乎全部加在变压器T1的初级线圈上，此时流过变压器T1初级线圈的电流随时间成线性增长，变压器T1的磁通Φ也随之成线性增长；当三极管V2的集电极电流Ic再增长（仍小于βIb）时，变压器T1的磁通接近于饱和，这时变压器T1的磁通随三极管V2的集电极电流Ic的变化率△Φ/△Ic大大降低，瞬间达到Ic=βIb，于是三极管V2退出饱和区。

当Ic=βIb时，三极管V2的集电极与发射极间电阻增大，由此使得基极电流Ib减小，集电极电流Ic也随之减小，当三极管V2的集电极电流Ic减小时，由于变压器T1的耦合作用，使得变压器T1的感应电压出现与原来相反方向的变化，即三极管V2的基极电压逐渐降低，其基极注入电流Ib变小，于是三极管V2迅速截止。

当三极管V2截止后，直流低压电源VCC的电压再次通过变压器T1的初级线圈、电阻R2、二极管V6、和电阻R3后，将在三极管V2的基极形成一个正向偏置电压，进而产生激发三极管V2导通的基极电流Ib和集电极电流Ic，此时三极管V2导通，并不断重复上述过程。

这样，由于三极管V2不断进行着导通→饱和→截止→导通的过程，由此周而复始，就在变压器的T1的初级线圈上形成了连续不断的交流低压脉冲电压，并通过变压器T1的作用在其次级线圈上形成交流高压脉冲电压。

优选的，所述换流电路还包括三极管V4和三极管V5，所述三极管V4的发射极和所述三极管V5的发射极均接地，所述三极管V4的基极和所述三极管V5的基极均与所述二极管V6的阴极连接，所述三极管V4的集电极和所述三极管V5的集电极均与所述三极管V2的集电极连接。

这样，由于G-M计数管是使用在核辐射测量设备上的，因此在其使用环境中也将存在大量对人体会产生伤害的核辐射，通过将三极管V2、三极管V4和三极管V5进行并联连接，当三极管V2、三极管V4和三极管V5其中任意一个或两个损坏时，该换流电路仍然可以正常使用，由此提高了换流电路使用的可靠性，避免了频繁进入到核辐射环境更换换流电路中的器件对人体造成的伤害。

优选的，所述整流稳压电路包括二极管V1、二极管V3、电容C1、电容C3和稳压管V7，所述变压器T1次级线圈的一端同时与所述二极管V1的阳极和所述二极管V3的阴极连接，所述变压器T1次级线圈的另一端同时与所述电容C1的一端和所述电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端接地，所述电容C1的另一端同时与所述二极管V1的阴极和所述稳压管V7的正极输出端连接，所述稳压管V7的正极输出端还用于与G-M计数管的阳极连接，所述二极管V3的阳极接地，所述稳压管V7的负极输出端接地。

这样，由变压器T1次级线圈产生的交流高压脉冲电压，当次级线圈与二极管V1阳极连接的一端为正时，该电压通过二极管V1整流后对电容器C1进行充电并返回到次级线圈的另一端形成一个闭合环路，此时在电容C1上将得到一个较为平滑的直流电压E0 ；当次级线圈与二极管V1阳极连接的一端为负时，该电压又经二极管V3整流后对电容器C3进行充电并返回到次级线圈的另一端，此时在电容C3上又得到一个较为平滑的直流电压E0，而在电容C1上通过电压的叠加就得到了二倍E0值，由此实现了二倍压整流过程，该电压再经过稳压管V7的稳压后供G-M计数管使用。

