CN220171263U - 一种具有自动稳峰功能的伽玛射线探测器装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及探测器技术领域，提出了一种具有自动稳峰功能的伽玛射线探测器装置，包括光电倍增管和高压发生电路，高压发生电路为光电倍增管提供电源，还包括与主控单元连接的能谱分析电路，能谱分析电路包括上限比较电路、下限比较电路、触发器U4、触发器U5、脉冲延时电路和触发器U3，上限比较电路的输出端连接触发器U3的置位端，触发器U3的复位端连接触发器U4的反相输出端，触发器U3的输出端通过脉冲延时电路连接触发器U5的第一触发输入端，触发器U5的输出端连接主控单元，主控单元连接高压发生电路的控制端。通过上述技术方案，解决了现有技术中伽玛射线探测器装置稳定性和准确性差的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及探测器技术领域，具体的，涉及一种具有自动稳峰功能的伽玛射线探测器装置。
背景技术
非接触式放射性工业仪表通常在精炼、采矿、化学、食品、肥皂和洗涤剂以及纸浆和造纸工业中使用伽玛辐射源来测量液位、密度和厚度。其中伽马射线探测器是整个非接触式放射性工业仪表中最为关键的部件，当环境变化或其它因素引起脉冲信号幅度变低时，如：由于光电倍增管的疲劳效应或环境温度降低，引起光电倍增管的增益降低；由于温度下降导致的NaI晶体发光效率降低等因素，均会使得总增益下降而使脉冲信号幅度降低，继而影响射线脉冲计数的稳定性和准确性。
实用新型内容
本实用新型提出一种具有自动稳峰功能的伽玛射线探测器装置，解决了相关技术中伽玛射线探测器装置稳定性和准确性差的问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：包括光电倍增管和高压发生电路，所述高压发生电路为所述光电倍增管提供电源，还包括与主控单元连接的能谱分析电路，所述能谱分析电路包括上限电压比较电路、下限比较电路、触发器U4、触发器U5、脉冲延时电路和触发器U3，
所述上限电压比较电路和所述下限电压比较电路的输入端均与所述光电倍增管的输出端连接，所述上限电压比较电路的输出端连接所述触发器U3的置位端，所述触发器U3的复位端连接所述触发器U4的反相输出端，所述触发器U3的输出端通过所述脉冲延时电路连接所述触发器U5的第一触发输入端，
所述下限电压比较电路的输出端连接所述触发器U4的第二触发输入端，所述触发器U4的第一触发输入端接地，所述触发器U4的清零端连接电源+5V，所述触发器U4的输出端连接所述触发器U5的第二触发输入端，所述触发器U5的清零端连接电源+5V，所述触发器U5的输出端连接所述主控单元，所述主控单元还与所述高压发生电路的控制端连接。
进一步，如图1所示，所述上限电压比较电路包括运放U1，所述运放U1的反相输入端与所述光电倍增管的输出端连接，所述运放U1的同相输入端与参考电压Vref1连接，所述运放U1的输出端连接所述触发器U3的置位端。
进一步，如图1所示，所述下限电压比较电路包括运放U2，所述光电倍增管输出信号输入运放U2的反相输入端，运放U2的同相输入端输入参考电压Vref2，所述运放U2的输出端连接所述触发器U4的第二触发输入端。
进一步，如图1所示，还包括电阻R1、电阻R2和电位器PR1，
所述电位器PR1的第一端通过所述电阻R1连接电源+12V，所述电位器PR1的第二端通过所述电阻R2接地，所述电位器PR1的滑动端作为上限电压Vref1，所述电位器PR1的第二端作为下限电压Vref2。
进一步，如图1所示，还包括电位器PR3和电位器PR4，所述触发器U4的电容电阻外接端连接所述电位器PR3的第一端，所述电位器PR3的滑动端连接电源+5V，
