DE1954529C3

DE1954529C3 - Radiation monitoring device for ionizing radiation with acoustic display of the pulse rate through a series of tone pulses

Info

Publication number: DE1954529C3
Application number: DE19691954529
Authority: DE
Inventors: Hans-Dietrich 5990 Altena Girle
Original assignee: Graetz GmbH and Co OHG
Current assignee: Graetz GmbH and Co OHG
Priority date: 1969-10-29
Filing date: 1969-10-29
Publication date: 1978-11-09
Also published as: DE1954529B2; DE1954529A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Strahlungsdetektor, der unter dem Einfluß der Strahlung elektrische Impulse mit einer der Strahlungsintensität proportionalen Impulsrate erzeugt, sowie mit einer Einrichtung zur akustischen Anzeige der Impulsrate durch eine Folge von Tonimpulsen, deren Dichte der Impulsrate proportional ist, wobei diese Einrichtung einen aus einer oder mehreren bistabilen elektronischen Stufen bestehenden digitalen Frequenzteiler, dem die vom Strahlungsdetektor erzeugten Impulse zugeführt werden und der an seinem Ausgang eine Folge von elektrischen Rechtecksignalen liefert, deren Frequenz der gemäß dem Teilungsverhältnis des Frequenzteilers untersetzten Eingang-Impulsrate entspricht, eine dem Frequenzteiler nachgeschaltete Impulsformerstufe, sowie einen über die Impulsformerstufe angesteuerten Lautsprecher zur Erzeugung der Tonimpulse aufweist.The invention relates to a radiation detector, which under the influence of the radiation with electrical pulses a pulse rate proportional to the radiation intensity generated, as well as with a device for acoustic The pulse rate is indicated by a series of tone pulses, the density of which is proportional to the pulse rate is, this device consisting of one or more bistable electronic stages digital frequency divider to which the pulses generated by the radiation detector are fed and to which its output delivers a sequence of electrical square-wave signals, the frequency of which is that according to the Division ratio of the frequency divider reduced input pulse rate corresponds to the frequency divider downstream pulse shaper stage, as well as a loudspeaker controlled via the pulse shaper stage for Having generation of the tone pulses.

Derartige Geräte werden zur Feststellung und Überwachung ionisierender Strahlung verwendet. Sie erfassen einen weiten Bereich der Intensität dieser Strahlung und zeigen sie durch akustische Knack- oder sonstige Tonimpulse an. Aus der Dichte der Tonimpulsfolge schließt der Benutzer eines derartigen Gerätes auf die Intensität der augenblicklich auftretenden ionisierenden Strahlung, ohne das Gerät dauernd beobachten zu müssen. Da die Detektorimpulse in der Größenordnung einiger lOjis liegen, sind die ausgelösten Knackgeräusche sehr kurz. Einzelne Knackimpulse, die von einer ionisierenden Strahlung mehr geringer Intensität herrühren, werden leicht überhört oder sind von Störknacken schlecht zu unterscheiden. Mit zunehmender Strahlungsintensität steigt die Zahl derSuch devices are used to detect and monitor ionizing radiation. she capture a wide range of the intensity of this radiation and show it through acoustic clicks or other tone impulses. From the density of the tone pulse train the user of such a device concludes on the intensity of the currently occurring ionizing Radiation without having to constantly observe the device. Since the detector pulses in the order of magnitude some lOjis are the thrown ones Cracking noises very briefly. Individual cracking impulses that result from ionizing radiation of more low intensity, are easily overheard or are difficult to distinguish from noise cracks. With increasing radiation intensity, the number of

ίο Ionisierungsstöße im Strahlungsdetektor und davon abhängend die Impulsdichte der Tonimpulsfolge. Wegen des begrenzten Auflösungsvermögens des menschlichen Öhres werden keine Intensitätsstejgerungen mehr durch Impulsdichtesteigerung der akustischen Anzeige wahrgenommen, wenn die Intensität der ionisierenden Strahlung einen Grenzwert überschreitet, der durchaus im zu erfassenden Intensitätsbereich ionisierender Strahlung liegt.ίο ionization surges in the radiation detector and from it depending on the pulse density of the tone pulse train. Because of the limited resolution of the human There are no longer any increases in intensity due to an increase in the pulse density of the acoustic Display perceived when the intensity of the ionizing radiation exceeds a limit value, which is well within the range of intensity of ionizing radiation that can be detected.