优选的，所述整流稳压电路还包括电阻R1，所述电阻R1的一端与所述稳压管V7的正极输出端连接，所述电阻R1的另一端与所述二极管V1的阴极连接。

这样，通过设置电阻R1，用于对整流稳压电路进行限流，由此避免了整流稳压电路中过大的电流对稳压管造成的损坏。

优选的，所述整流稳压电路还包括电容C2，所述电容C2的一端与所述稳压管V7的正极输出端连接，所述电容C2的另一端接地。

这样，通过设置电容C2，电容C2能进一步进行滤波，由此保证了整流效果。

优选的，所述二极管V1、所述二极管V3、所述电容C1、所述电容C2和所述电容C3的反向耐压值均大于1kV。

这样，由于变压器T1次级线圈输入到整流稳压电路中电压较高，故而整流稳压电路中的各元器件需要具有较大的反向耐压值，以保证各元器件的正常稳定工作。

附图说明

图1为本实用新型G-M计数管用高压电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如附图1所示，一种G-M计数管用高压电路，包括变压器T1、换流电路和整流稳压电路，所述变压器T1的初级线圈上设有抽头，所述抽头与直流低压电源VCC进行连接，所述变压器T1的初级线圈匝数小于所述变压器T1的次级线圈匝数，所述换流电路与所述变压器T1的初级线圈两端进行连接，用于将直流低压电源VCC的直流低压电通过振荡变换为交流低压电后输入到所述变压器T1的初级线圈，所述换流电路产生的交流低压电经过所述变压器T1的升压处理后变换为交流高压电，所述整流稳压电路的输入端与所述变压器T1的次级线圈进行连接，用于将所述变压器T1的次级线圈产生的交流高压电进行整流和稳压处理后为G-M计数管提供高压直流电。

本实用新型的工作原理是：本实用新型的G-M计数管用高压电路在工作时，利用换流电路将低压直流电源VCC的低压直流电变换为交流低压电后输入到变压器T1的初级线圈，从而使得在变压器T1内产生变化的磁通，同时由于变压器T1初级线圈匝数小于次级线圈匝数，因此，变压器T1次级线圈上产生的交流电压将大于初级线圈上的交流电压，由此通过变压器T1的升压作用，可以将交流低压电变换为交流高压电，该交流高压电再经过整流稳压电路的整流和稳压后将输出为高压直流电，该高压直流电用于为G-M计数管的阳极提供高压直流电。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过变压器T1、换流电路和整流稳压电路的共同作用，将低压直流电变换为高压直流电给G-M计数管的阳极使用，这种方式与现有技术中直接外购高压直流电模块的方式相比，使用成本大大降低。

在本实施例中，所述换流电路包括电阻R2、电阻R3、二极管V6和三极管V2，所述变压器T1初级线圈的一端与所述三极管V2的集电极连接，所述变压器T1初级线圈的另一端与电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端与所述二极管V6的阳极连接，所述二极管V6的阴极同时与所述三极管V2的基极和所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端接地，所述三极管V2的发射极接地，在所述电阻R2的两端还并联连接有电容C4。

这样，当接通直流低压电源VCC后，直流低压电源VCC的电压通过变压器T1的初级线圈、电阻R2、二极管V6、和电阻R3后，将在三极管V2的基极（即A点）形成一个正向偏置电压，进而产生激发三极管V2导通的基极电流Ib和集电极电流Ic，此时三极管V2导通。

三极管V2导通后，其集电极电流Ic会逐渐增大，这一逐渐增大的电流流过变压器T1的初级线圈时，将在变压器T1的磁芯内产生变化的磁通Φ，由于变压器T1初级线圈的互感应作用，在变压器T1初级线圈的1脚和2脚之间、3脚和4脚之间便产生了感应电压，这个感应电压又促使三极管V2的基极电流Ib增加，其集电极电流Ic也随之增大，如此反复便进入了强烈的反馈过程。在该反馈过程中，虽然三极管V2的基极电流Ib不断增大，但由于变压器T1初级线圈中的电感阻抗很高，三极管V2的集电极电流Ic不可能马上达到最大值，而三极管V2的基极电流Ib已经超过三极管V2所需要的注入电流（βIb＞Ic），三极管V2进入饱和区，三极管V2饱和时其集电极电流Ic还没有也不可能达到最大数值，这时导通阶段的反馈过程已经结束。

