CN213182048U - 一种双腔室测氡仪检定装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种双腔室测氡仪检定装置，其特征在于：包括氡室及附属结构、综合控制器、环境氡浓度监测装置、氡泄露声控报警装置、氡室计算机管理控制系统、壁挂式大屏显示系统、手机终端软件；氡室内部均安装氡室多参数监测系统和温湿度控制系统；综合控制器相连通过RS485总线与氡室多参数监测系统、温湿度控制系统及环境氡浓度监测装置相连；综合控制器控制信号连接氡室及附属结构的控制部件和氡泄漏声控报警装置；氡室计算机管理控制系统通过USB接口与综合控制器连接，通过HDMI接口与壁挂式大屏显示系统连接，通过云网络与手机终端软件连接；氡室计算机管理控制系统监控整套测氡仪检定装置；本发明具有全自动、智能化优点。

Description

一种双腔室测氡仪检定装置

技术领域

本实用新型涉及测量领域，具体涉及测氡仪检定装置和方法，解决测氡仪检定过程中自动化控制，并可进行远程监控目的。为测氡仪的检定提供快速、方便、可靠的检测术手段和方案。

背景技术

氡是示踪迹元素，土壤中氡气测量技术广泛应用在资源勘查、地质构造勘查、地面沉陷勘查及煤田地下自然区勘查等领域。氡是放射性核素，一旦被吸入人体，就会对人体肺部造成损坏并增加诱发肺癌的可能，是环境中对人体有害的主要污染物之一。

为了达到对氡气测量的目的，必须使用测氡仪进行氡气测量。而测氡仪作为法定计量器具，其测量值是否准确，直接影响测量结果，从而影响环境评价效果和实际勘查应用效果。

测氡仪检定装置和方法为测氡仪检定的专用设备和方法，测氡仪检定装置也称氡室，主要用于实验室之间的比对，大批量氡积累探测器和氡子体测量仪的刻度，以及不同氡浓度、温度、湿度条件下的各种科学实验和基础性研究。用于大批量仪器检定的氡室氡浓度变化由氡源补给速度、氡的衰变速度、系统的泄漏率和吸附速度决定。因此系统不易控制，有很多影响因素，建造的价格相对较高，但容积可以很大。

发达国家从上世纪70年代起开始建立氡室，经过多次改建和完善，到80 年代初大都建成能控制各种环境条件的氡室。如加拿大埃里奥特湖实验室(ELL) 经过两次改建已于1986年建立了设备先进的国家氡气刻度试验装置；1995年，由IAEA建立了国际氡剂量组织(IRMP)，以美国纽约的环境实验室(EML)、美国科罗拉多的美国矿务局实验室(USBM)、英国奇尔顿的国家辐射防护局(NRPB) 和澳大利亚墨尔本的辐射实验室(ARL)等4个实验室的氡室作为经济合作与发展组织(OCED)选定的4个国际性地区刻度中心。此外，瑞典亦建有氡室，并对氡法找矿用的各种探测器进行了大量的刻度研究，在氡测量标准、刻度方面有一套比较完善的标准体系和刻度装置，在质量保证措施方面的管理经验很丰富。

国内各氡室的建立仍然处于不断改进和完善的阶段。我国核工业部北京地质研究院研制的简便小型移动式氡室，在1988年通过部级鉴定，该氡室主要控制氡浓度，对于氡子体浓度、气溶胶及温度湿度等不予控制。另外，湖南衡阳核工业第六研究所(RIUM)于1990年通过国防剂量考核，于1991年成为国际冬季两组织的亚洲区域协调实验室，1999年4月获得国家质量技术监督局授权，面向全国开展氡及其子体测量仪的检定与测试。

中国原子能科学研究院于2006年建成的大型排带式多功能氡室，该氡室主体箱体积大约为14.16m3，有效取样区约为10m3。标准氡室采用动态平衡的排带方式，取样体积大，可用于各种主动及被动式仪器的测试和校准。

