CN217587623U - 一种气溶胶连续监测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于环境监测技术领域，具体涉及一种气溶胶连续监测仪，包括取样测量单元和控制单元，所述取样测量单元包括依次连接的进气口、进气管、滤纸检测组件、出气管、真空泵以及出气口，所述出气管上设置有温度传感器、压力传感器、微小气体流量计以及检测电路；所述控制单元包括PLC、显示器、微型打印机、报警器以及放大/单道分析器，所述PLC通过放大/单道分析器与滤纸检测组件电性连接，所述显示器、微型打印机以及报警器分别与PLC电性连接；通过本实用新型提供的气溶胶连续监测仪，可以实现对大气环境进行现场实时检测，及时发现核设施，特别是核电站等的异常泄露及事故释放，实现控制环境污染扩散的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于环境监测技术领域，具体涉及一种气溶胶连续监测仪。
背景技术
气体和气溶胶监测仪是对伴有电离辐射的设施和实验室等排入工作场所或环境中的放射性气体或气溶胶浓度或核素进行监测的装置。
环境中气载放射性的监测是评估核事故泄露和公众所受内照射剂量的主要依据，是核环境保护的重要内容。随着核能的发展和人们环保意识的增强，特别是日本福岛核电事故之后，大气中气载放射性的监测受到了普遍的关注和重视。伴随着核能利用的发展，核电站的运行、核燃料生产和核材料使用等都有可能释放出放射性物质，其中碘、铯是最常见的主要元素，它们以气溶胶或者气态的形式释放。但是这类放射性剂量相当低，不易检测，因此，研究中低水平放射性气溶胶的监测技术，对保护环境和公众健康是十分重要的。近年来，先进核国家研发了各种类型的放射性气溶胶监测装置和仪器，其探测下限一般为10-1～10-2Bq/m3，这类仪器主要用于核设施厂房、放射性工作场所和环境监测。
目前，环境气载放射性物质的监测一般采用现场大体积取样，然后送实验室测量的方法。这种方法费工费时，不能及时发现核设施的异常泄露和事故释放，常常失去控制环境污染扩散的最佳时期。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种小型化、轻量化的气溶胶连续监测仪，以实现现场及时发现核设施，特别是核电站等的异常泄露及事故释放，实现控制环境污染扩散的目的。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种气溶胶连续监测仪，包括取样测量单元和控制单元，所述取样测量单元包括依次连接的进气口、进气管、滤纸检测组件、出气管、真空泵以及出气口，所述出气管上设置有温度传感器、压力传感器、微小气体流量计以及检测电路；所述控制单元包括PLC、显示器、微型打印机、报警器以及放大/单道分析器，所述PLC通过放大/单道分析器与滤纸检测组件电性连接，所述显示器、微型打印机以及报警器分别与PLC电性连接。
采用上述技术方案，空气在真空泵的作用下，从进气口吸入至进气管中，进气管中的空气通过滤纸检测组件后通过出气管排出，通过滤纸检测组件实现对空气中的α、β和γ气溶胶粒子进行连续采集以及测量，通过温度传感器、压力传感器、微小气体流量计对气体的温度压力以及流量进行监测，并将测量结果转换成数字信号，数字信号再通过放大/单道分析器将放大后，传输至PLC中进行进一步分析和处理，最后通过显示器、微型打印机以及报警器等终端进行显示、打印和报警等功能输出；通过本实用新型提供的气溶胶连续监测仪，可以实现对大气环境进行现场实时检测，及时发现核设施，特别是核电站等的异常泄露及事故释放，实现控制环境污染扩散的目的。
优选的，所述滤纸检测组件包括用于采集气溶胶颗粒的采样滤纸、用于驱动采样滤纸行走的电驱滚轮以及用于对采样滤纸上的气溶胶活度进行测量的半导体探测器，采用该技术方案，所述采样滤纸通过对进气管中的空气进行过滤，进而将空气α、β和γ气溶胶粒子进行附着在滤纸上，所述半导体探测器对滤纸上的粘附射线进行测量。本实施例中的涉及的半导体探测器对滤纸上粘附射线进行测量的相关结构以及测量原理均为本领域技术人员所公知的现有技术，故本实施例中对其不做具体限定的详细阐述，