所述触发器U5的电容电阻外接端连接所述电位器PR4的第一端，所述电位器PR4的滑动端连接电源+5V。
进一步，如图1所示，所述脉冲延时电路包括电阻R13、电容C16、触发器U6A和触发器U6B，所述触发器U3的输出端连接所述电阻R13的第一端，所述电阻R13的第二端通过所述电容C16接地，所述电阻R13的第二端连接所述触发器U6A的输入端，所述触发器U6A的输出端连接所述触发器U6B的输入端，所述触发器U6B的输出端连接所述触发器U5的第一触发输入端。
进一步，如图2所示，所述光电倍增管和所述上限电压比较电路之间还设置有信号放大电路，所述信号放大电路包括运放U8、运放U9，电阻R14、电阻R15和电阻R17，所述运放U8的反相输入端与所述光电倍增管的输出端连接，所述运放U8的反相输入端通过所述电阻R14连接所述运放U8的输出端，所述U8的输出端通过电阻R15连接所述运放U9的反相输入端，所述运放U9的反相输入端通过电阻R17连接所述运放U9的输出端，所述运放U9的输出端作为所述信号放大电路的输出，接入所述上限电压比较电路。
进一步，如图2所示，还包括电容C17和电容C18，所述电容C17和所述电阻R14并联，所述电容C18和所述电阻R17并联。
本实用新型的工作原理及有益效果为：
本实用新型通过将光电倍增管的输出信号输入能谱分析电路，通过能谱分析电路分析光电倍增管的输出信号幅值，当输出信号幅值在下限电压Vref2和上限电压Vref1之间时，输出计数脉冲到主控单元，主控单元根据能谱分析电路的脉冲计数判断光电倍增管的输出信号幅值是否下降，并根据脉冲计数和设定阈值的差值，调节高压发生电路的输出，实现光电倍增管的稳定输出。
当输入信号Vi小于下限电压Vref2时，运放U2输出高电平，触发器U4的第二触发输入端输入高电平，触发器U4的第一触发输入端接地为低电平，触发器U4的清零端连接电源+5V，因此触发器U4的输出端为低电平，触发器U4的反相输出端输出高电平；
运放U1输出高电平，触发器U3的置位端为高电平，触发器U3的复位端连接触发器U4的反相输出端为高电平，因此触发器U3的输出端为低电平，该低电平经脉冲延时电路后输入触发器U5的第一触发输入端，触发器U5第二触发器输入端为低电平。因此当输入信号Vi小于下限电压Vref2时，触发器U5的输出端无脉冲信号输出。
当输入信号Vi高于下限电压Vref2，输入信号Vi低于上限电压Vref1时，运放U2输出端跳变为低电平，触发器U4的第二触发输入端跳变为低电平，触发器U4的输出端为正脉冲信号，触发器U4的反相端输出负脉冲信号；
运放U1输出仍为高电平，触发器U3的置位端为高电平，触发器U3的复位端为低电平，触发器U3的输出端为跳变为低电平，该电平经脉冲延时电路后输入触发器U5的第一触发输入端，触发器U5的第二触发输入端输入正脉冲，触发器U5输出端输出正脉冲信号，触发器U5反相输出端输出负脉冲信号。
当输入信号Vi高于上限电压Vref1时，运放U2输出信号为低电平，触发器U4的第二触发输入端为低电平，触发器U4的输出端为低电平，触发器U4的反相输出端为高电平；
运放U1的输出端跳变为低电平，触发器U3的置位端跳变为低电平，触发器U3的复位端为高电平，触发器U3的输出端为跳变为高电平，该电平经脉冲延时电路后输入触发器U5的第一触发输入端，触发器U5的第二触发输入端为低电平，由于触发器U5的第一触发输入端的输入信号覆盖第二触发输入端的输入信号，由真值表可知，此时触发器U5无输出脉冲信号。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型中能谱分析电路原理图；
图2为本实用新型中信号放大电路原理图；