中国计量科学研究院和中国测试技术研究院等国家计量部门近年来陆续建起了标准氡室。这些标准氡室的建立对于统一全国氡浓度量值有重要作用。随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，对矿产资源的勘查、对氡的调查和控制的需求日益突出。因此建立氡室和测氡标准，在各地区和全国范围内开展测氡仪器的量值传递已经成为一项必要的、紧迫的任务。

目前现有的氡室，均采用单腔室结构，不能完成全多浓度点的自动控制，这给测氡仪检定工作带来了诸多不便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于采用双腔室设计方案，采用氡室氡浓度自动控制方法，结合远程监控，环境监控等手段，为测氡仪检定提供全自动的检定方案，双腔室设计，有利于减少氡的排放，优化检定流程等。本实用新型所提供方法合理，理论基础充分，实现的技术方案成熟可行，能解决目前测氡仪检定过程中工作效率、检定自动化、环境氡监测防护等综合问题，是一种先进的测氡仪检定装置和方法。

为能达到上述发明目的，所采用的技术方案特征在于：包括氡室及附属结构、综合控制器、环境氡浓度监测装置、氡泄漏声控报警装置、氡室计算机管理控制系统、壁挂式大屏显示系统、手机终端软件；氡室内部均安装氡室多参数监测系统和温湿度控制系统；综合控制器相连通过RS485总线与氡室多参数监测系统、温湿度控制系统及环境氡浓度监测装置相连；综合控制器控制信号连接氡室及附属结构的控制部件和氡泄漏声控报警装置；氡室计算机管理控制系统通过USB接口与综合控制器连接，通过HDMI接口与壁挂式大屏显示系统连接，通过云网络与手机终端软件连接；氡室计算机管理控制系统监控整套测氡仪检定装置。

按照本实用新型提供的一种双腔室测氡仪检定装置，其特征是：所述的氡室及附属结构包括主氡室、氡室多参数监测系统1、副氡室、氡室多参数监测系统2、温湿度控制器、气泵1、气泵2、气泵3、气泵4、气泵5、流量可调气泵、电磁阀1、电磁阀2、电磁阀3、电磁阀4、电磁阀5、电磁阀6、电磁阀7、电磁阀8、电磁阀9、电磁阀10、电磁阀11、手动阀1、手动阀2、手动阀3、手动阀4、风扇1、风扇2、风扇3、风扇4、风扇5、风扇6、活性炭、50L氡源混合室、固体氡源、铅屏蔽室；其中氡室多参数监测系统1安装在主氡室内部，包括温湿度监测装置、压力监测装置、α能谱测氡装置、基于电离室氡浓度标准器；其中氡室多参数监测系统2安装在副氡室内部，包括温湿度监测装置、压力监测装置、基于电离室氡浓度标准器；温湿度控制器安装在主氡室内部；固体氡源装在铅屏蔽室内部，铅屏蔽室置于50L氡源混合室内；铅屏蔽体腔体装有电泵1和电泵2用于抽取氡进入氡源混合室，其中一个电泵备用，一个电泵工作；50L氡源混合室内装有风扇1和风扇2用于均匀混合氡源，其中一个风扇备用，一个风扇工作；氡源混合室通过电磁阀1、电磁阀2、电磁阀3、手动阀 1、手动阀2、流量可调气泵、流量计与主氡室建立气路循环连接；氡源混合室通过电磁阀6、电磁阀7、手动阀3、手动阀4、气泵5与副氡室建立气路循环连接；主氡室通过电池阀8，电磁阀9、气泵3与副氡室建立气路循环连接；主氡室通过电磁阀4与室内大气连接，通过电磁阀10、气泵4经活性炭连接至室外大气；副氡室通过电磁阀5与室内大气连接，通过电磁阀10、气泵4经活性炭连接室外大气；

按照本实用新型提供的一种双腔室测氡仪检定装置，其特征是：所述的综合控制器，包括控制电路，驱动电路，参数管理电路，接口电路四个部分；其中接口电路接收氡室计算机管理控制系统指令信号，由控制电路发出控制信号，并由驱动电路驱动控制信号控制电磁阀、气泵执行相应操作；接口电路也接收氡室计算机管理控制系统指令信号读取主氡室温湿度监测参数、压力监测参数、α能谱测氡信息、基于电离室氡浓度标准器氡测氡信息和读取副氡室温湿度监测参数、压力监测参数、基于电离室氡浓度标准器氡测氡信息；

