CN215449611U - 基于液体闪烁测量的能量探测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于液体闪烁测量的能量探测电路。该能量探测电路包括：光电探测器、前置放大器、对数放大器、主放大器及处理器；光电探测器、前置放大器、对数放大器、主放大器及处理器依次电连接；光电探测器的探测端放置于闪烁液中，光电探测器用于将待测辐射体在闪烁液的作用下产生的光信号转化为电信号；前置放大器用于将光电探测器输出的电信号进行一级放大，并输出一级放大信号；对数放大器用于将前置放大器输出的一级放大信号进行对数放大，并输出对数放大信号；主放大器用于将对数放大信号进行二级放大并输出二级放大信号；处理器用于根据二级放大信号，确定待测辐射体的辐射能量，本技术方案实现了更宽范围的能量测量。

Description

基于液体闪烁测量的能量探测电路

技术领域

本实用新型实施例涉及核辐射能量检测技术，尤其涉及一种基于液体闪烁测量的能量探测电路。

背景技术

辐射监督部门在物体、环境和生物医学等场合进行辐射环境与辐射防护检测时，需要探测多种核素且能量范围跨度大，从电子学来说处理这些信号需要更宽的幅度测量范围，所以需要将信号进行对数放大的方法处理。

现有技术中，液体闪烁谱仪通过光电倍增管或者其他探测器将核辐射信号转化为电信号，再通过前级电路放大和主放大器的线性放大及模数转化为可以在电脑上显示的谱图，但是呈现的谱图的测量能量范围下限及上限的范围有限，从而限制了液体闪烁谱仪的探测能量范围。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于液体闪烁测量的能量探测电路，以实现更宽范围的能量测量。

本实用新型提供了一种基于液体闪烁测量的能量探测电路，用于探测待测辐射体的辐射能量，所述待测辐射体放置于闪烁液中，该能量探测电路包括：光电探测器、前置放大器、对数放大器、主放大器及处理器；

所述光电探测器的探测端紧贴所述闪烁液瓶壁外侧放置，所述光电探测器的输出端与所述前置放大器的输入端电连接；所述光电探测器用于将所述待测辐射体在所述闪烁液的作用下产生的光信号转化为电信号；

所述前置放大器的输出端与所述对数放大器的输入端电连接；所述前置放大器用于将所述光电探测器输出的电信号进行一级放大，并输出一级放大信号；

所述对数放大器的输出端与所述主放大器的输入端电连接；所述对数放大器用于将所述前置放大器输出的一级放大信号进行对数放大，并输出对数放大信号；

所述主放大器的输出端与所述处理器的输入端电连接；所述主放大器用于将所述对数放大信号进行二级放大并输出二级放大信号；

所述处理器用于根据所述二级放大信号，确定所述待测辐射体的辐射能量。

可选的，所述对数放大器包括信号放大芯片、电源滤波电路、第一高频滤波电路和隔直器；

所述信号放大芯片包括信号输入端、电源信号端、信号使能端、信号输出端、信号参考端和信号接地端；

所述信号输入端与所述前置放大器的输出端电连接；

所述电源信号端和所述信号使能端均通过所述电源滤波电路与供电电源电连接；

所述信号输出端通过所述第一高频滤波电路与所述隔直器的第一端电连接；所述隔直器的第二端与所述主放大器的输入端电连接；

所述信号参考端和所述信号接地端均接地。

可选的，所述对数放大器还包括微放大调节电路和失调补偿电路；

所述信号放大芯片还包括电压调节端和信号反馈端；所述电压调节端与所述微放大调节电路电连接；所述信号反馈端与所述失调补偿电路电连接。

可选的，所述电源滤波电路包括第一电阻和第一电容；

所述第一电阻的第一端与所述供电电源电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述电源信号端和所述信号使能端电连接；

所述第一电容的第一端与所述第一电阻的第二端电连接，所述第一电容的第二端接地。

可选的，所述第一高频滤波电路包括第二电阻和第二电容；

所述第二电阻的第一端与所述信号输出端电连接，所述第二电阻的第二端与所述隔直器的第一端电连接；

所述第二电容的第一端与所述第二电阻的第二端电连接，所述第二电容的第二端接地。

可选的，所述隔直器包括第三电容；

所述第三电容的第一端通过所述第一高频滤波电路与所述信号输出端电连接，所述第三电容的第二端与所述主放大器的输入端电连接。

可选的，所述微放大调节电路包括可变电阻和第三电阻；

所述可变电阻的第一端通过所述电源滤波电路与所述供电电源电连接，所述可变电阻的第二端与所述第三电阻的第一端电连接，所述可变电阻的滑动端与所述电压调节端电连接；所述第三电阻的第二端接地。