Bei einem Strahlungsüberwachungsgerät der eingangs angegebenen Art, wie es z. B. aus der Zeitschrift »Elektrotechnische Zeitschrift-A«, 1954, Heft 14, Seite 463 bekannt ist, das neben einer analogen Anzeige der Impulse pro Minute und einen Impulszähler mit digitaler Anzeige einen Lautsprecher zur akustischen Anzeige der Strahlungsintensität aufweist, wird die Impulsrate eines Zählrohrs zunächst verstärkt, in einer monostabilen Kippstufe begrenzt und über eine schaltbare Impulssperre in einen in der Stufenzahl wählbaren, aus bistabilen Kippstufen bestehenden digitalen Frequenzteiler geleitet. Vom Ausgang des Frequenzteilers gelangt die reduzierte Impulsrate über einen Impulsformer in den Lautsprecher.In a radiation monitoring device of the type specified above, as it is, for. B. from the magazine "Elektrotechnische Zeitschrift-A", 1954, issue 14, page 463 is known, in addition to an analog display of the Pulses per minute and a pulse counter with digital display a loudspeaker for acoustic display the radiation intensity, the pulse rate of a counter tube is first increased in a monostable Flip-flop limited and via a switchable pulse block in one of the number of levels selectable bistable multivibrators routed existing digital frequency divider. From the output of the frequency divider the reduced pulse rate reaches the loudspeaker via a pulse shaper.

Bekannte, als Strahlungswarngeräte ausgebildete, einen akustischen Warnton abgebende Strahlungsüberwachungsgeräte arbeiten vielfach mit Tongeneratoren, die bei Überschreiten einer vorgegebenen Strahlungsintensität, entsprechend einem im Strahlungswarngerät eingestellten Schwellwert, ein Tonsignal längerer Dauer über einen Lautsprecher abgeben. Um diesem Warnsignal größeren Nachdruck zu verleihen, wird in einigen bekannten Strahlungswarngeräten dieser Ton gepulst. Bei Erreichen der gefährlichen Strahllingsdosisleistung wird z. B. in einem aus der DE-AS 1161 649 bekannten Strahlungswarngerät durch einen von der Strahlungsintensität abhängigen Gleichspannungspegel beim Überschreiten der Zündspannung einer Glimmlampe ein Impuls ausgelöst, der einen monostabilen Schaltkreis kippt. Dieser schaltet in seiner gekippten Lage einen Tongenerator ein. |e höher die StrahlungsdosisleistungKnown radiation monitoring devices which are designed as radiation warning devices and emit an acoustic warning tone often work with tone generators, which when a given radiation intensity is exceeded, according to a threshold value set in the radiation warning device, an acoustic signal of longer duration delivered through a loudspeaker. In order to emphasize this warning signal, some known radiation warning devices this tone pulsed. When the dangerous radiation dose rate is reached is z. B. in one from DE-AS 1161 649 known Radiation warning device by means of a direct voltage level dependent on the radiation intensity when exceeded The ignition voltage of a glow lamp triggers an impulse, which creates a monostable circuit tilts. In its tilted position, this switches on a tone generator. | e higher the radiation dose rate

so den Schwellwert übersteigt, um so schneller ist der Meßkreis bis zum Zündpunkt der Entladungsstrecke aufgeladen, um so dichter werden die dadurch ausgelösten Tonimpulsfolgen von Impulsen konstanter Impulsdauer. Dieses Verfahren der Tonerzeugung ist jedoch nur bei Geräten zur Anzeige einer über einem Schwellwert liegenden Strahlungsdosisleistung bekannt und setzt erst im Bereich oberhalb des Schwellwertes ein. Außerdem ist die Tonimpulslänge vom Auslöseimpuls unbeeinflußbar und die Dichte der Impulsfolge ist nicht auf Proportionalität mit der Strahlungsdosisleistung ausgelegt.if it exceeds the threshold value, the faster the measuring circuit is up to the ignition point of the discharge path charged, the more dense the sound impulse sequences of impulses triggered thereby become more constant Pulse duration. However, this method of sound generation is only available in devices for displaying one over a Radiation dose rate lying threshold known and only sets in the range above the threshold value a. In addition, the tone pulse length cannot be influenced by the trigger pulse and the density of the pulse train is not designed for proportionality with the radiation dose rate.