当三极管V2进入饱和区后，三极管V2集电极与发射极之间的管压降Vce≈0，此时直流低压电源VCC几乎全部加在变压器T1的初级线圈上，此时流过变压器T1初级线圈的电流随时间成线性增长，变压器T1的磁通Φ也随之成线性增长。当三极管V2的集电极电流Ic再增长（仍小于βIb）时，变压器T1的磁通接近于饱和，这时变压器T1的磁通随三极管V2的集电极电流Ic的变化率△Φ/△Ic大大降低，瞬间达到Ic=βIb，于是三极管V2退出饱和区（由于变压器T1磁饱和的出现，使三极管V2维持饱和的时间缩短）。

当Ic=βIb时，三极管V2的集电极与发射极间电阻增大，由此使得基极电流Ib减小，集电极电流Ic也随之减小，当三极管V2的集电极电流Ic减小时，由于变压器T1的耦合作用，使得变压器T1的感应电压出现与原来相反方向的变化，即三极管V2的基极电压逐渐降低，其基极注入电流Ib变小，于是三极管V2迅速截止。

当三极管V2截止后，直流低压电源VCC的电压再次通过变压器T1的初级线圈、电阻R2、二极管V6、和电阻R3后，将在三极管V2的基极形成一个正向偏置电压，进而产生激发三极管V2导通的基极电流Ib和集电极电流Ic，此时三极管V2导通，并不断重复上述过程。

这样，由于三极管V2不断进行着导通→饱和→截止→导通的过程，由此周而复始，就在变压器的T1的初级线圈上形成了连续不断的交流低压脉冲电压，并通过变压器T1的作用在其次级线圈上形成交流高压脉冲电压。

在本实施例中，所述换流电路还包括三极管V4和三极管V5，所述三极管V4的发射极和所述三极管V5的发射极均接地，所述三极管V4的基极和所述三极管V5的基极均与所述二极管V6的阴极连接，所述三极管V4的集电极和所述三极管V5的集电极均与所述三极管V2的集电极连接。

这样，由于G-M计数管是使用在核辐射测量设备上的，因此在其使用环境中也将存在大量对人体会产生伤害的核辐射，通过将三极管V2、三极管V4和三极管V5进行并联连接，当三极管V2、三极管V4和三极管V5其中任意一个或两个损坏时，该换流电路仍然可以正常使用，由此提高了换流电路使用的可靠性，避免了频繁进入到核辐射环境更换换流电路中的器件对人体造成的伤害。

在本实施例中，所述整流稳压电路包括二极管V1、二极管V3、电容C1、电容C3和稳压管V7，所述变压器T1次级线圈的一端同时与所述二极管V1的阳极和所述二极管V3的阴极连接，所述变压器T1次级线圈的另一端同时与所述电容C1的一端和所述电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端接地，所述电容C1的另一端同时与所述二极管V1的阴极和所述稳压管V7的正极输出端连接，所述稳压管V7的正极输出端还用于与G-M计数管的阳极连接，所述二极管V3的阳极接地，所述稳压管V7的负极输出端接地。

这样，由变压器T1次级线圈产生的交流高压脉冲电压，当次级线圈与二极管V1阳极连接的一端（即变压器T1的8脚）为正时，该电压通过二极管V1整流后对电容器C1进行充电并返回到次级线圈的另一端（即变压器T1的5脚）形成一个闭合环路，此时在电容C1上将得到一个较为平滑的直流电压E0 ；当次级线圈与二极管V1阳极连接的一端（即变压器T1的8脚）为负时，该电压将从变压器T1次级线圈的5脚处经二极管V3整流后对电容器C3进行充电并返回到变压器T1次级线圈的8脚处，此时在电容C3上又得到一个较为平滑的直流电压E0，而在电容C1上通过电压的叠加就得到了二倍E0值，由此实现了二倍压整流过程，该电压再经过稳压管V7的稳压后供G-M计数管使用，在实际使用过程中，通过合理选择高压电路中各元器件的大小，可以使得稳压管V7最终稳定的输出+430V的直流工作电压给G-M计数管的阳极。