可选的，所述失调补偿电路包括第四电容；

所述第四电容的第一端与所述信号反馈端电连接，所述第四电容的第二端接地。

可选的，所述主放大器包括运算放大器、第二高频滤波电路及增益调节电路；

所述运算放大器的正相输入端与所述对数放大器的输出端电连接；

所述第二高频滤波电路的第一端与所述运算放大器的反相输入端电连接，所述第二高频滤波电路的第二端与所述运算放大器的输出端电连接；

所述运算放大器的反相输入端与所述增益调节电路电连接。

可选的，所述第二高频滤波电路包括第五电容和第四电阻；所述增益调节电路包括第五电阻；

所述第五电容的第一端和所述第四电阻的第一端均与所述运算放大器的反相输入端电连接，所述第五电容的第二端和所述第四电阻的第二端均与所述运算放大器的输出端电连接；

所述第五电阻的第一端与所述运算放大器的反相输入端电连接，所述第五电阻的第二端接地。

本实用新型实施例，通过光电探测器将待测辐射体在闪烁液的作用下产生的光信号转化为电信号；前置放大器将光电探测器输出的电信号进行一级放大并输出一级放大信号；对数放大器将前置放大器输出的一级放大信号进行对数放大并输出对数放大信号；主放大器将对数放大信号进行二级放大并输出二级放大信号；然后处理器根据所述二级放大信号，确定待测辐射体的辐射能量，这样通过各放大器实现了对待测辐射体更宽范围的能量测量，解决现有技术中测量能量范围下限及上限的范围有限等问题。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种基于液体闪烁测量的能量探测电路的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的另一种基于液体闪烁测量的能量探测电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的又一种基于液体闪烁测量的能量探测电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

图1是本实用新型实施例提供的一种基于液体闪烁测量的能量探测电路的结构示意图，如图1所示，该能量探测电路包括光电探测器10、前置放大器20、对数放大器30、主放大器40及处理器50；该能量探测电路用于探测待测辐射体的辐射能量，待测辐射体放置于闪烁液内；光电探测器10的探测端紧贴闪烁液瓶壁外侧放置，光电探测器10的输出端与前置放大器20的输入端电连接；光电探测器10用于将待测辐射体在闪烁液的作用下产生的光信号转化为电信号；前置放大器20的输出端与对数放大器30的输入端电连接；前置放大器20用于将光电探测器10输出的电信号进行一级放大，并输出一级放大信号；对数放大器30的输出端与主放大器40的输入端电连接；对数放大器30用于将前置放大器20输出的一级放大信号进行对数放大，并输出对数放大信号；主放大器40的输出端与处理器50的输入端电连接；主放大器40用于将对数放大信号进行二级放大并输出二级放大信号；处理器50用于根据二级放大信号，确定待测辐射体的辐射能量。

其中，现有技术中液体闪烁谱仪的能量探测原理是：通过光电探测器将待测辐射体(例如，多种类型的核素)在闪烁液的作用下产生的光信号转化为电信号，再通过前级放大器放大和主放大器的线性放大，并经过处理器确定待测辐射体的能量范围，但是测量的能量范围下限及上限的范围有限，限制了液体闪烁谱仪的探测能量范围。本技术方案通过光电探测器将待测辐射体在闪烁液的作用下产生的光信号转化为电信号；前置放大器将光电探测器输出的电信号进行一级放大并输出一级放大信号；对数放大器将前置放大器输出的一级放大信号进行对数放大并输出对数放大信号；主放大器将对数放大信号进行二级放大并输出二级放大信号；然后处理器根据所述二级放大信号，确定待测辐射体的辐射能量，这样增加对数放大器大大扩宽了能量测量的范围，能量测量范围从千电子伏特扩宽至兆电子伏特，实现了对多种核素的能量测量。

可选的，图2是本实用新型实施例提供的另一种基于液体闪烁测量的能量探测电路的结构示意图，如图2所示，对数放大器30包括信号放大芯片U1、电源滤波电路31、第一高频滤波电路32和隔直器33；信号放大芯片U1包括信号输入端1、电源信号端2、信号使能端3、信号输出端5、信号参考端8和信号接地端7；信号输入端1与前置放大器20的输出端电连接；电源信号端2和信号使能端3均通过电源滤波电路31与供电电源VCC电连接；信号输出端5通过第一高频滤波电路32与隔直器33的第一端电连接；隔直器33的第二端与主放大器40的输入端电连接；信号参考端8和信号接地端7均接地。