图中：1上限电压比较电路，2下限电压比较电路，3脉冲延时电路，4信号放大电路。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。
本实施例一种具有自动稳峰功能的伽玛射线探测器装置包括光电倍增管和高压发生电路，高压发生电路为光电倍增管提供电源，还包括与主控单元连接的能谱分析电路，如图1所示，能谱分析电路包括上限电压比较电路、下限电压比较电路、触发器U4、触发器U5、脉冲延时电路和触发器U3，
上限电压比较电路和下限电压比较电路的输入端均与光电倍增管的输出端连接，上限电压比较电路的输出端连接触发器U3的置位端，触发器U3的复位端连接触发器U4的反相输出端，触发器U3的输出端通过脉冲延时电路连接触发器U5的第一触发输入端，
下限电压比较电路的输出端连接触发器U4的第二触发输入端，触发器U4的第一触发输入端接地，触发器U4的清零端连接电源+5V，触发器U4的输出端连接触发器U5的第二触发输入端，触发器U5的清零端连接电源+5V，触发器U5的输出端连接主控单元，主控单元还与高压发生电路的控制端连接。
本实用新型通过将光电倍增管的输出信号输入能谱分析电路，通过能谱分析电路分析光电倍增管的输出信号幅值，输出计数脉冲到主控单元，主控单元根据能谱分析电路的脉冲计数和设定阈值的差值，调节高压发生电路的输出，实现光电倍增管的稳定输出。
当输入信号Vi小于下限电压Vref2时，运放U2输出高电平，触发器U4的第二触发输入端输入高电平，触发器U4的第一触发输入端接地为低电平，触发器U4的清零端连接电源+5V，因此触发器U4的输出端为低电平，触发器U4的反相输出端输出高电平；
运放U1输出高电平，触发器U3的置位端为高电平，触发器U3的复位端连接触发器U4的反相输出端为高电平，因此触发器U3的输出端为低电平，该低电平经脉冲延时电路后输入触发器U5的第一触发输入端，触发器U5第二触发输入端为低电平。因此当输入信号Vi小于下限电压Vref2时，触发器U5的输出端无脉冲信号输出。
当输入信号Vi高于下限电压Vref2，输入信号Vi低于上限电压Vref1时，运放U2输出端跳变为低电平，触发器U4的第二触发输入端跳变为低电平，触发器U4的输出端为正脉冲信号，触发器U4的反相端输出负脉冲信号；
运放U1输出仍为高电平，触发器U3的置位端为高电平，触发器U3的复位端为低电平，触发器U3的输出端为跳变为低电平，该电平经脉冲延时电路后输入触发器U5的第一触发输入端，触发器U5的第二触发输入端输入正脉冲，触发器U5输出端输出正脉冲信号，触发器U5反相输出端输出负脉冲信号。
当输入信号Vi高于上限电压Vref1时，运放U2输出信号为低电平，触发器U4的第二触发输入端为低电平，触发器U4的输出端为低电平，触发器U4的反相输出端为高电平；
运放U1的输出端跳变为低电平，触发器U3的置位端跳变为低电平，触发器U3的复位端为高电平，触发器U3的输出端为跳变为高电平，该电平经脉冲延时电路后输入触发器U5的第一触发输入端，触发器U5的第二触发输入端为低电平，由于触发器U5的第一触发输入端的输入信号覆盖第二触发输入端的输入信号，由真值表可知，此时触发器U5无输出脉冲信号。
进一步，如图1所示，上限电压比较电路包括运放U1，运放U1的反相输入端与光电倍增管的输出端连接，运放U1的同相输入端与参考电压Vref1连接，运放U1的输出端连接触发器U3的置位端。
光电倍增管的输出信号Vi输入运放U1的反相输入端，上限电压Vref1输入运放U1的同相输入端，当信号Vi高于上限电压Vref1时，运放U1反相输入端电压低于高于同相输入端电压，运放U1输出低电平；当信号Vi低于上限电压Vref1时，运放U1反相输入端电压低于同相输入端电压，运放U1输出高电平。
