JP2007017629A - ブザー駆動回路及び線量計 - Google Patents

Abstract

【課題】 経年変化でブザーの最大音圧が低下することを防止することができ、また、線量計の製造コストを下げること。
【解決手段】 モード切換制御部１５にて調整モードに切り換えると、発振部１１からブザー７２を発音させる周波数信号が発振され、この周波数信号に応じた音量でブザー７２から音が発音される。この音がマイク４で検知され、周波数可変部１２で、その音圧レベルが検出され、この音圧レベルが最大となるように発振部１１の周波数が上下に可変制御される。最大音圧周波数計算部１３では、周波数可変部１２にて検出される音圧レベルが最大の場合の周波数が計算される。この最大音圧周波数が周波数記憶部１４に記憶される。そして通常モード時に、周波数記憶部１４に記憶された最大音圧周波数が発振部１１へ読み出され、発振部１１から最大音圧周波数信号が発振され、ブザー７２から最大音圧の警報音が発音される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、原子力発電所、加速器施設及び放射線利用施設等において使用される個人被爆管理用の小型線量計等に組み込まれ、線量計の利用者に対して危険な被爆状態をブザーの発音によって知らせるブザー駆動回路及びこのブザー駆動回路が搭載された線量計に関する。

一般に、放射線業務従事者が被爆した放射線量の検出及び管理用に、図４に示すように、放射線作業従事者１００（利用者とも称す）のポケット１０１に収まるサイズ（例えば１００×５０×１０ｍｍ）のポケット線量計（単に、線量計とも称す）４０が用いられている。一般に、ポケット線量計は入射した放射線による電離作用を利用した半導体式が主流であり、本特許明細書では半導体式について説明する。

線量計４０は、図５に示すように、外部に、放射線作業従事者の現在の被爆量を表示する液晶ディスプレイ４１及び指入れ防止網４２を備え、内部に、規定値以上の被爆時に管理区域からの離脱を促す警報を発音するブザー駆動回路５３が搭載された信号処理回路基板５０を備えて構成されている。
信号処理回路基板５０は、図６に示すように、逆バイアス印加部６１と、半導体検出部６２と、アンプ６３と、コンパレータ６４と、ＣＰＵ６５と、ブザー部６６と、通信部６７とを備えて構成されている。但し、信号処理回路基板５０の制御を司るＣＰＵ６５とブザー部６６とで後述で説明するようにブザー駆動回路５３が構成されている。

半導体検出部６２は、ｎ型半導体とｐ型半導体がｐｎ接合によって接合されたダイオード構造を有する。このような半導体検出部（ダイオード）６２に、逆バイアス印加部６１によって、ｐ型側に−極、ｎ型側に＋極を接続すると、電子がｎ側からｐ側にシフトし、空乏層が更に広がる。
このような空乏層領域に放射線が入射されると、空乏層内で共有結合されている電子が弾き飛ばされ、電子と正孔のペア（電子正孔対）ができる。そして、逆バイアスされている電界に向かって電子は＋方向へ、正孔は−方向へ移動する。この電子と正孔との流れが電流となり、この微小電流が、放射線の被爆の結果として半導体検出部６２から出力される。

この微小電流を、アンプ６３にて増幅し、この増幅信号をコンパレータ６４において予め定められた閾値電圧と比較する。この結果、増幅信号が閾値電圧以上となった際にＣＰＵ６５へパルス信号を出力する。そして、ＣＰＵ６５にて、そのパルス信号を被爆放射線量としてカウントする。
ＣＰＵ６５は、その被爆放射線量を液晶ディスプレイ４１に表示し、これを放射線作業従事者が見て被爆量をリアルタイムに確認することができる。また、被爆量は、ＣＰＵ６５から通信部６７を介して図示せぬ被爆量集中管理システムへ送信される。これによって、放射線作業従事者の被爆量の推移や累積値を統計的に管理することができるようになっている。

また、放射線作業従事者が作業中に所定の被爆量を超えた時に、その作業空間からの離脱を促すためにＣＰＵ６５の制御によってブザー部６６から警報音を発するようになっている。
ブザー部６６の構成を、図７に示す。この（ａ）は線量計４０におけるブザー部６６の部分の外観斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ１−Ａ２断面図である。ブザー部６６は、指入れ防止網４２と、防護シート７０と、共鳴管７１と、ブザー７２とを備えて構成されている。

指入れ防止網４２は、線量計４０の取り扱い時に、共鳴管７１の開口部に設けられた防護シート７０を破らない防護するための物である。防護シート７０は、共鳴管７１を介してブザー７２の図示せぬ振動板にゴミを付着させないようにするためのものである。
ブザー７２は、図８の断面図に示すように、平板状の圧電素子８１と金属板８２とを接着した振動板８５と、この振動板８５を筐体８６に取り付ける取付部８３とを備えて構成されており、振動板８５の振動によって音波を発する。