在本实施例中，所述整流稳压电路还包括电阻R1，所述电阻R1的一端与所述稳压管V7的正极输出端连接，所述电阻R1的另一端与所述二极管V1的阴极连接。

这样，通过设置电阻R1，用于对整流稳压电路进行限流，由此避免了整流稳压电路中过大的电流对稳压管造成的损坏。

在本实施例中，所述整流稳压电路还包括电容C2，所述电容C2的一端与所述稳压管V7的正极输出端连接，所述电容C2的另一端接地。

这样，通过设置电容C2，电容C2能进一步进行滤波，由此保证了整流效果。

在本实施例中，所述二极管V1、所述二极管V3、所述电容C1、所述电容C2和所述电容C3的反向耐压值均大于1kV。

这样，由于变压器T1次级线圈输入到整流稳压电路中电压较高，故而整流稳压电路中的各元器件需要具有较大的反向耐压值，以保证各元器件的正常稳定工作。

在本实施例中，稳压管V7采用的是气体放电稳压管。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种G-M计数管用高压电路，其特征在于，包括变压器T1、换流电路和整流稳压电路，所述变压器T1的初级线圈上设有抽头，所述抽头与直流低压电源VCC进行连接，所述变压器T1的初级线圈匝数小于所述变压器T1的次级线圈匝数，所述换流电路与所述变压器T1的初级线圈两端进行连接，用于将直流低压电源VCC的直流低压电通过振荡变换为交流低压电后输入到所述变压器T1的初级线圈，所述换流电路产生的交流低压电经过所述变压器T1的升压处理后变换为交流高压电，所述整流稳压电路的输入端与所述变压器T1的次级线圈进行连接，用于将所述变压器T1的次级线圈产生的交流高压电进行整流和稳压处理后为G-M计数管提供高压直流电。

2.根据权利要求1所述的G-M计数管用高压电路，其特征在于，所述换流电路包括电阻R2、电阻R3、二极管V6和三极管V2，所述变压器T1初级线圈的一端与所述三极管V2的集电极连接，所述变压器T1初级线圈的另一端与电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端与所述二极管V6的阳极连接，所述二极管V6的阴极同时与所述三极管V2的基极和所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端接地，所述三极管V2的发射极接地，在所述电阻R2的两端还并联连接有电容C4。

3.根据权利要求2所述的G-M计数管用高压电路，其特征在于，所述换流电路还包括三极管V4和三极管V5，所述三极管V4的发射极和所述三极管V5的发射极均接地，所述三极管V4的基极和所述三极管V5的基极均与所述二极管V6的阴极连接，所述三极管V4的集电极和所述三极管V5的集电极均与所述三极管V2的集电极连接。

4.根据权利要求1所述的G-M计数管用高压电路，其特征在于，所述整流稳压电路包括二极管V1、二极管V3、电容C1、电容C3和稳压管V7，所述变压器T1次级线圈的一端同时与所述二极管V1的阳极和所述二极管V3的阴极连接，所述变压器T1次级线圈的另一端同时与所述电容C1的一端和所述电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端接地，所述电容C1的另一端同时与所述二极管V1的阴极和所述稳压管V7的正极输出端连接，所述二极管V3的阳极接地，所述稳压管V7的负极输出端接地。

5.根据权利要求4所述的G-M计数管用高压电路，其特征在于，所述整流稳压电路还包括电阻R1，所述电阻R1的一端与所述稳压管V7的正极输出端连接，所述电阻R1的另一端与所述二极管V1的阴极连接。

6.根据权利要求5所述的G-M计数管用高压电路，其特征在于，所述整流稳压电路还包括电容C2，所述电容C2的一端与所述稳压管V7的正极输出端连接，所述电容C2的另一端接地。

7.根据权利要求6所述的G-M计数管用高压电路，其特征在于，所述二极管V1、所述二极管V3、所述电容C1、所述电容C2和所述电容C3的反向耐压值均大于1kV。

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