Eine weitere Möglichkeit, die Intensität einer ionisierenden Strahlung akustisch anzuzeigen, besteht darin, den Warnton in der Tonhöhe von der IntensitätThere is another possibility of acoustically indicating the intensity of ionizing radiation in it, the warning sound in the pitch of the intensity

ti¹; der Strahlung abhängig zu machen. Ein Strahlungsüberwachungsgerät, bei dem die Tonfrequenz des oberhalb einer Intensitätsschwelle erzeugten Warntones die diese Schwelle übersteigende Strahlungsintensität an-ti ¹ ; to make the radiation dependent. A radiation monitoring device in which the audio frequency of the warning tone generated above an intensity threshold indicates the radiation intensity exceeding this threshold.

zeigt, ist beispielsweise aus der DE-AS 1179 308 bekannt Bei diesem bekannten Gerät steuert eine der Strahlungsintensität proportionale Gleichspannung den Ladewiderstand der ÄC-Kombination eines Sägezahngenerators, dessen Schwingung oberhalb einis Schwellwertes dieser Gleichspannung einsetzt und dessen Schwingfrequenz danach mit größer werdender Gleichspannung zunimmt Diese Schwingung wird verstärkt und durch einen Lautsprecher des Gerätes hörbar gemacht Auch bei diesem bekannten Gerät wird die am Meßort einwjrkende Intensität einer ionisierenden Strahlung erst oberhalb einer Intensitätsschwelle angezeigt, die in den meisten Fällen bereits eine Gefahrenschwelle ist Außerdem ist die Höhe einer Strahlungsintensität an einer Impulsdichteanzeige viel leichter abzuschätzen als an einer Anzeige durch die Tonhöhe.shows is, for example, from DE-AS 1179 308 known In this known device, a direct voltage proportional to the radiation intensity controls the Charging resistance of the ÄC combination of a sawtooth generator, the oscillation of which is above a threshold value this DC voltage sets in and its oscillation frequency then with increasing DC voltage increases This oscillation is amplified and audible through a loudspeaker of the device made with this known device, too, the intensity acting at the measurement location becomes an ionizing one Radiation is only displayed above an intensity threshold, which in most cases is already a In addition, the level of radiation intensity on a pulse density display is much easier to estimate than on a display by the pitch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Strahlungsüberwachungsgerät der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß seine akustische Adzeige im gesamten zu erfassenden Intensitätsbereich der ionisierenden Strahlung vom menschlichen Ohr als eine Folge getrennter Impulse einer vorgegebenen Tonhöhe wahrnehmbar und zu erkennen ist.The invention is based on the object of providing a radiation monitoring device of the type specified at the beginning Kind to train so that its acoustic ad display in the entire intensity range to be recorded the ionizing Radiation from the human ear as a series of separate pulses of a given pitch is perceptible and recognizable.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Anzahl der bistabilen Stufen des Frequenzteilers so gewählt ist, daß innerhalb des zu erfassenden Intensitätsbereichs der ionisierenden Slrahlung die Frequenz der von ihm abgegebenen Rechlecksignale im Bereich des Auflösungsvermögens des normalen menschlichen Ohres liegt, daß ferner die Impulsforinerstufe ein Differcnzierglied mit vorgegebener Differentiations-Zeitkonstantc aufweist, das vom Frequenzteiler abgegebene Rechteckimpulse von einer die Differenlialions-Zeilkonslanle übersteigenden Impulsdauer zeitlich begrenzt, während Rechteckimpulse kürzerer Dauer nicht begrenzt werden, und daß dem Ausgang des Differcnziergliedcs ein Tonfrequenzgenerator so nachgeschaltet ist, duß er durch die an den Ausgang des Differen/iergliedes gelangenden Impulse während deren Dauer eingeschaltet wird und ein entsprechend langes Tonfrcqucnzsignal an den ihm nachgeschalteten Lautsprecher liefert.This object is achieved according to the invention in that the number of bistable stages of the Frequency divider is chosen so that within the intensity range to be detected of the ionizing radiation the frequency of the square wave signals it emits in the range of the resolving power of the normal human ear lies in the fact that furthermore the pulse shaping stage has a differentiating element with a predetermined Differentiation time constantc, the square-wave pulses emitted by the frequency divider of a the pulse duration exceeding the differential ion line bracket limited in time, while square pulses of shorter duration are not limited, and that the Output of the differentiating element a tone frequency generator is connected downstream in such a way that it passes through the to the The output of the differential element is switched on and on during the duration of the impulses that arrive supplies a correspondingly long audio frequency signal to the loudspeaker connected downstream of it.