共鳴管７１は、ブザー７２から発せられた音波を共鳴させ、ブザー７２単体で発する音圧以上の音圧を発生させる。ここで、共鳴管７１はヘルムホルツ型共鳴管を採用している。
ブザー部６６から外部へ向かって最も高い音圧を得るためには、共鳴管７１の共振周波数をブザー７２単体の最大音圧が得られる周波数と同じとすればよく、この周波数でブザー７２を駆動させる必要がある。ここで、ヘルムホルツ型共鳴間の共振周波数は、共鳴管７１内の体積Ｖ、開口部の厚みＬ、開口部の面積Ｓによって決定される。

このため、従来の線量計４０では、予めブザー７２の最大音圧が得られる周波数をＣＰＵ６５の制御プログラムに書込み、この周波数でブザー７２を駆動制御していた。
この種の従来のブザー駆動回路及びこれが搭載された線量計として、例えば特許文献１及び２に記載のものがある。
特開２００３−２４８０５８号公報 特開平７−２０９４３２号公報

しかし、従来のブザー駆動回路においては、ブザー７２が筐体８６に取付部８３を介して振動板８５を取り付けた構造であるため、この部分に経年変化に伴う緩み等が生じ、図９（ａ）に示すように、ブザー７２にて最大音圧（ｄＢ）を発するために必要な周波数（最大音圧周波数）Ｈｚが年々変化する。このように最大音圧周波数が年々変化するにも係わらず、ＣＰＵ６５からブザー７２へは、出荷当時の最大音圧周波数の信号が印加されるので、図９（ｂ）に示すように、年々、最大音圧が低減するという問題がある。

また、ブザー７２は、圧電素子８１や金属板８２の部品バラツキや、筐体８６に取付部８３を介して振動板８５を取り付ける際の組立バラツキなどによって、最大音圧が得られる周波数にバラツキが生じる。このため、出荷検査にて所定量の音圧が得られなかった場合はブザー７２を交換しなければならないので、部品代や交換等の作業工数が嵩み、結果的に線量計の製造コストが高くなるという問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、経年変化でブザーの最大音圧が低下することを防止することができ、また、線量計の製造コストを下げることができるブザー駆動回路及び線量計を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１によるブザー駆動回路は、共鳴管で音を共振させて出力するブザーに、発振手段から発振された周波数信号を印加することにより音を発音させるブザー駆動回路において、前記ブザーの音を検知するマイクと、前記マイクで検知された音圧レベルを検出し、この検出された音圧レベルが最大となるように前記発振手段の周波数を上下に可変制御する周波数可変手段と、前記周波数可変手段で検出された音圧レベルが最大の場合の周波数である最大音圧周波数を計算する計算手段と、前記計算手段で計算された最大音圧周波数を記憶する記憶手段とを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、ブザーに最大音圧で発音させるための最大音圧周波数を得て記憶することができるので、経年変化でブザーの最大音圧周波数が変化していたとしても、現時点でのブザーの最大音圧周波数を得ることができる。これによってブザーの最大音圧が低下することを防止することができる。

また、本発明の請求項２によるブザー駆動回路は、請求項１において、前記最大音圧周波数を計算して記憶するための調整モードと、前記記憶手段に記憶された最大音圧周波数を読み出し、この最大音圧周波数に応じた前記発振手段からの周波数信号にて前記ブザーを発音させるための通常モードに切り換える制御を行う制御手段と、前記調整モード及び前記通常モードの選択操作を行うスイッチとを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、スイッチによって必要時にブザー駆動回路を調整モードとして、現時点で必要な最大音圧周波数で発音が行われるように調整することができる。これによってブザーの最大音圧が低下することを防止することができる。

また、本発明の請求項３によるブザー駆動回路は、請求項１又は２において、前記制御手段は、調整モード時に前記最大音圧周波数を記憶するに必要な時間経過後、前記通常モードに戻す制御を行うことを特徴とする。
この構成によれば、利用者が調整モード切り換え操作後に通常モードに戻す操作を忘れるといったことがなくなる。
また、本発明の請求項４による線量計は、請求項１から３の何れか１項に記載のブザー駆動回路を搭載したことを特徴とする。
この構成によれば、放射線用の線量計において上記請求項１から３に記載したと同様の作用効果を得る事ができる。