作为进一步优选的，所述半导体探测器为双PIPS探测器，本装置采用双探测器方式进行测量，鉴于PIPS同时对β和γ响应，二者能量幅度重叠严重故我方采用双PIPS探测器，即由两个性能完全一致的PIPS探测器高度集成在同一个封装外壳内组成。第一个PIPS探测器对α、β和γ响应，第二个PIPS探测器仅仅对γ响应，两个PIPS探测器对γ几何效率非常接近，故采用简单的反符合测量的方式，即可有效去除γ对β测量的影响。
PIPS探测器适用于连续空气类型的α和β粒子检测、离线测量过滤器样品测量，相比于传统工艺探测器，PIPS探测器的主要优点有：
1)采用离子注入工艺，死层厚度极薄，对α粒子的能量分辨率进一步提高；
2)采用钝化保护工艺，明显降低探测器漏电流(比传统探测器低约2个数量级)，探测器噪声更低；
3)离子注入与钝化保护形成的PN结坚固可靠，探测器质量优异、可靠性更高；
4)优化结构设计，缩短探测器表面台阶距离，通过增加几何效率提高探测效率。
优选的，所述监测仪的壳体上对应设置有透明的观察视窗，便于操作人员查看采样滤纸是否发生堵塞、破裂、或者纸已经耗尽需要更换。
优选的，所述进气口和出气口均设置为喇叭状，采用该技术方案，提供进气口的进气量以及进气效率。
优选的，还包括为取样测量单元和控制单元供电的锂电池电源。
优选的，所述显示器为HMI触摸屏。操作人员通过HMI触摸屏进行气溶胶连续监测仪的相关功能的控制。
优选的，所述报警器为声光报警器。仪器可设定气溶胶浓度超标报警阈值，当取样测量单元的测量值超过预设报警值时，触发声光报警，提醒人们做好防护。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
①装置小型化、轻量化、模块化，便于户外使用；
②装置采用模块化设计思路，易于部件的拆装更换；
③人机界面简洁、友好，提供显示定制功能；
④关键部件的选型采用被广泛使用、性能满足技术要求且稳定的设备；
⑤提供便捷的数据传输功能，方便与上位机连接进行更深入的分析；
⑥通过本实用新型提供的气溶胶连续监测仪，可以实现对大气环境进行现场实时检测，及时发现核设施，特别是核电站等的异常泄露及事故释放，实现控制环境污染扩散的目的。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本实用新型实施例公开的取样测量单元的原理结构图；
图2是本实用新型实施例公开的控制单元的原理结构图。
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。
如图1、图2所示
本申请公开了一种气溶胶连续监测仪，包括取样测量单元和控制单元，所述取样测量单元包括依次连接的进气口、进气管、滤纸检测组件、出气管、真空泵以及出气口，所述出气管上设置有温度传感器、压力传感器、微小气体流量计以及检测电路；所述控制单元包括PLC、显示器、微型打印机、报警器以及放大/单道分析器，所述PLC通过放大/单道分析器与滤纸检测组件电性连接，所述显示器、微型打印机以及报警器分别与PLC电性连接；还包括为取样测量单元和控制单元供电的锂电池电源。
本实施例中，所述报警器为声光报警器。仪器可设定气溶胶浓度超标报警阈值，当取样测量单元的测量值超过预设报警值时，触发声光报警，提醒人们做好防护。
工作原理以及使用过程：
在温度：0℃-+45℃；湿度：10％<RH<95％(无冷凝)的采样环境下，空气在真空泵的作用下，从进气口吸入至进气管中，进气管中的空气通过滤纸检测组件后通过出气管排出，通过滤纸检测组件实现对空气中的α、β和γ气溶胶粒子进行连续采集以及测量，通过温度传感器、压力传感器、微小气体流量计对气体的温度压力以及流量进行监测，并将测量结果转换成数字信号，数字信号再通过放大/单道分析器将放大后，传输至PLC中进行进一步分析和处理，最后通过显示器、微型打印机以及报警器等终端进行显示、打印和报警等功能输出；通过本实用新型提供的气溶胶连续监测仪，可以实现对大气环境进行现场实时检测，及时发现核设施，特别是核电站等的异常泄露及事故释放，实现控制环境污染扩散的目的。
上述实施例中，所述α、β和γ气溶胶粒子的辐射类型为粒子大小:小于10μm；能量范围:2.5MeV–6.5MeV(α)；0.2MeV-2.5MeV(β)。测量范围为：α:0.1Bq/m3-1x104Bq/m3；β:0.1Bq/m3-1x104Bq/m3。
在另一实施例中，所述滤纸检测组件包括用于采集气溶胶颗粒的采样滤纸、用于驱动采样滤纸行走的电驱滚轮以及用于对采样滤纸上的气溶胶活度进行测量的半导体探测器。
工作原理以及使用过程：所述采样滤纸通过对进气管中的空气进行过滤，进而将空气α、β和γ气溶胶粒子进行附着在滤纸上，所述半导体探测器对滤纸上的粘附射线进行测量。本实施例中的涉及的半导体探测器对滤纸上粘附射线进行测量的相关结构以及测量原理均为本领域技术人员所公知的现有技术，故本实施例中对其不做具体限定的详细阐述，
上述实施例中，所述采样滤纸的选用标准为：类型：玻纤滤纸、效率:99％、使用时间:100天、速度：10mm/h。
上述实施例中，所述半导体探测器为双PIPS探测器，本装置采用双探测器方式进行测量，鉴于PIPS同时对β和γ响应，二者能量幅度重叠严重故我方采用双PIPS探测器，即由两个性能完全一致的PIPS探测器高度集成在同一个封装外壳内组成。第一个PIPS探测器对α、β和γ响应，第二个PIPS探测器仅仅对γ响应，两个PIPS探测器对γ几何效率非常接近，故采用简单的反符合测量的方式，即可有效去除γ对β测量的影响。
PIPS探测器适用于连续空气类型的α和β粒子检测、离线测量过滤器样品测量，相比于传统工艺探测器，PIPS探测器的主要优点有：
1)采用离子注入工艺，死层厚度极薄，对α粒子的能量分辨率进一步提高；
2)采用钝化保护工艺，明显降低探测器漏电流(比传统探测器低约2个数量级)，探测器噪声更低；
3)离子注入与钝化保护形成的PN结坚固可靠，探测器质量优异、可靠性更高；
4)优化结构设计，缩短探测器表面台阶距离，通过增加几何效率提高探测效率。
优选的，所述监测仪的壳体上对应设置有透明的观察视窗，便于操作人员查看采样滤纸是否发生堵塞、破裂、或者纸已经耗尽需要更换。
PIPS探测器主要技术指标如下表1：
| 序 | 项目 | 技术指标 |
| 号1 | 灵敏直径 | 35mm |
| 2 | 有效面积 | 962mm<sup>2</sup>(可定制) |
| 3 | 厚度 | 650μm |
| 4 | 分辨率 | 28(α)/22(β)(FWHM/kev) |
| 5 | 封装 | 金属 |
| 6 | 连接类型 | SMA、BNC、飞线 |
本装置在无法选择带前放的探测器时，考虑自主开发适合PI PS探测器和金硅面垒探测器的前置放大器。
在另一实施例中，所述进气口和出气口均设置为喇叭状，采用该技术方案，提供进气口的进气量以及进气效率。
上述实施例中，监测仪箱体设计为长方体形状，其尺寸约为450mm×200mm×450mm。
上述实施例中，本装置的整体性能为：
1防护等级:IP20；
2数据传输：RS-485；
3工作温度：0～40℃；
4尺寸：450x500x450mm；
5电源：24VDC/21AH(内置锂电池)；
6总重量:约20Kg。
上述实施例中参照标准或规范：
GB/T 7165.2-2008气态排出流(放射性)活度连续监测设备.第2部分:放射性气溶胶(包括超铀气溶胶)监测仪的特殊要求；
EJ/T 1010-1996α、β放射性气溶胶监测仪校准与氡子体补偿有效性的检验方法；
EJ 587-1991放射性气溶胶污染测量仪和监测仪。
在另一实施例中，所述显示器为HMI触摸屏。操作人员通过HMI触摸屏进行气溶胶连续监测仪的相关功能的控制。
其主要技术参数如下表2所示。
表2 TP07I串口触摸屏主要技术指标
本领域技术人员可以理解的是，本实施例中对于气溶胶连续监测仪内部各组件的形状、尺寸和材质以及具体的安装位置在此不限定，其参照附图1能够实现对空气中α、β放射性粒子实时监测的目的，因此，只要满足该目的即可。
本实用新型中涉及到的PLC以及其自动控制程序，为本领域技术人员均可根据现有技术中类似控制程序的原理实现在本实用新型场景的应用，所述PLC以及其自动控制程序不是本实用新型的创造性所在。
涉及到电路和电子元器件和模块均为现有技术，本领域技术人员完全可以实现，无需赘言，本实用新型保护的内容也不涉及对于软件和方法的改进。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种气溶胶连续监测仪，其特征在于，包括取样测量单元和控制单元，所述取样测量单元包括依次连接的进气口、进气管、滤纸检测组件、出气管、真空泵以及出气口，所述出气管上设置有温度传感器、压力传感器、微小气体流量计以及检测电路；所述控制单元包括PLC、显示器、微型打印机、报警器以及放大/单道分析器，所述PLC通过放大/单道分析器与滤纸检测组件电性连接，所述显示器、微型打印机以及报警器分别与PLC电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种气溶胶连续监测仪，其特征在于，所述滤纸检测组件包括用于采集气溶胶颗粒的采样滤纸、用于驱动采样滤纸行走的电驱滚轮以及用于对采样滤纸上的气溶胶活度进行测量的半导体探测器。
3.根据权利要求2所述的一种气溶胶连续监测仪，其特征在于，所述半导体探测器为双PIPS探测器。
4.根据权利要求2所述的一种气溶胶连续监测仪，其特征在于，所述监测仪的壳体上对应设置有透明的观察视窗，用于查看采样滤纸是否发生堵塞、破裂、或者纸已经耗尽需要更换。
5.根据权利要求1所述的一种气溶胶连续监测仪，其特征在于，所述进气口和出气口均设置为喇叭状。
6.根据权利要求1所述的一种气溶胶连续监测仪，其特征在于，还包括为取样测量单元和控制单元供电的锂电池电源。
7.根据权利要求1所述的一种气溶胶连续监测仪，其特征在于，所述显示器为HMI触摸屏。
8.根据权利要求1所述的一种气溶胶连续监测仪，其特征在于，所述报警器为声光报警器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221501265.6U CN217587623U (zh) | 2022-06-15 | 2022-06-15 | 一种气溶胶连续监测仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202221501265.6U CN217587623U (zh) | 2022-06-15 | 2022-06-15 | 一种气溶胶连续监测仪 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN217587623U true CN217587623U (zh) | 2022-10-14 |
Family
ID=83529756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202221501265.6U Active CN217587623U (zh) | 2022-06-15 | 2022-06-15 | 一种气溶胶连续监测仪 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN217587623U (zh) |
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2022
- 2022-06-15 CN CN202221501265.6U patent/CN217587623U/zh active Active
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