按照本实用新型提供的一种双腔室测氡仪检定装置，其特征是：所述的环境氡浓度监测装置，为带有RS485接口的电离室测氡仪，安装在氡室所在室内环境空气中0.8米～1.5米位置，用于实时监测环境中空气氡浓度；所述的壁挂式大屏显示系统，安装在墙壁上液晶显示屏，为实时大屏显示氡室控制状态及监测参数的显示装置。

按照本实用新型提供的一种双腔室测氡仪检定装置，其特征是：所述的氡泄漏声控报警装置，包括扬声器、警示灯、驱动电源、控制接口；氡室计算机管理控制系统通过综合控制器读取到环境氡浓度监测装置氡监测数据，当判断出超过警示值后，向综合控制器发出警示指令，综合控制器接收到警示指令后通过控制接口经过驱动电源控制氡泄漏声控报警装置扬声器和警示灯。

按照本实用新型提供的一种双腔室测氡仪检定装置，其特征是：所述的氡室计算机管理控制系统，包括计算机、显示界面、控制软件、氡室参数监测数据库；其中控制软件执行氡室控制流程，显示界面显示氡室控制状态及监测数据，氡室参数监测数据库保存氡室监测到的温度、湿度、气压、氡浓度的历史数据；计算机同时连接工作台显示器和壁挂式大屏显示系统。

按照本实用新型提供的一种双腔室测氡仪检定装置，其特征是：所述的手机终端软件，在移动手机终端安装氡室操作软件，通过网络云平台，连接氡室计算机管理控制系统，可远程监测和控制氡室工作状态。

按照本实用新型提供的一种双腔室测氡仪检定装置，其特征是：所述的副氡室，分别连接到主氡室和氡源混合室，可以手动控制方式从主氡室获取氡，也可从副氡室获取氡，通过标准器检测其内部氡浓度，当氡浓度达到预期氡浓度目标后，可以关闭阀门密闭氡室，使其较长时间内保持较为稳定的氡浓度水平，也可以手动方式从氡源混合室补充氡到混合室内部，使其长时间维持在相应氡浓度水平上。

按照本实用新型提供的一种双腔室测氡仪检定装置，其特征是：所述的氡室计算机管理控制系统监控整套测氡仪检定装置，对主氡室具体控制工作流程为：

开启氡室，确定手动阀门已打开，设置参数后启动氡室；检查氡室是否漏气，如果漏气发出漏气报警，检查密封性并处置后再重新检测氡室是否漏气，直到检测通过；

检测漏气通过后，检测是否进行氡室温湿度控制，如需要进行温湿度控制则进行温度控制，直到设置控制到设置的温湿度点，然后启动浓度点1控制，如果不进行温湿度控制则直接启动浓度点1控制，在氡浓度点1上维持相应时长，每隔1小时进行间隙性微量补氡使氡室氡浓度恒定；

完成氡室氡浓度点1控制后，自动判断是否进行氡室氡浓度点2控制，如果进行氡室氡浓度点2控制，则进入氡浓度点2控制流程，如果不进行氡室氡浓度点2控制，则判断是否进行氡室排氡；

完成氡室氡浓度点2控制后，自动判断是否进行氡室氡浓度点3控制，如果进行氡室氡浓度点3控制，则进入氡浓度点3控制流程，如果不进行氡室氡浓度点3控制，则判断是否进行氡室排氡；

完成氡室氡浓度点3控制后，则判断是否进行氡室排氡，当需要进行排氡时，则开启电磁阀4和电磁阀10，并启动电泵4进入排氡流程，当不需要排氡时，则设置氡室储氡标志，下次开启氡室时会自动报警提示，可设置自动进入相应浓度点控制。

