CN219978538U - 一种辐射探测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种辐射探测装置，包括主控板，主控板分别与计时器、警报器和显示装置连接，计时器与盖革‑米勒计数管连接；射线在通电的盖革‑米勒计数管内电离产生离子，向计时器输出对应的电脉冲，计时器根据接收到的电脉冲信号生成对应的时间信息并传输给主控板，得到单位时间内的射线数并通过显示装置显示。利用主控板配合盖革‑米勒计数管以及计时器实现辐射探测，相较于传统的闪烁体、电离室和半导体探测器等器件，体积和重量更小，并且响应速度更快。

Description

一种辐射探测装置

技术领域

本实用新型涉及检测技术领域，具体为一种辐射探测装置。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

在实验室进行α射线、β射线、X射线以及γ射线等信号的检测试验时，需要通过辐射探测器实现，传统的辐射探测器通常采用闪烁体、电离室和半导体探测器等器件，体积和重量都较大，并且操作复杂，不利于在试验过程中实现快速响应。

实用新型内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本实用新型提供一种辐射探测装置，利用主控板配合盖革-米勒计数管以及计时器，通过盖革-米勒计数管检测辐射水平并输出模拟信号，经模数转换后向主控板输出数字信息，配合计时器的时间信息，得到被检测信号的辐射水平。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供一种辐射探测装置，包括主控板，主控板分别与计时器、警报器和显示装置连接，计时器与盖革-米勒计数管连接；射线在通电的盖革-米勒计数管内电离产生离子，向计时器输出对应的电脉冲，计时器根据接收到的电脉冲信号生成对应的时间信息并传输给主控板，得到单位时间内的射线数并通过显示装置显示。

还具有电源模块，根据盖革-米勒计数管的性能和辐射类型，产生设定的高压源电压，使盖革-米勒计数管内部产生电离效应，用于检测辐射。

盖革-米勒计数管通过高压引脚与电源模块连接，通过接地引脚与公共接地端连接，通过探测引脚与计时器和主控板的模拟输入引脚连接。

主控板通过数字输出引脚与显示装置连接，根据盖革-米勒计数管和计时器的数据，在显示装置中显示辐射数据。

还具有数据传输模块，数据传输模块与主控板连接，主控板将检测到的辐射数据通过数据传输模块传输到计算机或移动设备中，用于监测、记录和保存。

数据传输模块包括USB接口、蓝牙模块或Wi-Fi模块中的至少一种。

主控板具有模数转换模块，将盖革-米勒计数管输出的模拟信号转换为数字信号。

主控板通过数字输出引脚与警报器连接，当辐射水平超过预设值时，警报器动作发出声音或光信号。

盖革-米勒计数管为M4011型GM管，主控板为Arduino UNO R3主控板。

与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

1、利用主控板配合盖革-米勒计数管以及计时器实现辐射探测，相较于传统的闪烁体、电离室和半导体探测器等器件，体积和重量更小，并且响应速度更快。

2、选用M4011型盖革-米勒计数管，相较于传统的Geiger计数器，测量结果更加准确。主控板通过计时器提供准确的时间信息，进一步提高了装置的精度和可靠性，能够适用于各种辐射环境下的精密辐射测量，例如核电站、医院和实验室等。

3、选用Arduino主控板，体积小巧且重量轻，成本更低且易于获取，其开源设计可以自由访问和修改设计文件，以满足辐射探测的需求，并且处理速度块，能够满足辐射探测对响应速度的需求，通过与计算机或移动设备之间的通信，能够通过二次开发对辐射数据进行后续的分析以应用。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型提供的辐射探测装置内部架构示意图；

图2和图3均是本实用新型提供的辐射探测装置的外形结构示意图。

图中：1、电源开关键，2、数据记录键，3、返回键/重置键，4、设置键，5、显示屏，6、信号杆，7、操作按键，8、显示器，9、射线接收端，10、电源键。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术中所描述的，传统的辐射探测器的体积和重量都较大，虽然性能上能够满足对α射线、β射线、X射线以及γ射线等信号的检测，但响应时间和灵敏度有限。因此，以下实施例给出一种辐射探测装置，利用主控板Arduino配合M4011型盖革-米勒计数管以及555计时器，通过盖革-米勒计数管检测辐射水平并输出模拟信号，经模数转换后向主控板输出数字信息，配合计时器的时间信息，得到被检测信号的辐射水平。

盖革-米勒计数管(GM管)，是一种探测电离辐射(α射线、β射线、X射线以及γ射线)强度的记数仪器，由充气的管或小室作为探头的主要结构，当向探头施加的电压达到一定范围时，射线在管内每电离产生一对离子，就能放大产生一个相同大小的电脉冲并输出，由此测量得单位时间内的射线数。

如图1-图3所示，一种辐射探测装置，包括分别与主控板连接的盖革-米勒计数管、计时器、警报器和显示装置。

还具有电源模块，为主控板、盖革-米勒计数管、计时器、警报器和显示装置供电。

具体的：

盖革-米勒计数管为M4011型GM管，主控板为Arduino UNO R3主控板，计时器为555计时器。

M4011型GM管和555计时器与Arduino UNO R3主控板引脚连接，同时借助外部上拉实现5V输出，形成一个紧密集成的辐射探测模块。

Arduino UNO R3主控板负责与M4011型GM管进行数据通信和控制，并通过显示装置显示实时的辐射数据和警报信息。警报器可根据预设的辐射阈值发出声音或光信号，提醒用户采取必要的防护措施。

盖革-米勒计数管通过高压引脚与电源模块连接，通过接地引脚与公共接地端连接，通过探测引脚与计时器和主控板的模拟输入引脚连接。

电源模块根据M4011型GM管的要求和辐射类型，设置适当的高压源电压，使M4011型GM管内部产生电离效应，用于检测辐射。

M4011型GM管的探测引脚通过555计时器连接到Arduino UN O R3主控板的模拟输入引脚。通过调节M4011型GM管的放大倍数，校准M4011型GM管的输出电压范围，使其适应Arduino UNO R3主控板的输入范围。校准过程中，可以使用已知辐射源进行辐射测试，并根据实际测量值和M4011型GM管输出值之间的关系进行校准。

Arduino UNO R3主控板通过数字输出引脚与显示装置连接，根据M4011型GM管和555计时器的数据，使显示装置显示辐射数据。显示装置可以选择液晶显示屏或OLED显示屏等，根据需要显示辐射水平、单位和其他相关信息。

Arduino UNO R3主控板的还通过数字输出引脚与警报器连接，根据预设值，通过数字输出引脚控制警报器的声音或光信号发出。当辐射水平超过设定值时，警报器触发，提醒用户采取相应的防护措施。

数据处理和分析：通过Arduino UNO R3主控板的处理能力，对M4011型GM管读取的辐射数据进行滤波、校准和计算。根据辐射类型和相关参数，将数字值转换为实际辐射水平，并记录历史数据供后续分析使用。

Arduino UNO R3主控板连接数据传输模块(例如USB、蓝牙或Wi-Fi，或是ESP8266wifi模块)，将检测到的辐射数据传输到计算机或移动设备中，实现数据的实时监测、记录和存储。

Arduino UNO R3主控板具有模数转换模块，将M4011型GM管输出的模拟信号转换为数字信号。

装置的外形结构如图2和图3所示，

当作为无线检测的仪器使用时，如图2所示，电源模块、主控板、盖革-米勒计数管、计时器和警报器均连接在外壳内部的空间中，外壳上设置与电源模块连接的电源开关键1，以及与主控板连接的操作按键(包括数据记录键2、返回键/重置键3和设置键4)，显示装置固定在外壳上(为SSD1306显示屏5)，外壳上连接的信号杆6为数据传输模块的信号传输天线。

当作为便携检测的仪器使用时，如图3所示，电源模块、主控板、盖革-米勒计数管、计时器和警报器均连接在外壳内部的空间中，外壳上设置与电源模块连接的电源键10，以及与主控板连接的操作按键7，显示装置固定在外壳上(为LCD1602显示器8)，外壳上设有射线接收端9用于接收测试环境中的α射线、β射线、X射线以及γ射线。

上述装置的工作过程如下：

装置开机后，Arduino UNO R3主控板初始化并进行自检；通过设置界面设置辐射阈值和报警方式等参数；

M4011型GM管开始探测辐射，将模拟信号值传输到Arduino UNO R3主控板；

Arduino UNO R3主控板读取M4011型GM管的输出值，并将其转换为数字值；

达到预设值时，警报器发出声音和光信号，提醒用户。

上述装置对常用物质进行检测的结果，如表1所示。

表1不同物质下的探测情况

利用主控板Arduino配合M4011型盖革-米勒计数管以及555计时器形成集成程度较高的辐射探测装置，使得体积和重量大幅缩小，满足检测需求。

可以实现对辐射水平的准确测量和警报功能。装置具有易用性、便携性和高精度的特点，能够推广至核能、医疗、工业和环境监测等领域，可以记录历史数据并进行进一步的数据处理和存储。