其中，对数放大器30中的信号放大芯片U1将前置放大器20输出的一级放大信号进行对数放大，使得对数放大器30输出的电信号的范围明显拓宽，示例性的，经过信号放大芯片U1可将2mV-1.2V的信号放大到0.3V-2.35V输出，如此放大对数放大器30输出的对数放大信号，再经过主放大器40的进一步放大，处理器50可以确定更宽范围的能量；对数放大器30中的电源滤波电路31可对电源信号进行滤波，第一高频滤波电路32可将信号放大芯片U1输出的对数放大信号进行高频信号成分的滤除，隔直器33可将信号放大芯片U1输出的对数放大信号进行直流信号成分的滤除，如此通过电源滤波电路31、第一高频滤波电路32和隔直器33提高了信号放大芯片U1输出的对数放大信号的可靠性。

可选的，继续参照图2，对数放大器30还包括微放大调节电路34和失调补偿电路35；信号放大芯片U1还包括电压调节端4和信号反馈端6；电压调节端4与微放大调节电路34电连接；信号反馈端6与失调补偿电路35电连接。增加微放大调节电路34可将信号放大芯片U1输出的对数放大信号进行微小倍数的放大，从而准确地输出对数放大信号以检测对应辐射体的能量；另外，由于信号放大芯片U1本身输出的对数放大信号会受到不同温度等环境的影响，对数放信号会出现失调的现象，增加失调补偿电路35可将对数放大信号进行失调补偿，进一步提高对数放大器30输出的对数放大信号的可靠性。

可选的，图3是本实用新型实施例提供的又一种基于液体闪烁测量的能量探测电路的结构示意图，参照图3，电源滤波电路31包括第一电阻R1和第一电容C1；第一电阻R1的第一端与供电电源VCC电连接，第一电阻R1的第二端分别与电源信号端2和信号使能端3电连接；第一电容C1的第一端与第一电阻R1的第二端电连接，第一电容C1的第二端接地。其中，第一电阻R1和第一电容C1起到了对电源信号的过滤作用。

可选的，参照图3，第一高频滤波电路32包括第二电阻R2和第二电容C2；第二电阻R2的第一端与信号输出端5电连接，第二电阻R2的第二端与隔直器33的第一端电连接；第二电容C2的第一端与第二电阻R2的第二端电连接，第二电容C2的第二端接地。其中，第二电阻R2和第第二电容C2起到了将对数放大信号中的高频信号成分过滤的作用。

可选的，参照图3，隔直器33包括第三电容C3；第三电容C3的第一端通过第一高频滤波电路31与信号输出端5电连接，第三电容C3的第二端与主放大器40的输入端电连接。

可选的，参照图3，微放大调节电路34包括可变电阻VR1和第三电阻R3；可变电阻VR1的第一端通过电源滤波电路31与供电电源VCC电连接，可变电阻VR1的第二端与第三电阻R3的第一端电连接，可变电阻VR1的滑动端与电压调节端4电连接；第三电阻R3的第二端接地。其中，可通过调节可变电阻VR1的电阻，从而调节微放大调节电路34的电压，从而对信号放大芯片U1输出的对数放大信号进行微小放大倍数的调节，从而准确地输出对数放大信号以检测对应辐射体的能量。

可选的，参照图3，失调补偿电路34包括第四电容C4；第四电容C4的第一端与信号反馈端6电连接，第四电容C4的第二端接地。

可选的，继续参照图2，主放大器40包括运算放大器U2、第二高频滤波电路41及增益调节电路42；运算放大器U2的正相输入端与对数放大器30的输出端电连接；第二高频滤波电路41的第一端与运算放大器U2的反相输入端电连接，第二高频滤波电路41的第二端与运算放大器U2的输出端电连接；运算放大器U2的反相输入端与增益调节电路42电连接。其中，第二高频滤波电路41可将主放大器40输出的二级放大信号进行高频滤波，增益调节电路42可将对数放大器30输出的对数放大信号进行放大倍数的处理。

可选的，参照图3，第二高频滤波电路41包括第五电容C5和第四电阻R4；增益调节电路42包括第五电阻R5；第五电容C5的第一端和第四电阻R4的第一端均与运算放大器U2的反相输入端电连接，第五电容C5的第二端和第四电阻R4的第二端均与运算放大器U2的输出端电连接；第五电阻R5的第一端与运算放大器U2的反相输入端电连接，第五电阻R5的第二端接地。其中，第五电容C5和第四电阻R4起到了对主放大器40输出的二级放大信号高频滤波的作用。第五电阻R5可以将对数放大器30输出的对数放大信号进行约近十倍左右的放大处理以使处理器30确定出待测辐射体更宽范围的能量测量范围。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种基于液体闪烁测量的能量探测电路，用于探测待测辐射体的辐射能量，所述待测辐射体放置于闪烁液中，其特征在于，包括：光电探测器、前置放大器、对数放大器、主放大器及处理器；