Die mit der Erfindung verbundenen Vorteile liegen insbesondere darin, daß die kleinen Schaltungskapazitäten der Teilerstufen die Totzeit des Strahlungsdetektors nur wenig erhöhen. Eine Doppeldcutigkeit der akustischen Anzeige im üblichen Intensitätsbereich tritt deshalb nicht auf. Die Unterteilung der Impulszahl durch bistabile Teilerstufen kann von Schwankungen der Versorgungsspannung oder der Temperatur und von Alterungs- oder Bauelementetoleranzen nicht beeinflußt werden. Außerdem haben die Impulse am Ausgang des Frequenzteilers eine günstige Rechteckform für die anschließende Differenzierung. Gegenüber den Impulsknacken sind die Tonimpulse der akustischen Anzeige kurze eingeschaltete Töne konstanter Frequenz, die gut zu erkennen und mit Störknacken nicht zu verwechseln sind. Das wirkt sich bei sehr kleinen Strahlungsintensitäten besonders vorteilhaft aus, weil dort der zeitliche Abstand der einzelnen Toninipulse voneinander sehr groß sein kann. Beim Ansteigen der Tonimpulsdichte der akustischen Anzeige werden die Einzelimpulse kürzer. Dadurch entsteht der sehr gewünschte Eindruck einer nahezu konstanten physiologischen Lautstärke über den gesamten akustischen Anzeigebereich. Die Schaltung läßt sich mit konventionellen Bauelementen aufbauen. Der Aufwand ist besonders gering, wenn für den Frequenzteiler und den ϊ Tongenerator integrierte Schaltkreise verwendet werden. The advantages associated with the invention are in particular that the small circuit capacitances of the divider stages only slightly increase the dead time of the radiation detector. A double cutiness of the acoustic There is therefore no display in the usual intensity range. The division of the number of pulses By bistable divider stages, fluctuations in the supply voltage or the temperature and are not influenced by aging or component tolerances. In addition, the impulses have The output of the frequency divider is a convenient rectangular shape for subsequent differentiation. Opposite to the impulse cracks are the sound impulses of the acoustic display short switched on tones of constant frequency, which are easy to recognize and not to be confused with crackling noise. That affects very small ones Radiation intensities are particularly advantageous because there is the time interval between the individual tonini pulses from each other can be very large. When the tone pulse density of the acoustic display increases, the Single pulses shorter. This creates the very desired impression of an almost constant physiological Volume over the entire acoustic display range. The circuit can be done with conventional Build components. The effort is particularly low if for the frequency divider and the ϊ tone generator integrated circuits are used.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel im folgenden näher erläutert
Die Figur zeigt ein die Stellung eines erfindungsge ·The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with the aid of the drawing
The figure shows the position of an inventive

ίο maß ausgebildete Strahlungsüberwaichungsgerätes.ίο customized radiation monitoring device.

Diese Schaltungsanordnung besteht aus einem Detektorschaltungskreis 1, einem Frequenzteiler 2, einer Differenzierstufe 3 und einem Tongenerator 4 mit einem Lautsprecher 5. Der Frequenzteiler 2 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine bistabile Kippstufe mit Transistoren 6 und 7 gebildet Die Beschreibung der Schaltung der Kippstufe erübrigt sich; sie ist in der Technik bekannt Die. Differenzierstufe enthält einen Transistorverstärker mit einem Transistor 8 und ein Differenzierglied, das aus einem Kondensator 9 und einem Widerstand 10 besteht Der Tongenerator ist aus einer Multivibratorschaltung mit Transistoren 11 und 12 aufgebaut Er wird durch einen Schalttransistor 13 eingeschaltet.This circuit arrangement consists of a detector circuit 1, a frequency divider 2, a differentiator 3 and a tone generator 4 with a loudspeaker 5. The frequency divider 2 is in The embodiment shown is formed by a bistable multivibrator with transistors 6 and 7 Description of the circuit of the flip-flop is unnecessary; it is known in the art. Differentiation level contains a transistor amplifier with a transistor 8 and a differentiator consisting of a capacitor 9 and a resistor 10. The tone generator consists of a multivibrator circuit with transistors 11 and 12 built up. It is switched on by a switching transistor 13.

Eine ionisierende Strahlung löst im Strahhingsdekior 14, einem Geiger-Müller-Zählrohr, Zählimpulse aus, die über einen Arbeitswiderstand 15 und einen dazu parallelgeschalteten Kondensator 16 an den Eingang 17 der bistabilen Kippstufe des Frequenzteilers 2 gelangen und die bistabile Kippstufe in den anderen Schaltzustand kippen. Das heißt, mit jedem Zählimpuls wechseln die Transistoren 6 und 7 ihren Leitfähigkeitszustand.Ionizing radiation dissolves in the radiation decoration 14, a Geiger-Müller counter tube, counting pulses from a working resistor 15 and one to it The parallel capacitor 16 reaches the input 17 of the bistable multivibrator of the frequency divider 2 and toggle the bistable multivibrator into the other switching state. That means, change with each counting pulse the transistors 6 and 7 their conductivity state.