按照本实用新型提供的一种双腔室测氡仪检定装置，其特征是：所述的氡室氡浓度点1控制、浓度点2控制和浓度点3控制，具体过程为：打开电磁阀1、电磁阀2、电磁阀3、手动阀1和手动阀2，然后开启流量可调气泵，从氡源混合室取少量氡气进入主氡室，然后启动主氡室内部的α能谱测量装置，快速完成氡室氡浓度初步测量，根据测量值计算补氡量，根据补氡量继续从混合室抽取适量氡气进入主氡室并重新启动主氡室内部的α能谱测量装置进行快速测量并快速监控，每隔1小时，完成一次微量补氡控制，达到氡室相应氡浓度点的控制的目的；

其中，间隙性微量补氡，根据氡的放射性衰变特性和氡室现有氡浓度，由公式N(补)＝N(0)(1-e^-λt)计算出补氡量，其中入为氡的衰变常数，t为衰变时间，N(0)上一个补氡点补氡后的氡室氡浓度值，N(补)为需要的补氡量，打开电磁阀1、电磁阀2、电磁阀3、手动阀1和手动阀2，调节可调气泵流量，从氡源混合室取微量氡气进入主氡室，用于补偿主氡室氡气衰变影响。

附图说明

附图1为双腔室测氡仪检定装置系统构成框图。

附图2为双腔室测氡仪检定装置中氡室及附属结构组成及连接图。

附图3为双腔室测氡仪检定装置和方法控制流程图。

附图4为双腔室测氡仪检定装置中主氡室氡浓度点控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进行详细的描述。

附图1中，双腔室测氡仪检定装置系统包括氡室及附属结构、综合控制器、环境氡浓度监测装置、氡泄漏声控报警装置、氡室计算机管理控制系统、壁挂式大屏显示系统、手机终端软件；氡室内部均安装氡室多参数监测系统和温湿度控制系统；综合控制器相连通过RS485总线与氡室多参数监测系统、温湿度控制系统及环境氡浓度监测装置相连；综合控制器控制信号连接氡室及附属结构的控制部件和氡泄漏声控报警装置；氡室计算机管理控制系统通过USB接口与综合控制器连接，通过HDMI接口与壁挂式大屏显示系统连接，通过云网络与手机终端软件连接；氡室计算机管理控制系统监控整套测氡仪检定装置。

附图2中，氡室及附属结构包括主氡室、氡室多参数监测系统1、副氡室、氡室多参数监测系统2、温湿度控制器、气泵1、气泵2、气泵3、气泵4、气泵 5、流量可调气泵、电磁阀1、电磁阀2、电磁阀3、电磁阀4、电磁阀5、电磁阀6、电磁阀7、电磁阀8、电磁阀9、电磁阀10、电磁阀11、手动阀1、手动阀2、手动阀3、手动阀4、风扇1、风扇2、风扇3、风扇4、风扇5、风扇6、活性炭、50L氡源混合室、固体氡源、铅屏蔽室；其中氡室多参数监测系统1 安装在主氡室内部，包括温湿度监测装置、压力监测装置、α能谱测氡装置、基于电离室氡浓度标准器；其中氡室多参数监测系统2安装在副氡室内部，包括温湿度监测装置、压力监测装置、基于电离室氡浓度标准器；温湿度控制器安装在主氡室内部；固体氡源装在铅屏蔽室内部，铅屏蔽室置于50L氡源混合室内；铅屏蔽体腔体装有电泵1和电泵2用于抽取氡进入氡源混合室，其中一个电泵备用，一个电泵工作；50L氡源混合室内装有风扇1和风扇2用于均匀混合氡源，其中一个风扇备用，一个风扇工作；氡源混合室通过电磁阀1、电磁阀2、电磁阀3、手动阀1、手动阀2、流量可调气泵、流量计与主氡室建立气路循环连接；氡源混合室通过电磁阀6、电磁阀7、手动阀3、手动阀4、气泵5与副氡室建立气路循环连接；主氡室通过电池阀8，电磁阀9、气泵3与副氡室建立气路循环连接；主氡室通过电磁阀4与室内大气连接，通过电磁阀10、气泵4经活性炭连接至室外大气；副氡室通过电磁阀5与室内大气连接，通过电磁阀 10、气泵4经活性炭连接室外大气；