また、本発明の請求項５による線量計は、請求項４において、前記ブザー駆動回路のマイクを、そのブザー駆動回路の代わりに線量計用の充電器に設け、この充電器への線量計装着時にマイクがブザー駆動回路の前記周波数可変手段に電気的に接続されると共に、前記制御手段が前記調整モード後、自動的に通常モードに復帰する制御を行うようにしたことを特徴とする。
この構成によれば、線量計を充電する際に、自動的にブザー駆動回路を調整モードとして、現時点で必要な最大音圧周波数で発音が行われるように調整することができる。これによってブザーの最大音圧が低下することを防止することができる。

以上説明したように本発明によれば、経年変化でブザーの最大音圧が低下することを防止することができ、また、線量計の製造コストを下げることができるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
図１は、本発明の実施の形態に係るブザー駆動回路を用いた線量計の構成を示す斜視図である。
図１に示す線量計１が、図５に示した従来の線量計４０と異なる点は、図２にも示すように、信号処理回路基板１０に、ブザー７２の近傍に配置されると共にＣＰＵ６５に接続されたマイク４を有するブザー駆動回路５を搭載したことにある。マイク４は、ブザー７２からの音を検知するものである。

ブザー駆動回路５は、更に、図３に示すように、ＣＰＵ６５にて実現される要素である発振部１１と、周波数可変部１２と、最大音圧周波数計算部１３と、周波数記憶部１４と、モード切換制御部１５とを備え、ＣＰＵ６５の外部に操作スイッチ１６を備えて構成されている。
発振部１１は、ブザー７２を発音させる周波数信号を発振するものである。
周波数可変部１２は、マイク４で検知された音圧レベルを検出し、この検出される音圧レベルが最大となるように発振部１１の周波数を上下に可変制御するものである。
最大音圧周波数計算部１３は、周波数可変部１２にて検出される音圧レベルが最大の場合の周波数を計算し、この最大音圧周波数を周波数記憶部１４に記憶するものである。

モード切換制御部１５は、ブザー７２から発音される音圧レベルが最大となるように調整するための調整モード、又は線量計１を通常使用するための通常モードに切り換える制御を、破線枠内の構成要素に対して行うものである。調整モード及び通常モードの選択は操作スイッチ１６の操作に応じて行われる。調整モード時には、マイク４、周波数可変部１２、最大音圧周波数計算部１３及び周波数記憶部１４のデータ書込み動作のみを有効とする制御を行う。通常モード時には、周波数記憶部１４のデータ読み出し動作のみを有効とする制御を行うようになっている。

このような構成のブザー駆動回路５の動作を説明する。
ブザー駆動回路５は、初期状態としては通常モードとなっているので、利用者が線量計１を携帯する際に、操作スイッチ１６によって調整モードとする操作を行う。この操作に応じたモード切換制御部１５の切換制御によって、マイク４、周波数可変部１２、最大音圧周波数計算部１３及び周波数記憶部１４のデータ書込み動作のみが有効とされる。

そして、発振部１１からブザー７２を発音させる周波数信号が発振され、この周波数信号の応じた音量でブザー７２から音が発音される。この音がマイク４で検知され、周波数可変部１２へ入力されると、周波数可変部１２によって、その音圧レベルが検出され、この音圧レベルが最大となるように発振部１１の周波数が上下に可変制御される。
この可変制御が実行されている際に、最大音圧周波数計算部１３では、周波数可変部１２にて検出される音圧レベルが最大の場合の周波数が計算される。そして、その最大音圧周波数が周波数記憶部１４に記憶される。この記憶までの時間は大凡決まっているので利用者は、その時間を越えた頃に操作スイッチ１６にて通常モードとする操作を行う。

この操作に応じたモード切換制御部１５の切換制御によって、周波数記憶部１４のデータ読み出し動作のみを有効とする制御が行われる。
この後、例えば利用者が放射線作業領域にて作業中に所定の被爆量を超えた場合、線量計１において、周波数記憶部１４に記憶された最大音圧周波数が読み出されて発振部１１へ出力され、発振部１１から最大音圧周波数信号がブザー７２へ発振されることによって、ブザー７２から最大音圧の警報音が発音される。

以上、このような本実施の形態のブザー駆動回路５を用いた線量計１によれば、経年変化に応じてブザー駆動回路５のブザー７２にて最大音圧を発するために必要な最大音圧周波数が変化したとしても、利用者がブザー駆動回路５を調整モードとして、現時点で必要な最大音圧周波数で発音が行われるように調整することができる。これによって、経年変化でブザーの最大音圧が低下することを防止することができる。
また、操作スイッチ１６にて調整モードの操作を行った際に、モード切換制御部１５が最大音圧とする調整に必要な時間経過後、自動的に通常モードに戻す制御を行うようにしてもよい。この場合、利用者が調整モード切り換え操作後に通常モードに戻す操作を忘れるといったことがなくなる。