所述光电探测器的探测端紧贴所述闪烁液瓶壁外侧放置，所述光电探测器的输出端与所述前置放大器的输入端电连接；所述光电探测器用于将所述待测辐射体在所述闪烁液的作用下产生的光信号转化为电信号；

所述前置放大器的输出端与所述对数放大器的输入端电连接；所述前置放大器用于将所述光电探测器输出的电信号进行一级放大，并输出一级放大信号；

所述对数放大器的输出端与所述主放大器的输入端电连接；所述对数放大器用于将所述前置放大器输出的一级放大信号进行对数放大，并输出对数放大信号；

所述主放大器的输出端与所述处理器的输入端电连接；所述主放大器用于将所述对数放大信号进行二级放大并输出二级放大信号；

所述处理器用于根据所述二级放大信号，确定所述待测辐射体的辐射能量。

2.根据权利要求1所述的基于液体闪烁测量的能量探测电路，其特征在于，所述对数放大器包括信号放大芯片、电源滤波电路、第一高频滤波电路和隔直器；

所述信号放大芯片包括信号输入端、电源信号端、信号使能端、信号输出端、信号参考端和信号接地端；

所述信号输入端与所述前置放大器的输出端电连接；

所述电源信号端和所述信号使能端均通过所述电源滤波电路与供电电源电连接；

所述信号输出端通过所述第一高频滤波电路与所述隔直器的第一端电连接；所述隔直器的第二端与所述主放大器的输入端电连接；

所述信号参考端和所述信号接地端均接地。

3.根据权利要求2所述的基于液体闪烁测量的能量探测电路，其特征在于，所述对数放大器还包括微放大调节电路和失调补偿电路；

所述信号放大芯片还包括电压调节端和信号反馈端；所述电压调节端与所述微放大调节电路电连接；所述信号反馈端与所述失调补偿电路电连接。

4.根据权利要求2所述的基于液体闪烁测量的能量探测电路，其特征在于，所述电源滤波电路包括第一电阻和第一电容；

所述第一电阻的第一端与所述供电电源电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述电源信号端和所述信号使能端电连接；

所述第一电容的第一端与所述第一电阻的第二端电连接，所述第一电容的第二端接地。

5.根据权利要求2所述的基于液体闪烁测量的能量探测电路，其特征在于，所述第一高频滤波电路包括第二电阻和第二电容；

所述第二电阻的第一端与所述信号输出端电连接，所述第二电阻的第二端与所述隔直器的第一端电连接；

所述第二电容的第一端与所述第二电阻的第二端电连接，所述第二电容的第二端接地。

6.根据权利要求2所述的基于液体闪烁测量的能量探测电路，其特征在于，所述隔直器包括第三电容；

所述第三电容的第一端通过所述第一高频滤波电路与所述信号输出端电连接，所述第三电容的第二端与所述主放大器的输入端电连接。

7.根据权利要求3所述的基于液体闪烁测量的能量探测电路，其特征在于，所述微放大调节电路包括可变电阻和第三电阻；

所述可变电阻的第一端通过所述电源滤波电路与所述供电电源电连接，所述可变电阻的第二端与所述第三电阻的第一端电连接，所述可变电阻的滑动端与所述电压调节端电连接；所述第三电阻的第二端接地。

8.根据权利要求3所述的基于液体闪烁测量的能量探测电路，其特征在于，所述失调补偿电路包括第四电容；

所述第四电容的第一端与所述信号反馈端电连接，所述第四电容的第二端接地。

9.根据权利要求1所述的基于液体闪烁测量的能量探测电路，其特征在于，所述主放大器包括运算放大器、第二高频滤波电路及增益调节电路；

所述运算放大器的正相输入端与所述对数放大器的输出端电连接；

所述第二高频滤波电路的第一端与所述运算放大器的反相输入端电连接，所述第二高频滤波电路的第二端与所述运算放大器的输出端电连接；

所述运算放大器的反相输入端与所述增益调节电路电连接。

10.根据权利要求9所述的基于液体闪烁测量的能量探测电路，其特征在于，所述第二高频滤波电路包括第五电容和第四电阻；所述增益调节电路包括第五电阻；

所述第五电容的第一端和所述第四电阻的第一端均与所述运算放大器的反相输入端电连接，所述第五电容的第二端和所述第四电阻的第二端均与所述运算放大器的输出端电连接；

所述第五电阻的第一端与所述运算放大器的反相输入端电连接，所述第五电阻的第二端接地。

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