核心探测元件为M4011型GM管，具有高灵敏度和广泛响应能力。相较于传统的Geiger计数器，M4011型GM管的测量结果更加准确。此外，Arduino UNO R3主控板的数字处理和校准功能以及通过555计时器提供准确的时间信息，进一步提高了装置的精度和可靠性。因此，该装置适用于各种辐射环境下的精密辐射测量，如核电站、医院和实验室等。

Arduino UNO R3主控板负责辐射数据的处理和分析，可以检测到频率为150Hz以上，宽度为50us的信号脉冲，并进行波形精确处理将us量级的脉冲信号展宽为ms量级，方便测量，结果更加准确，以获得更准确的辐射测量结果。装置还可以记录历史数据，并能够通过后续的二次开发识别和报告数据中的异常辐射事件，为用户提供了更全面、可靠的辐射监测和分析能力。

Arduino平台具有友好的开发环境和易于学习的编程语言，提供了丰富的库和函数，方便进行数据处理、计算和通信。此外，Ardui no具有可扩展性，可以与其他传感器和模块进行集成，满足不同应用场景的需求。Arduino开发板的价格相对较低，易于获取。它采用开源设计，用户可以自由访问和修改其设计文件，以满足特定需求。

555计时器是一种高度稳定和可靠的计时器，可以提供精确的计时功能。它可以用于测量辐射事件的持续时间或间隔时间，并提供准确的时间信息；灵活的配置选项，555计时器具有多种工作模式和配置选项，如单稳态、多稳态、定时器和频率分割器等，这使得它适用于不同的辐射监测需求和应用场景；快速响应能力，555计时器的高速计时能力使其能够快速响应辐射事件。可以实时记录辐射事件的发生时间，提供及时的信息反馈；简化电路设计，集成555计时器可以简化辐射探测装置的电路设计。555计时器具有较少的外部元件要求，并且与其他电子元件容易集成，降低了电路复杂性和布局设计的难度；低功耗，555计时器通常具有低功耗特性，这对于便携式辐射探测装置尤为重要。它可以节省电池能量，并延长装置的使用时间。将555计时器集成到辐射探测装置中可以提供精确的计时功能、灵活的配置选项、快速响应能力、简化电路设计和低功耗等好处。这有助于增强辐射探测装置的功能和性能，并满足特定的辐射监测需求。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、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)

1.一种辐射探测装置，其特征在于，包括主控板，主控板分别与计时器、警报器和显示装置连接，计时器与盖革-米勒计数管连接；射线在通电的盖革-米勒计数管内电离产生离子，向计时器输出对应的电脉冲，计时器根据接收到的电脉冲信号生成对应的时间信息并传输给主控板，得到单位时间内的射线数并通过显示装置显示。

2.如权利要求1所述的一种辐射探测装置，其特征在于，还具有电源模块，电源模块根据盖革-米勒计数管的性能和辐射类型，产生设定的高压源电压，使盖革-米勒计数管内部产生电离效应，用于检测辐射。

3.如权利要求2所述的一种辐射探测装置，其特征在于，所述盖革-米勒计数管通过高压引脚与电源模块连接，通过接地引脚与公共接地端连接，通过探测引脚与计时器和主控板的模拟输入引脚连接。

4.如权利要求1所述的一种辐射探测装置，其特征在于，所述主控板通过数字输出引脚与显示装置连接，根据盖革-米勒计数管和计时器的数据，在显示装置中显示辐射数据。

5.如权利要求1所述的一种辐射探测装置，其特征在于，还具有数据传输模块，数据传输模块与主控板连接，主控板将检测到的辐射数据通过数据传输模块传输到计算机或移动设备中，用于监测、记录和保存。

6.如权利要求5所述的一种辐射探测装置，其特征在于，所述数据传输模块包括USB接口、蓝牙模块或Wi-Fi模块中的至少一种。

7.如权利要求1所述的一种辐射探测装置，其特征在于，所述主控板具有模数转换模块，将盖革-米勒计数管输出的模拟信号转换为数字信号。

8.如权利要求1所述的一种辐射探测装置，其特征在于，所述主控板通过数字输出引脚与警报器连接，当辐射水平超过预设值时，警报器动作发出声音或光信号。

9.如权利要求1所述的一种辐射探测装置，其特征在于，所述盖革-米勒计数管为M4011型GM管。

10.如权利要求1所述的一种辐射探测装置，其特征在于，所述主控板为Arduino主控板。