また、調整モードは線量計１の製造時の出荷検査にも適用することができる。ブザー７２は部品バラツキや組立バラツキなどによって最大音圧が得られる周波数にバラツキが生じることがあり、このため、出荷検査にて所定量の音圧が得られなかった場合はブザー７２を交換しなければならなかった。しかし、調整モードで最大音圧周波数で発音が行われるように調整することができるので、その交換の必要がなくなる。これによって、従来ではブザー７２の交換によって部品代や交換等の作業工数が嵩み、結果的に線量計の製造コストが高くなっていたが、交換がなくなるので、その分、線量計の製造コストを下げることができる。

この他、ブザー駆動回路５のマイク４を無くし、代わりに線量計１の図示せぬ充電器に設け、充電器に線量計１が装着された際にマイク４がブザー駆動回路５の周波数可変部１２に電気的に接続されると共に、操作スイッチ１６が自動的に入ってモード切換制御部１５の自動切換え制御によって、調整モード後自動的に通常モードに復帰するようにしてもよい。この構成によれば線量計１を充電する際に、自動的にブザー駆動回路５を調整モードとして、現時点で必要な最大音圧周波数で発音が行われるように調整することができる。この場合、利用者が調整を忘れるといったことがなくなる。

本発明の実施の形態に係るブザー駆動回路を用いた線量計の構成を示す斜視図である。 上記実施の形態に係る線量計の信号処理回路基板の回路構成を示すブロック図である。 上記線量計の信号処理回路基板におけるブザー駆動回路の構成を示すブロック図である。 放射線作業従事者へのポケット線量計の実装状態を示す図である。 従来のブザー駆動回路を用いた線量計の構成を示す斜視図である。 従来の線量計の信号処理回路基板の回路構成を示すブロック図である。 ブザー部の構成を示し、（ａ）は線量計におけるブザー部の部分の外観斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ１−Ａ２断面図である。 ブザーの断面構成図である。 （ａ）ブザーの最大音圧周波数と経年変化との関係図、（ｂ）最大音圧と経年変化との関係図である。

符号の説明

１，４０ 線量計
４ マイク
５，５３ ブザー駆動回路
１１ 発振部
１２ 周波数可変部
１３ 最大音圧周波数計算部
１４ 周波数記憶部
１５ モード切換制御部
１６ 操作スイッチ
４１ 液晶ディスプレイ
４２ 指入れ防止網
５０ 信号処理回路基板
６１ 逆バイアス印加部
６２ 半導体検出部
６３ アンプ
６４ コンパレータ
６５ ＣＰＵ
６６ ブザー部
６７ 通信部
７０ 防護シート
７１ 共鳴管
７２ ブザー
８１ 圧電素子
８２ 金属板
８３ 取付部
８５ 振動板
８６ 筐体

Claims (5)

1. 共鳴管で音を共振させて出力するブザーに、発振手段から発振された周波数信号を印加することにより音を発音させるブザー駆動回路において、
   前記ブザーの音を検知するマイクと、
   前記マイクで検知された音圧レベルを検出し、この検出された音圧レベルが最大となるように前記発振手段の周波数を上下に可変制御する周波数可変手段と、
   前記周波数可変手段で検出された音圧レベルが最大の場合の周波数である最大音圧周波数を計算する計算手段と、
   前記計算手段で計算された最大音圧周波数を記憶する記憶手段と
   を備えたことを特徴とするブザー駆動回路。
2. 前記最大音圧周波数を計算して記憶するための調整モードと、前記記憶手段に記憶された最大音圧周波数を読み出し、この最大音圧周波数に応じた前記発振手段からの周波数信号にて前記ブザーを発音させるための通常モードに切り換える制御を行う制御手段と、
   前記調整モード及び前記通常モードの選択操作を行うスイッチと
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のブザー駆動回路。
3. 前記制御手段は、調整モード時に前記最大音圧周波数を記憶するに必要な時間経過後、前記通常モードに戻す制御を行う
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のブザー駆動回路。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載のブザー駆動回路を搭載した
   ことを特徴とする線量計。
5. 前記ブザー駆動回路のマイクを、そのブザー駆動回路の代わりに線量計用の充電器に設け、この充電器への線量計装着時にマイクがブザー駆動回路の前記周波数可変手段に電気的に接続されると共に、前記制御手段が前記調整モード後、自動的に通常モードに復帰する制御を行うようにした
   ことを特徴とする請求項４に記載の線量計。

Images