Bei jedem zweiten Zählimpuls wird der Transistor 7 leitend und schaltet das Potential der Signalspannung am Teilerpunkt eines Spannungsteilers aus Widerständen 18 und 19 vom positiven zum negativen Wert. Dieser negative Spannungssprung: wird vom Verstärkertransistor 8 als positiver Spannungssprung auf das Differer.zierglied 9, 10 gegeben und dort zu einem positiven Spannungsimpuls differenziert, dessen Impulslänge von der Aufladezeit des Kondensators 9 über Widerstände 20 und 21 bestimmt ist. Wird die Impulsdichte der Zählrate aus dem Detektor 14 so hoch und damit der Spannungssprungwechsel am Ausgang des Frequenzteilers 2 so schnell, daß er kürzer ist als die Aufladezeit des Kondensators 9, dann ist die Impulslänge der positiven Spannungsimpulse am Ausgang der Differenzierstufe 3 gleich der Zeit zwischen einem negativen und dem folgenden positiven Spannungssprung am Ausgang des Frequenzteilers. Die positiven Spannungsimpulse am Ausgang der Differenzierstufe 3 bringen den Schaltransistor 13 für die Dauer ihrer Impulslänge in den leitenden Zustand und schalten damit den aus den Transistoren U und 12 bestehenden Multivibrator ein, der nur im leitenden Zustand des Schalttransistors 13 schwingt. Die Schwingungen werden auf den Lautsprecher 5 übertragen und von diesem abgestrahlt.With every second counting pulse the transistor 7 becomes conductive and switches the potential of the signal voltage at the divider point of a voltage divider made of resistors 18 and 19 from the positive to the negative value. This negative voltage jump: is generated by the amplifier transistor 8 as a positive voltage jump the Differer.zierglied 9, 10 given and differentiated there to a positive voltage pulse, the pulse length is determined by the charging time of the capacitor 9 via resistors 20 and 21. Will the The pulse density of the count rate from the detector 14 is so high and thus the voltage jump change at the output of the frequency divider 2 so fast that it is shorter than the charging time of the capacitor 9, then the pulse length of the positive voltage pulses at the output of the differentiating stage 3 equal to the time between one negative and the following positive voltage jump at the output of the frequency divider. The positive ones Voltage pulses at the output of the differentiating stage 3 bring the switching transistor 13 for the duration of their Pulse length in the conductive state and thus switch the one consisting of the transistors U and 12 A multivibrator that oscillates only when the switching transistor 13 is conductive. The vibrations are transmitted to the loudspeaker 5 and radiated from it.

Zur weiteren Unterteilung der Impulszahl derTo further subdivide the number of pulses

M) Zählrate aus dem Detektor kann an den Ausgang der gezeichneten bistabilen Kippstufe eine gleichartige Stufe mit ihrem Eingang angeschaltet werden. Durch wiederholtes Fortführen dieser Maßnahme kann der Frequenzteiler beliebig erweiiert werden.M) Count rate from the detector can be sent to the output of the shown bistable flip-flop a similar stage can be switched on with its input. By repeated continuation of this measure, the frequency divider can be expanded as required.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Radiation monitoring device for ionizing radiation with a radiation detector under the influence of the radiation electrical impulses with a pulse rate proportional to the radiation intensity generated, as well as with a device for acoustic display of the pulse rate by a Sequence of tone pulses, the density of which corresponds to the pulse rate proportional, this device being one of one or more bistable electronic Stages existing digital frequency divider to which the pulses generated by the radiation detector and which supplies a sequence of electrical square-wave signals at its output, whose frequency is the input pulse rate scaled down according to the division ratio of the frequency divider corresponds to a pulse shaper stage connected downstream of the frequency divider, as well as one via the Pulse prmer stage controlled loudspeaker for Generation of the tone impulses, thereby characterized in that the number of bistable stages of the frequency divider (2) is chosen so that within the intensity range of the ionizing radiation to be detected, the frequency of It emits square wave signals in the range of the resolution of normal human It lies in the fact that the pulse shaper stage also has a differentiating element (9, 10) with a predetermined differentiation time constant has, the square-wave pulses emitted by the frequency divider (2) with a pulse duration exceeding the differentiation time constant limited in time, while square-wave pulses of shorter duration are not limited, and that the output of the differentiator is followed by an audio frequency generator (4) so that it by the pulses arriving at the output of the differentiating element (9, 10) during their duration is switched on and a correspondingly long audio frequency signal is sent to the downstream Speaker supplies.