进一步，如图1所示，下限电压比较电路包括运放U2，光电倍增管输出信号输入运放U2的反相输入端，运放U2的同相输入端输入参考电压Vref2，运放U2的输出端连接触发器U4的第二触发输入端。
光电倍增管的输出信号Vi输入运放U2的反相输入端，下限电压Vref1输入运放U2的同相输入端，当信号Vi高于上限电压Vref2时，运放U2输出低电平；当信号Vi低于下限电压Vref2时，运放U2输出高电平。
进一步，如图1所示，还包括电阻R1、电阻R2和电位器PR1，电位器PR1的第一端通过电阻R1连接电源+12V，电位器PR1的第二端通过电阻R2接地，电位器PR1的滑动端作为上限电压Vref1，电位器PR1的第二端作为下限电压Vref2。
电阻R1、电阻R2和电位器PR1组成串联分压电路，根据实际需要，通过调整电位器PR1的滑动端可以调整输出电压Vref1和Vref2的值。
包括电位器PR3和电位器PR4，触发器U4的电容电阻外接端连接电位器PR3的第一端，电位器PR3的滑动端连接电源+5V，
进一步，如图1所示，触发器U5的电容电阻外接端连接电位器PR4的第一端，电位器PR4的滑动端连接电源+5V。
电位器PR3串联在触发器U4的电容电阻外接端和电源+5V之间，电位器PR4串联在触发器U5的电容电阻外接端和电源+5V之间，通过改变电位器PR3和电位器PR4的值可以改变输出脉冲宽度。
进一步，如图1所示，脉冲延时电路包括电阻R13、电容C16、触发器U6A和触发器U6B，触发器U3的输出端连接电阻R13的第一端，电阻R13的第二端通过电容C16接地，电阻R13的第二端连接触发器U6A的输入端，触发器U6A的输出端连接触发器U6B的输入端，触发器U6B的输出端连接触发器U5的第一触发输入端。
电阻R13、电容C16和触发器U6A和U6B组成延时电路，对触发器U3的输出脉冲产生信号延迟，再依次经触发器U6A和触发器U6B进行整形，得到高质量的延时脉冲。其中，触发器U6A和触发器U6B均为施密特触发器，电阻R13第二端的延迟信号首先经过触发器U6A进行上升沿整形，再经触发器U6B进行下降沿整形。
下限电压比较电路的输出延迟时间无法事先确定，通过脉冲延时电路可以使正脉冲信号和负脉冲信号的延时相同。
进一步，如图2所示，光电倍增管和上限电压比较电路之间还设置有信号放大电路，信号放大电路包括运放U8、运放U9，电阻R14、电阻R15和电阻R17，运放U8的反相输入端与光电倍增管的输出端连接，运放U8的反相输入端通过电阻R14连接运放U8的输出端，U8的输出端通过电阻R15连接运放U9的反相输入端，运放U9的反相输入端通过电阻R17连接运放U9的输出端，运放U9的输出端作为信号放大电路的输出，接入上限电压比较电路。
信号放大电路用于对光电倍增管的输出信号进行放大后，再接入能谱分析电路，以提高信号处理精度。其中，运放U8构成电压跟随器，用于实现前后级的阻抗匹配，运放U8的输出信号输入运放U9的反相输入端，经运放U9反相放大后作为信号放大电路的输出，其中通过调整电阻R15和电阻R17的值可以调整运放U9的放大倍数。
进一步，如图2所示，还包括电容C17和电容C18，电容C17和电阻R14并联，电容C18和电阻R17并联。
光电倍增管的输出端连接信号放大电路的输入端，电容C17和电容C18为反馈电容，起降噪稳定波形的作用。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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 (8)
1.一种具有自动稳峰功能的伽玛射线探测器装置，包括光电倍增管和高压发生电路，所述高压发生电路为所述光电倍增管提供电源，其特征在于，还包括与主控单元连接的能谱分析电路，所述能谱分析电路包括上限电压比较电路（1）、下限电压比较电路（2）、触发器U4、触发器U5、脉冲延时电路（3）和触发器U3，