附图3中，氡室计算机管理控制系统监控整套测氡仪检定装置，对主氡室具体控制工作流程为：

开启氡室，确定手动阀门已打开，设置参数后启动氡室；检查氡室是否漏气，如果漏气发出漏气报警，检查密封性并处置后再重新检测氡室是否漏气，直到检测通过；

检测漏气通过后，检测是否进行氡室温湿度控制，如需要进行温湿度控制则进行温度控制，直到设置控制到设置的温湿度点，然后启动浓度点1控制，如果不进行温湿度控制则直接启动浓度点1控制，在氡浓度点1上维持相应时长，每隔1小时进行间隙性微量补氡使氡室氡浓度恒定；

完成氡室氡浓度点1控制后，自动判断是否进行氡室氡浓度点2控制，如果进行氡室氡浓度点2控制，则进入氡浓度点2控制流程，如果不进行氡室氡浓度点2控制，则判断是否进行氡室排氡；

完成氡室氡浓度点2控制后，自动判断是否进行氡室氡浓度点3控制，如果进行氡室氡浓度点3控制，则进入氡浓度点3控制流程，如果不进行氡室氡浓度点3控制，则判断是否进行氡室排氡；

完成氡室氡浓度点3控制后，则判断是否进行氡室排氡，当需要进行排氡时，则开启电磁阀4和电磁阀10，并启动电泵4进入排氡流程，当不需要排氡时，则设置氡室储氡标志，下次开启氡室时会自动报警提示，可设置自动进入相应浓度点控制。

附图4中，氡室氡浓度点1控制、浓度点2控制和浓度点3控制，具体过程为：打开电磁阀1、电磁阀2、电磁阀3、手动阀1和手动阀2，然后开启流量可调气泵，从氡源混合室取少量氡气进入主氡室，然后启动主氡室内部的α能谱测量装置，快速完成氡室氡浓度初步测量，根据测量值计算补氡量，根据补氡量继续从混合室抽取适量氡气进入主氡室并重新启动主氡室内部的α能谱测量装置进行快速测量并快速监控，每隔1小时，完成一次微量补氡控制，达到氡室相应氡浓度点的控制的目的；

其中，间隙性微量补氡，根据氡的放射性衰变特性和氡室现有氡浓度，由公式N(补)＝N(0)(1-e^-λt)计算出补氡量，其中入为氡的衰变常数，t为衰变时间，N(0)上一个补氡点补氡后的氡室氡浓度值，N(补)为需要的补氡量，打开电磁阀1、电磁阀2、电磁阀3、手动阀1和手动阀2，调节可调气泵流量，从氡源混合室取微量氡气进入主氡室，用于补偿主氡室氡气衰变影响。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些不需要创造性劳动就能做出的各种改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种双腔室测氡仪检定装置，其特征在于：包括氡室及附属结构、综合控制器、环境氡浓度监测装置、氡泄漏声控报警装置、氡室计算机管理控制系统、壁挂式大屏显示系统、手机终端软件；氡室内部均安装氡室多参数监测系统和温湿度控制系统；综合控制器相连通过RS485总线与氡室多参数监测系统、温湿度控制系统及环境氡浓度监测装置相连；综合控制器控制信号连接氡室及附属结构的控制部件和氡泄漏声控报警装置；氡室计算机管理控制系统通过USB接口与综合控制器连接，通过HDMI接口与壁挂式大屏显示系统连接，通过云网络与手机终端软件连接；氡室计算机管理控制系统监控整套测氡仪检定装置。

2.根据权利要求1所述的一种双腔室测氡仪检定装置，其特征在于：所述的氡室及附属结构包括主氡室、氡室多参数监测系统1、副氡室、氡室多参数监测系统2、温湿度控制器、气泵1、气泵2、气泵3、气泵4、气泵5、流量可调气泵、电磁阀1、电磁阀2、电磁阀3、电磁阀4、电磁阀5、电磁阀6、电磁阀7、电磁阀8、电磁阀9、电磁阀10、电磁阀11、手动阀1、手动阀2、手动阀3、手动阀4、风扇1、风扇2、风扇3、风扇4、风扇5、风扇6、活性炭、50L氡源混合室、固体氡源、铅屏蔽室；其中氡室多参数监测系统1安装在主氡室内部，包括温湿度监测装置、压力监测装置、α能谱测氡装置、基于电离室氡浓度标准器；其中氡室多参数监测系统2安装在副氡室内部，包括温湿度监测装置、压力监测装置、基于电离室氡浓度标准器；温湿度控制器安装在主氡室内部；固体氡源装在铅屏蔽室内部，铅屏蔽室置于50L氡源混合室内；铅屏蔽体腔体装有电泵1和电泵2用于抽取氡进入氡源混合室，其中一个电泵备用，一个电泵工作；50L氡源混合室内装有风扇1和风扇2用于均匀混合氡源，其中一个风扇备用，一个风扇工作；氡源混合室通过电磁阀1、电磁阀2、电磁阀3、手动阀1、手动阀2、流量可调气泵、流量计与主氡室建立气路循环连接；氡源混合室通过电磁阀6、电磁阀7、手动阀3、手动阀4、气泵5与副氡室建立气路循环连接；主氡室通过电池阀8，电磁阀9、气泵3与副氡室建立气路循环连接；主氡室通过电磁阀4与室内大气连接，通过电磁阀10、气泵4经活性炭连接至室外大气；副氡室通过电磁阀5与室内大气连接，通过电磁阀10、气泵4经活性炭连接室外大气。

3.根据权利要求1所述的一种双腔室测氡仪检定装置，其特征在于：所述的综合控制器，包括控制电路，驱动电路，参数管理电路，接口电路四个部分；其中接口电路接收氡室计算机管理控制系统指令信号，由控制电路发出控制信号，并由驱动电路驱动控制信号控制电磁阀、气泵执行相应操作；接口电路也接收氡室计算机管理控制系统指令信号读取主氡室温湿度监测参数、压力监测参数、α能谱测氡信息、基于电离室氡浓度标准器氡测氡信息和读取副氡室温湿度监测参数、压力监测参数、基于电离室氡浓度标准器氡测氡信息。

4.根据权利要求1所述的一种双腔室测氡仪检定装置，其特征在于：所述的环境氡浓度监测装置，为带有RS485接口的电离室测氡仪，安装在氡室所在室内环境空气中0.8米～1.5米位置，用于实时监测环境中空气氡浓度；所述的壁挂式大屏显示系统，安装在墙壁上液晶显示屏，为实时大屏显示氡室控制状态及监测参数的显示装置。

5.根据权利要求1所述的一种双腔室测氡仪检定装置，其特征在于：所述的氡泄漏声控报警装置，包括扬声器、警示灯、驱动电源、控制接口；氡室计算机管理控制系统通过综合控制器读取到环境氡浓度监测装置氡监测数据，当判断出超过警示值后，向综合控制器发出警示指令，综合控制器接收到警示指令后通过控制接口经过驱动电源控制氡泄漏声控报警装置扬声器和警示灯。

6.根据权利要求1所述的一种双腔室测氡仪检定装置，其特征在于：所述的氡室计算机管理控制系统，包括计算机、显示界面、控制软件、氡室参数监测数据库；其中控制软件执行氡室控制流程，显示界面显示氡室控制状态及监测数据，氡室参数监测数据库保存氡室监测到的温度、湿度、气压、氡浓度的历史数据；计算机同时连接工作台显示器和壁挂式大屏显示系统。

7.根据权利要求1所述的一种双腔室测氡仪检定装置，其特征在于：所述的手机终端软件，在移动手机终端安装氡室操作软件，通过网络云平台，连接氡室计算机管理控制系统，可远程监测和控制氡室工作状态。

8.根据权利要求2所述的一种双腔室测氡仪检定装置，其特征在于：所述的副氡室，分别连接到主氡室和氡源混合室，可以手动控制方式从主氡室获取氡，也可从副氡室获取氡，通过标准器检测其内部氡浓度，当氡浓度达到预期氡浓度目标后，可以关闭阀门密闭氡室，使其较长时间内保持较为稳定的氡浓度水平，可以手动方式从氡源混合室补充氡到混合室内部，使其长时间维持在相应氡浓度水平上。

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