所述上限电压比较电路（1）和所述下限电压比较电路（2）的输入端均与所述光电倍增管的输出端连接，所述上限电压比较电路（1）的输出端连接所述触发器U3的置位端，所述触发器U3的复位端连接所述触发器U4的反相输出端，所述触发器U3的输出端通过所述脉冲延时电路（3）连接所述触发器U5的第一触发输入端，
所述下限电压比较电路（2）的输出端连接所述触发器U4的第二触发输入端，所述触发器U4的第一触发输入端接地，所述触发器U4的清零端连接电源+5V，所述触发器U4的输出端连接所述触发器U5的第二触发输入端，所述触发器U5的清零端连接电源+5V，所述触发器U5的输出端连接所述主控单元，所述主控单元还与所述高压发生电路的控制端连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有自动稳峰功能的伽玛射线探测器装置，其特征在于，所述上限电压比较电路（1）包括运放U1，所述运放U1的反相输入端与所述光电倍增管的输出端连接，所述运放U1的同相输入端与参考电压Vref1连接，所述运放U1的输出端连接所述触发器U3的置位端。
3.根据权利要求1所述的一种具有自动稳峰功能的伽玛射线探测器装置，其特征在于，所述下限电压比较电路（2）包括运放U2，所述光电倍增管输出信号输入运放U2的反相输入端，运放U2的同相输入端输入参考电压Vref2，所述运放U2的输出端连接所述触发器U4的第二触发输入端。
4.根据权利要求1所述的一种具有自动稳峰功能的伽玛射线探测器装置，其特征在于，还包括电阻R1、电阻R2和电位器PR1，
所述电位器PR1的第一端通过所述电阻R1连接电源+12V，所述电位器PR1的第二端通过所述电阻R2接地，所述电位器PR1的滑动端作为上限电压Vref1，所述电位器PR1的第二端作为下限电压Vref2。
5.根据权利要求1所述的一种具有自动稳峰功能的伽玛射线探测器装置，其特征在于，还包括电位器PR3和电位器PR4，所述触发器U4的电容电阻外接端连接所述电位器PR3的第一端，所述电位器PR3的滑动端连接电源+5V，
所述触发器U5的电容电阻外接端连接所述电位器PR4的第一端，所述电位器PR4的滑动端连接电源+5V。
6.根据权利要求1所述的一种具有自动稳峰功能的伽玛射线探测器装置，其特征在于，所述脉冲延时电路（3）包括电阻R13、电容C16、触发器U6A和触发器U6B，所述触发器U3的输出端连接所述电阻R13的第一端，所述电阻R13的第二端通过所述电容C16接地，所述电阻R13的第二端连接所述触发器U6A的输入端，所述触发器U6A的输出端连接所述触发器U6B的输入端，所述触发器U6B的输出端连接所述触发器U5的第一触发输入端。
7.根据权利要求1所述的一种具有自动稳峰功能的伽玛射线探测器装置，其特征在于，所述光电倍增管和所述上限电压比较电路（1）之间还设置有信号放大电路（4），所述信号放大电路（4）包括运放U8、运放U9，电阻R14、电阻R15和电阻R17，所述运放U8的反相输入端与所述光电倍增管的输出端连接，所述运放U8的反相输入端通过所述电阻R14连接所述运放U8的输出端，所述U8的输出端通过电阻R15连接所述运放U9的反相输入端，所述运放U9的反相输入端通过电阻R17连接所述运放U9的输出端，所述运放U9的输出端作为所述信号放大电路（4）的输出，接入所述上限电压比较电路（1）。
8.根据权利要求7所述的一种具有自动稳峰功能的伽玛射线探测器装置，其特征在于，还包括电容C17和电容C18，所述电容C17和所述电阻R14并联，所述电容C18和所述电阻R17并联。
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |