KR0176064B1 - 휴대용 메모리형 방사선 경보장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원자력 발전소나 방사선이 누출되는 기관에서 방사선을 측정하여 경보발생을 하기 위한 휴대용 메모리형 방사선 경보장치에 관한 것으로서, 종래 방사선 경보장치가 휴대하기 불편하고, 방사선 측정 데이터를 관리하지 못하며, 경보발생상에 문제점이 있었기에 이를 해결하기 위해 본 발명은 어떠한 작업환경에서도 휴대를 할 수 있도록 직류전원을 이용하여 전원을 공급하고, 경보용 램프와 부저를 동시에 동작시키되 경보해제시에 상황에 따라 램프와 부저를 각기 별개로 동작시키고, 또한 측정되는 방사선 데이터를 마이크로프로세서의 제어하에 EEPROM에 저장하여 데이터손실을 방지하고, 아울러 그 저장된 방사선 데이터를 데이터 전송부를 이용하여 외부 컴퓨터로 전송하여 그래프, 요약, 리스트 등을 작업 종사자에게 제공함으로서, 작업종사자를 과다한 방사선의 피폭으로부터 보호할 수가 있으며, 방사선 작업관리 및 재발방지 대책등 방사선 안전관리에 효율적인 것이다.

Description

휴대용 메모리형 방사선 경보장치

제1도는 본 발명의 휴대용 메모리형 방사선 정보장치의 외형도.

제2도는 본 발명에 따른 회로의 블록 구성도.

제3도는 제2도의 방사선 검출부의 내부 회로 구성도.

제4도는 제2도에 대한 상세 회로 구성도.

제5도는 첫 번째 블록의 메모리 맵.

제6도는 본 발명의 모드선택에 따른 개략적인 처리 흐름도.

제7도는 본 발명에서의 각종 스위치 및 버튼의 조작에 따른 처리 흐름도.

제8도는 방사선 측정에 의한 경보처리 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 작동모드 선택 스위치 2 : 경보설정용 버튼

3, 4 : 제1, 제2섬휠 스위치(THSW1, THSW2) 5 : 경보시험 버튼

6 : 교정 버튼 7 : 메모리 소거 버튼

8 : 경보해제 또는 소거 버튼 9 : 시간 설정 모드 스위치

10 : 시간증가 스위치 11 : 시간감소 스위치

12, 40 : 방사선 검출기 13 : LED표시기

14 : 저전압 발광 다이오드 15 : 작동 발광 다이오드

16 : 경보값 버튼 17 : 최대 선량 버튼

18 : LCD표시기 19 : 경보용 램프

20 : 부저 21 : 통신포트

30 : 전원공급부 41 : 고전압 공급부

42 : 방사선 감지기 43 : 전치 증폭부

44 : 펄스변환부 50 : 직류전압변환부

100 : 메인보드 110 : 신호 입출력부

120 : 롬(ROM) 130 : 램(RAM)

140 : 방사선 데이터 저장부 150 : 데이터 전송 구동부

160 : 실시간 클럭 발생부 170 : 마이크로프로세서

181∼183 : 제1 내지 제3버퍼 184 : 경보용 램프 구동부

185 : 부저 구동부 186 : 동작상태표시기 구동부

본 발명은 휴대용 메모리형 방사선 경보장치에 관한 것으로서, 특히 원자력 발전소, 의료기관, 비파괴 검사 전문업체 등에서 방사선 작업 종사자가 어떠한 작업환경에서도 휴대하면서 방사선을 측정 및 그 데이터를 기억하고, 그 방사선의 변화자료를 외부 컴퓨터에 전송함으로서 방사선에 의한 작업 종사자의 안전사고를 미연에 방지하기 위한 방사선 경보장치에 관한 것이다.

일반적으로, 방사선은 질병의 진단, 치료, 사업고정 개발, 건설 기계 등의 안전성 검사, 농산물의 품종 개발 및 장기 보존, 등 여러 분야에서 이용되고 있다.

특히, 원자력 발전소, 의료기관, 비파괴 검사 전문업체 등에서 그 사용 범위가 확산되고 있다.

그러나, 이렇게 유용한 방사선은 사용자의 부주의에 따라 신체적인 장애를 유발시킬 수가 있는 것이다.

이에 따라 방사선에 의한 안전사고를 막기 위해 원자력법에는 작업전후는 물론 작업 중에도 반드시 방사선을 측정 및 기록하도록 명시되어 있다.

본 발명은 방사선 작업시의 방사선 준위를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 작업자의 보호를 위해 방사선 준위가 설정한 값을 초과시 경보음 및 경광등을 발생시키므로서 과피폭으로 인한 방사선 장해의 방지는 물론 원자력법에서 규정한 개인의 방사선 제한치 초과를 방지할 수 있도록 한 것이다.

특히, 본 발명은 예상치 않은 방사선 피폭으로 인한 장해 방지 외에 마이크로 프로세서와 EEPROM을 사용하여 경보 발생 전후의 방사선 선량(율) 변화를 컴퓨터를 이용하여 그래픽으로 보거나, 데이터로 출력하여 급격한 방사선 변화의 원인 추적 및 과피폭의 재발방지에 활용할 수 있도록 한 것이다.

이에 대한 근거 자료로서 원자력법 제97조 및 98조에 의하면, 원자력 관계사업자는 방사선 장해발생시, 재발 방지 대책 등 필요한 안전조치를 취하도록 요구하고 있다.

그런데, 종래의 방사선 경보 장치는 측정 방사선량을 기억하는 장치가 없고, 선량율(dose rate) 및 누적선량에 대한 설정된 값 이상에서 경보만 동작하였으며, 방사선량율(누적선량)에 대한 추이 분석은 스트립 차트 레코드(Strip Chart Record)에 의존할 수 밖에 없었다.

따라서, 종래의 방사선 경보장치는 정확한 방사선량율(누적선량)의 변화 추이 및 경보 발생 시간 등에 대한 정보를 얻을 수가 없게 되어 방사선 작업 관리 및 재발 방지 대책등 방사선 안전관리 활동을 충실히 수행하는데에 적합하지 않았다.

이러한 관점에서 볼 때, 방사선 이용기관 및 원자력 발전소의 방사선 안전 관리에 방사선 경보 장치가 필요한 것이다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 마이크로프로세서를 사용하여 시간, 선량률 및 누적선량 값을 일정시간 간격으로 메모리에 저장하였다가 필요시 외부 컴퓨터에 출력시켜 방사선 피폭에 대한 추적이 가능토록 함으로서 과다한 방사선 피폭으로부터 작업자를 미연에 보호하기 위한 방사선 경보장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 종래의 방사선 경보장치(Area Monitor)에서 교류 전원을 사용하였기 때문에 사용장소가 제한되어 작업자가 있는 위치에서의 방사선 상황을 정확히 측정할 수 없게 되어 방사선 방어 목적에 부합되지 못했던 문제점을 해결하기 위해 직류전원을 사용하여 어떠한 작업환경에서도 휴대할 수 있도록 하는데 있다.

이와 같은 본 발명은 가이거 뮬러 검출기를 이용한 휴대용 방사선 측정 및 경보장치로서 방사선 작업 종사자가 어떠한 작업환경에서도 방사선 작업자에 휴대할 수 있도록 한 장치로서, 작업중 일정이상의 방사선이 감지될 경우 경부를 발생할 뿐만 아니라, 경보 발생 시점을 기준으로 작업장의 방사선 현황을 기록하였다가 컴퓨터로 출력할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 기능상 특징으로는,

1) 가이거 뮬러 방사선 검출기에 고 입력 임피던스를 가진 프리앰프를 제작하여 신호펄스를 최대 20m까지 전송,

2) 넓은 방사선 측정범위(10mR/h∼100R/h),

3) 방사선량율에 대한 경보설정(10.00R/h∼99.99R/h),

4)누적선량에 대한 경보설정(10mR∼9.99R),

5) 방사선량율 및 누적선량에 대한 방사선 측정 데이터 저장 및 컴퓨터로 출력,

6) 방사선량율 또는 누적선량에 의한 경보동작시 경보동작 전후 2시간 분량의 데이터 기억,

7) 최대 방사선량률 기억 및 지시,

와 같은 특징을 갖는 본 방사선 경보장치는 휴대가 용이하도록 건전지를 사용하기 때문에 어떠한 장소에서도 설치, 측정이 가능하며, 방사선 검출부를 착탈식으로하여 본체와 20m 정도의 거리에서도 동작되도록 설계되었다.

방사선 측정범위는 10mR/h∼100R/h으로 저 방사선장에서부터 고 방서선장까지도 사용이 가능하도록 하였으며, 측정의 정확도를 높이기 위해 교정함수를 직선영역과 곡선영역으로 구분하고 조합하였다.

측정된 방사선량에 관한 데이터는 기억장치에 입력되도록 하였으며 작업후, 컴퓨터에 연결하면 내장된 프로그램에 의하여 이를 그래프나 데이터로 출력해 낼 수 있도록 하였다. 이 장치에 부착된 경보장치는 원자력발전소 등의 방사선 관리구역의 어떠한 작업환경에서도 인식될 수 있도록 소음레벨 및 조도가 각각 90dB 및 3000Lx이상 되도록 고안하였기 때문에 방사선 작업종사자의 과피폭을 방지 할 수 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 따른 방사선 경보장치의 개략적인 외형도로서, 크게 방사선 감지용 프로우브, 방사선 경보기, 작동 모드 선택 스위치, 각종 스위치 및 버튼, 디지털 표시기, 통신포트 등으로 구성되고, 이 각 구성요소를 설명하면 다음과 같다.

상기한 방사선 감지용 프로우브인 방사선 검출기(12)는 20m정도의 거리에서도 착탈식으로 본체와 연결되어 10mR/h∼100R/h의 방사선 측정범위(즉, 저 방사선장에서부터 고 방사선장까지)로 방사선을 감지한다.

그리고 방사선 경보기로서, 경보용 램프(19)와 부저(buzzer)(20)는 원자력 발전소 등의 발전소 관리 구역의 어떠한 작업환경에서도 인식할 수 있도록 소음 레벨 및 조도가 각각 90dB 및 3000룩스 이상되도록 함으로서 방사선 작업 종사자의 과피폭을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 작동 모드 선택 스위치(1)는 전원 차단 모드, 준비모드, 및 운전모드를 선택하는 스위치이다.

각종 스위치 및 버튼으로서, 경보설정용 버튼(2)과, 경보용 누적선량과 선량률을 설정한 후 상기 경보설정용 버튼(2)을 눌러 운전모드에서 그 설정된 값보다 선량률과 누적선량이 크면 상기 경보용 램프(19)와 경보용 부저(20)가 구동되도록 하기 위해 상기 경보용 누적션량과 선량률을 각각 설정하는 제1 및 제2섬휠(thumwheel)스위치(THSW1, THSW2)(3, 4)와, 상기 경보용 램프(19)와 부저(20)의 동작상태를 파악하기 위한 경보시험버튼(5)과, 교정 버튼(6)과, 선량률, 누적선량, 경보 설정값, 경보동작에 관한 정보 및 데이터가 기록된 메모리의 주소 및 시각에 관련된 정보들을 소거하는 메모리 소거 버튼(7)과, 이 메모리 소거 버튼(7)과 동시에 눌러 메모리의 데이터를 소거하거나 경보해제를 하는 경보해제 또는 소거 버튼(8)과, 시간의 설정모드를 선택하기 위한 시간 설정 모드 스위치(9)와, 이 시간 설정 모드 스위치(9)의 선택과 함께 시간을 증가 및 감소하는 시간 증가 스위치(10) 및 시간 감소 스위치(11)와, 누적선량 경보값과 선량률 경보값을 보기 위해 누르는 경보값 버튼(16)과, 현재까지의 최대선량률을 보기 위해 누르는 최대선량 버튼(17)으로 구성되어 있다.

그리고 직류전원의 저전압 상태를 나타내는 저전압 발광다이오드(14), 본 장치가 정상적으로 작동하고 있음을 표기하는 작동 발광다이오드(15)를 구비하고 있다.

또한, 상기 디지털 표시기로서, LED(발광다이오드)표시기(13)는 교정 버튼을 선택한 경우를 제외하고는 선량률을 표시하고 교정 버튼을 선택한 경우는 방사선에 의해 입력되는 펄스 수의 10초 동안 누적한 값의 평균값을 1초마다 표시한다.

그리고, LCD(액정디스플레이)표시기(18)는 준비모드에서 다른 스위치를 조작하지 않았다면 누적선량(acculated dose)과 현재시각(요일, 년, 월, 일 시, 분, 초)을 표시하고, 최대선량 버튼(17)을 누른 경우 현재까지의 최대선량률을 표시한다.

통시포트(21)는 외부 컴퓨터로 방사선 측정 데이터를 전송하기 위해 필요한 것이다.

이와 같은 상기 제1도의 구성을 참조하여 본 발명의 내부 블록 구성 및 그 회로 구성을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제2도는 본 발명의 전체 내부 블록 구성도이다.

그 구성은, 크게 운전모드, 전원차단모드, 및 준비모드를 선택하는 작동모드 선택부(1)와, 누적선량과 선량률을 설정 및 표시하는 경보값 설정부(3, 4)와 방사선을 검출하는 방사선 검출부(40)와, 시간, 경보설정, 경보시험, 교정, 메모리 소거, 경보해제, 경보값 및 최대선량에 관련된 동작 및 상태를 조작하기 위한 방사선 경보장치 상태 조작부(9, 10, 11; 2; 5; 6; 7; 8; 16; 17)와 방사선 경보장치의 휴대가 가능하도록 상기 작동모드 선택부(1)의 선택에 따라 직류전원을 공급하는 전원공급부(30)와, 상기 전원공급부(30)에서 공급된 전압을 각 부에 필요한 전압으로 변환하여 공급하는 직류전압변환부(50)와, 상기 작동 모드 선택부(1)에 의해 선택된 운전모드시 상기 방사선 검출부(40)에서 검출된 방사선이 상기 경보값 설정부(3, 4)에서 설정된 기준 누적선량과 선량률을 초과한 상태를 시청각적으로 알려주는 경보상태표시부(19, 20)와 상기 경보값 설정부(3, 4)와 방사선 경보장치 상태 조작부(9, 10, 11; 2; 5; 6; 7; 8; 16; 17)에서 조작된 신호를 입, 출력하는 신호 입출력부(110)와, 방사선 경보장치의 동작상태를 알려주는 동작상태표시기(15)와, 상기 전원공급부(30)의 저전압 상태를 알려주는 저전압상태 표시기(14)와, 시스템 운영 프로그램이 내장되어 모든 기능을 제어 및 입출력 데이터를 관리하는 롬(ROM)(120)과, 연산처리에 필요한 데이터를 임시로 저장하는 램(RAM)(130)과, 상기 방사선 검출부(40)에서 검출된 방사선 관련 데이터(방사선량율, 누적선량, 선량률, 경보 설정값, 경보 작동시간 등)을 저장하는 방사선 데이터 저장부(140)와, 상기 방사선 데이터 저장부(140)에 저장된 방사선 데이터를 전송하기 위한 데이터 전송 구동부(150)와, 상기 데이터 전송 구동부(150)를 통해 데이터를 외부 컴퓨터로 전송하기 위한 데이터 통시포트(21)와, 상기 방사선 데이터 저장부(140)에 저장된 상기 선량률과 상기 방사선 검출부(40)에서 검출된 방사선에 의해 소정 시간동안 입력되는 누적펄스 수의 평균값을 표시하는 LED표시부(13)와, 상기 준비모드시 누적선량과 현재시각, 상기 운전모드시 누적선량 경보값과 선량률 경보값, 및 현재까지의 누적선량과 최대선량률을 표시하는 LCD표시부(18)와, 시간 정보의 변화를 알리는 실시간 클럭 발생부(160)와, 상기 실시간 클럭 발생부(160)에서 발생된 시간 정보에 따라 상기 방사선 데이터 저장부(140)에 저장된 데이터를 상기 데이터 통신 포트(21)를 통해 외부 컴퓨터로 전송 제어하고 상기 각 부들에 대한 입출력 신호를 제어하는 마이크로프로세서(170)로 구성된 것이다.

그리고 이에 도시된 바와 같이, 상기 도면부호(110, 120, 130, 140, 150, 160, 170), 상기 방사선 검출부(40)에서 출력된 펄스신호를 버퍼링하여 마이크로프로세서(170)에 전송하는 제1버퍼부(181), 상기 작동모드 선택부(1)의 선택이 운전모드시에 전원공급부(30)에서 공급되는 전원 상태 신호를 버퍼링하여 마이크로프로세서(170)와 전원상태표시기(14)에 전달하는 제2, 제3버퍼부(182, 183), 상기 마이크로프로세서(170)의 제어에 따라 상기 경보용 램프(19)와 상기 부저(20)를 동작시키는 경보용 램프/부저 구동부(184, 185) 및 상기 마이크로프로세서의 동작상태를 상기 동작상태 표시기를 통해 알려주기 위한 구동신호를 출력하는 동작상태 표시기 구동부(186)를 포함한 부분은 본 발명에서의 메인보드(100)에 해당하는 부분이다.

한편, 상기한 방사선 검출부(40)의 내부 회로 구성을 제3a도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

이에 대한 구성은, 상기 운전 모드시 전원공급부(30)로부터 공급된 직류전압(12V)을 고전압(DC400∼600V, 여기서는 530V로 설정)으로 공급하는 고전압 공급부(41)와, 방사선을 감지하는 방사선 감지기(GM Tube)(42)와, 상기 방사선 감지기(42)로부터 출력된 감지신호를 전송 및 증폭이 가능하도록 임피던스를 매칭 시켜주는 전치 증폭부(43)와, 및 상기 전치증폭부(43)에서 출력된 신호를 펄스신호로 변환해주는 펄스 변환부(44)로 구성된다.

상기 고전압 공급부(41)는 방사선이 방사선 감지기(GM Tube)(42)에 입사되어 GM Tube내부에 봉입된 기체가 전리되는데, 이때 발생된 이온을 GM Tube의 콜렉터로 수집하기 위해 GM Tube에 인가해주는 직류 고전압을 만들어 낸다.

그리고 상기한 전치 증폭부(43)는 상기 방사선 감지기(42)의 임피던스가 매우 크므로 입력되는 방사선에 해당한 미소 신호를 왜곡 없이 상기 펄스 변환부(44)에 전송하기 위해서 CMOS FET(Q1)을 사용하고, Q1의 게이트에 바이어스 전압(V2)을 3V(=6V*(R5/(R5＋R6))가 되도록하여 증폭도가 양호하고 노이즈가 발생하지 않도록 하며, 결합 콘덴서(C1)와 저항(R3)에 의해 출력 신호를 상승시간이 50ns, 최소 펄스폭이 2us가 되도록 한다.

이에 따라, 펄스 변환부(44)는 전치 증폭부(43)에서 출력된 전압과 저항 R9와 R10에 의해 분압된 기준전압을 전압 비교기(U1)에 의해 비교하여 입력신호의 노이즈를 제거하고, 이때 전압 비교기(U1)는 고속 응답형으로 오픈 콜렉터를 사용하여 소모전류를 극소화함으로서 건전지의 사용 수명을 최대한 연장하도록 한 것이다. 이와 같은 펄스 변환부(44)의 각 부분에 해당한 전압(V1, V2, VO)파형을 제3b도에 도시하였다.

상술한 제1도 내지 제3도와, 이들 도면에 대한 상세 회로 구성을 나타낸 제4도를 참조하여 본 발명의 작용을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 방사선 경보장치를 사용하지 않을 때는 작동모드 선택스위치(1)를 전원차단모드로 두고, 사용할 때는 준비모드로 회전시켜 선택한다.

상기 준비모드에서 사용자는 시간설정, 경보설정, 경보시험, 메모리소거, 교정, 경보값 및 최대선량률확인(운전 및 준비모드에서도 가능)을 할 수가 있다. 이를 순서적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 방사선 경보장치의 시간을 설정하기 위해서, 사용자가 시간설정모드 스위치(9)를 누르면 신호 입출력부(110)를 통해 마이크로프로세서(170), 실시간 클록 발생부(160), LCD표시기(18)에 전달되어 LCD표시기(18)에 표시되었던 누적선량과 월, 일, 시간, 분, 초가 지워지면서 년-월-일(요일), 시, 분, 초, 년도가 나타나는데, 이때 사용자는 시간증가 스위치(10)와 시간감소 스위치(11)를 눌러 시간을 재조정한다. 이 재조정된 신호는 신호 입출력부(110)를 통해 마이크로프로세서(170)를 거쳐 실시간 클록 발생부(160)를 재설정하여 LCD표시기(18)에 표시되는 것이다.

또한 실시간 클록 발생부(160) 내부에 전원장치가 있어 외부 전원을 차단하여도 항상 현재시간을 계산하고 있다.

그리고 경보설정을 하기 위해서, 사용자가 경보설정용 버튼(2)을 누르면 경보용 누적선량 경보값과 선량률 경보값은 제1섬휠스위치(3)와 제2섬휠스위치(4)에 의해 설정되어 신호 입출력부(110)를 통해 마이크로프로세서(170)에 전달되고, 이를 LCD표시기(18)에 표시된다. 이 설정된 경보값에 따라 운전모드에서는 측정된 선량률과 누적선량이 이 값보다 크면 마이크로프로세서(170)의 제어에 따라 경보를 발생시킨다.

그리고 경보시험을 하기 위해서, 사용자가 경보시험버튼(5)을 누르고 있는 동안에 마이크로프로세서(170)는 신호 입출력부(110)를 통해 이 누른 신호를 받아 경보용램프/부저 구동부(184, 185)인 트랜지스터(TR2, TR1(제4도 참조))를 동작시켜 1초에 한 번씩 점멸시킨다.

그리고 교정을 하기 위해서, 사용자가 교정 버튼(6)을 누르면 신호 입출력부(110)와 전송 데이터 임시 저장부(150)를 통해 그 신호가 전달되어, 마이크로프로세서는 LED표시기(13)에 최근 10초동안 상기 방사선 검출부(40)에서 검출된 방사선에 의한 펄스의 누적한 값의 평균치를 1초에 1회씩 표기한다.

여기서 방사선 검출부(40)를 통해 검출되는 방사선의 세기에 따라 펄스의 카운트 값을 선량률로 변환시키는데 필요한 상수의 입력은 상기 제1, 2섬휠스위치(3, 4)와 경보설정용 버튼(2)에 의해 이루어진다.

이때, 국제규격에 의거한 선량률(0∼100mR/Hr, 100∼1000mR/Hr, 1000mR/Hr)에 따른 누적시간은 10초, 3초, 2초이다.

또한, 메모리 소거를 하기 위해서, 즉 방사선에 관련된 선량률, 누적선량, 경보 설정값,, 최대선량률, 경보동작에 관한 정보, 데이터가 기록된 메모리 주소 및 시각에 관련된 정보들이 저장되어 있는 방사선 데이터 저장부(예: EEPROM)(140)의 내용을 지우기 위해서 메모리 소거 버튼(7)과 경보해제 및 소거 버튼(8)을 동시에 누른다. 이렇게 누름으로서 신호 입출력부(110)를 통해 마이크로프로세서(170)에 전달되어, 마이크로프로세서(170)는 EEPROM(140)의 내용을 소거시킨다.

한편, 운전모드에서, 본 장비는 방사선의 계측과 방사선이 경보설정값보다 많이 발생하면 경보가 동작하여 작업자가 방사선에 대해 적절히 대비할 수 있도록 한 것으로서, 방사선의 측정과, 방사선 데이터 관리, 방사선 경보기능이 있다.

첫째로, 방사선을 측정하기 위해서, 사용자가 방사선 검출기(12)를 상술한 거리로 자유롭게 이동하여 방사선을 측정한다.

이를 제3도를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 고전압 공급부(41)는 직류전원(12v)을 공급하는 전원공급부(30)로부터 직류전원을 입력받아 방사선 감지기(GM-Tube)(42)에 직류고전압을 공급하여 감지된 방사선을 출력한다.

이렇게 출력된 방사선은 미소신호이므로 전치 증폭부(43)에서는 이를 증폭시키며 이때 임피던스를 매칭시킴으로서 노이즈가 없이 미소신호를 충분히 증폭시킨다.

이에 따라 펄스 변환부(44)는 상기 증폭된 신호를 펄스신호로 변환하여 제4도에 도시된 제1버퍼부(181)를 통해 마이크로프로세서(170)에 전송한다.

그러면, 마이크로프로세서(170)는 이 펄스 신호를 방사선량율로 변환하여 매초 간격으로 방사선 데이터 저장부(140)에 저장한다. 그리고서 마이크로프로세서(170)는 상기 저장된 방사선의 누적선량과 선량률을 상기 기준경보값 설정부(3, 4)에서 설정된 기준 누적선량과 기준 선량률을 초과할 경우 경보용 램프 구동부(184)와 부저 구동부(185)를 동시에 구동시켜 경보용 램프(19)와 부저(20)를 동작시킨다.

이때, 마이크로프로세서(170)는 측정된 방사선량율의 변동을 줄이기 위해 입사된 방사선의 세기에 따라 응답시간을 2초, 3초, 10초로 자동으로 조절되도록 하여서 선량율에서는 누적시간이 길어져 선량율의 변동폭이 적어지도록 하였다.

그리고 상기 방사선 검출부(40)에서 측정된 방사선의 선량률은 LED표시기(13)에 표시되고, 누적선량과 시간정보는 LCD표시기(18)에 표시된다.

두 번째로, 방사선 데이터 저장부(비휘발성 메모리인 EEPROM, 140)에 저장된 데이터 관리에 있어서, 이 방사선 관련 데이터는 EEPROM의 어드레스(8000H∼EFFFH)에 저장된다.

이때, 데이터를 저장하는 작용은 상기 작동모드 선택스위치(1)를 준비모드에서 운전모드로 선택하면 이때부터 데이터가 저장되기 시작하며, 그 저장되는 형식은 선량률값을 기록하는 위치(=EEPROM의 8000H∼EFFFH까지 28KBytes)와 기타의 데이터 관리 정보가 블록형식(=1블록당 48byte)으로 저장되는 위치(=EEPROM의 F100H∼FFFFH까지 48byte)로 구분되어 저장된다.

이처럼 분리하여 저장하는 이유는 본 장비를 운전모드에서 사용하다가 잠시 장비의 전원을 오프하고 다시 사용하는 경우가 있으며 또는 이러한 경우가 반복하여 발생할 수도 있다. 이에 대한 정보를 블록으로 구분하여 저장하면 메모리 공간을 최대로 이용할 수가 있기 때문이다.

이와 같이 저장되는 선량률 값은 운전모드를 선택하면 1초마다 1개의 데이터를 4byte씩 상기 어드레스 영역에 기록이 된다.

이와 같이 선량률 값이 기록되는 시기는 경보의 발생유무에 따라 다른데, 이는 경보가 발생하지 않은 경우에는 운전모드가 선택되면 무조건 선량률값을 저장하고, 경보가 발생한 경우에는 운전모드가 선택된 상태에서 경보전 90분, 경보 후 최대 30분까지이다.

그리고 데이터 관리 정보 값의 저장은 상술한 F100H∼FFFFH 어드레스 영역에 한 구간(=운전모드 선택시작점에서 끝나는 시점)의 선량률 값에 대한 관리에 필요한 여러 가지 정보를 블록 단위로 기록한다. 이와 같이 기록되는 한 개의 블록에 저장된 메모리 관련 정보내용은 제5도에 도시된 첫 번째 블록 메모리 맵과 같다.

셋째로, 경보동작에 관한 것으로서, 상술한 바와 마찬가지로 경보용 램프(19)와 부저(20)는 경보가 발생하면 동시에 동작하지만, 경보해제 버튼(8)을 누르면 그 신호가 신호 입출력부(110)를 통해 마이크로프로세서(170)에 전송되어 마이크로프로세서는 경보용 램프(19)와 부저(20)를 상황에 따라 다르게 오프시킨다.

즉, 경보용 램프(19)의 동작상태는 아래의 표 1, 표 2와 같다.

그리고, 부저(20)의 동작상태는 아래의 표 3, 표 4와 같다.

네 번째로, 통신시험은 준비모드에서 가능하며 운전모드중에 발생한 방사선의 돌발상태나 변화상태를 파악할 수 있도록 선량률이나 누적선량, 시간, 경보값 등의 데이터를 비휘발성 메모리인 방사선 데이터 저장부(140)에 있는 데이터를 데이터 전송 구동부(150)를 통하여 외부 컴퓨터로 전송하고 그 데이터를 분석할 수 있도록 한 것이다.

이와 같은 외부 컴퓨터로의 데이터 전송은 RS232C커넥터를 사용한 데이터 통신포트(21)에 의해 직렬로 전송된다.

이와 같이 외부 컴퓨터로 전송된 데이터는 외부컴퓨터에서 소스화일로 작성된 후 데이터 파일로 변환하여 화면상에 요약서, 리스트 또는 그래프의 선택에 따라 표시되고, 이를 프린터로 출력할 수도 있는 것이다.

제6도는 마이크로프로세서를 이용한 방사선 경보장치의 전체 동작 처리 흐름도이다.

먼저, 마이크로프로세서(170), 디스플레이 장치를 초기화한다(S1).

작동모드 선택스위치(1)가 전원차단 모드로 선택되었는가를 판단하여(S2) 전원차단모드를 선택하였을 경우 전원을 차단시킨다(S3).

그후, 운전모드인가를 판단하여(S4) 운전모드일 경우 방사선을 측정하는 운전을 한다(S5). 그리고 시간모드표시를 선택하였는지 판단하여(S6), 선택되었을 경우 시간모드를 표시하고(S7), 그렇지 않을 경우 교정모드표시를 선택하였을 경우(S7) 교정모드를 표시한다(S8).

이때, 교정모드표시가 아닐 경우 시간을 LCD표시기에 표시한다(S10).

그리고, 방사선 관련 데이터를 외부 컴퓨터(PC)에 전송할 것인지를 판단하여(S11), 전송하고자 할 경우 통신 포트(21)를 통해 PC에 방사선 관련 데이터를 전송한다(S12). 위와 같은 과정들을 반복한다.

제7도는 마이크로프로세서를 이용한 본 발명의 각종 스위치 및 버튼의 조작에 따른 처리 흐름도로서, 이는 마이크로프로세서(170)에 입력되는 인터럽트, 즉 스위치 및 각종 버튼의 조작에 따른 인터럽트를 처리하는 흐름도이다.

시간 설정 모드 스위치(9)를 선택하였다가 판단하여(S21), 시간모드를 선택하고(S22), 선택하지 않았을 경우 시간을 시간증가 스위치(10)를 눌렀을 경우(S23) 선택된 시간을 1씩 증가시킨다(S24).

그리고 시간 감소 스위치(11)를 눌렀을 경우(S25) 선택된 시간을 1씩 감소시킨다(S26).

그후, 시간감소 스위치를 누르지 않았을 경우, 제1, 제2 섬휠스위치(3, 4)에 의해 설정된 누적선량값과 선량률값을 읽으면(S27), 교정모드인가(S28)를 판단하여 교정 모드일 경우 교정 내용을 읽고 메모리에 저장하고, 이를 각 표시기에 표시한다(S29).

그런데, 교정모드가 아닐 경우에는 경보설정값을 읽고 저장하고, 표시한다(S30).

한편, 상기 설정된 누적선량값과 선량률값을 읽지 못하였으면, 경보시험 버튼(5)이 눌려졌을 경우(S31), 경보용 램프(19)와 부저(20)를 온(ON)시킨다(S32). 그러다가 경보해제 버튼(8)을 눌렀을 경우 램프와 부저를 오프(OFF)시킨다(S33, S34).

그런데, 경보시험버튼(5)이 눌려지지 않았을 경우(S31), 카운터 버퍼와 백업 데이터를 삭제하였을 경우(S35) 이에 대해 삭제하고 '0'으로 표시한다(S36).

한편, 상기 카운터 버퍼와 백업 데이터를 삭제하지 않았을 경우 경보가 오프되었으면(S37) 경보용 램프(19)와 부저(20)를 오프시킨다(S38).

그리고 경보가 오프되지 않았을 경우 최대(Peak)선량률을 보기 위해 최대선량버튼(17)을 눌렀으면(S39) 최대선량률을 표시(S40)한 후, 이 최대선량률 표시를 해제하였는가를 반복하여 판단한다(S41).

또한 상기 최대선량 버튼(17)을 누르지 않았을 경우 경보값 버튼(16)을 눌렀으면(S42) 경보설정값을 표시(S43)한 후, 이 경보설정값 표시를 해제하였는가를 반복하여 판단한다(S44). 위와 같은 과정들을 반복한다.

제8도는 본 발명의 방사선 측정에 의한 경보처리과정을 나타낸 흐름도로서, 마이크로프로세서에 입력되는 인터럽트에 의해 처리되는 흐름도이다.

카운터 데이터를 읽은(S50)후, 리셋하고(S51), 준비 및 교정 모드가 아닐 경우(S52) 시작시간 정보를 저장하고 현재 누적값을 저장한다(S53).

그후, 선량율 값과 누적값을 산출한(S54)후, 누적값을 표시한다(S55).

그리고 선량율 최대값을 변경할 경우(S56) 선량율 최대값을 변경한다(S57).

상기 선량율값과 누적값이 설정된 기준 경보설정값보다 크거나 같을 경우(S58) 첫 번째 경보 발생인가를 판단하여(S59) 경보용 램프(19)와 부저(20)를 온(ON)시키고, 이때의 경보시간, 누적값을 EEPROM(140)에 저장한다(S60).

상기 첫 번째 경보 발생이 아닐 경우, 경보 발생후 15분이 경과 되었는가를 판단하여(S61) 경과하였으면 경보용 램프와 부저를 오프시킨다(S62).

그리고 경보발생후 15분이 경과되지 않았으면 선량율값에 해당한 경보가 재발생인가를 판단하여(S63) 재발생일 경우 경보용 램프를 온 시킨다(S64).

재발생이 아닐 경우 경보 발생 후 30분이 경과되었는지를 판단하여(S65) 경과되었으면 종료시간, 누적값을 저장(S66)하고, 그렇지 않을 경우에는 선량율을 저장(S67)한 후 다음의 직류전원상태 점검단계를 수행한다.

한편, 단계 S60, S62, S64를 각각 수행한 후 상기 경보 발생후 30분이 경과되었는지를 판단한다(S65).

그후, 직류전원의 상태가 저전압상태인가를 판단하여(S68) 저전압상태일 경우 저전압 발광다이오드(14)를 동작시킨다(S69).

직류전원의 상태가 양호하고, 상기 판단(S52)에 의해 준비 및 교정모드라고 판명될 경우에는 준비 및 교정모드일 때 카운터 데이터를 표시하고, 측정모드일때는 선량율을 표시한다(S70). 이와 같은 과정들을 반복한다.

이상과 같은 본 발명은 다음과 같은 효과들을 갖는다.

첫 번째로, 어떠한 작업환경에서도 휴대가 간편하고, 두 번째로, 방사선이 일정 기준치를 넘을 경우 시청각적으로 작업 종사자에게 알려줌으로써 방사선의 과도한 피폭으로부터 작업 종사자를 미연에 보호할 수가 있고, 세 번째로, 방사선 관련 데이터를 메모리에 기록하여 데이터 손실 위험성을 제거하였으며, 경보가 발생하면 경보전 1시간 30분, 경보후 최대 30분간의 데이터의 저장이 가능하며, 네 번째로, 메모리에 저장된 데이터를 외부 컴퓨터로 전송하여 그래프, 요약, 리스트 등과 같은 형식으로 외부 컴퓨터의 사용자가 작성하여 일정 적업장의 방사선 데이터의 추이를 분석할 수 있어 방사선 안전관리에 효율적이다.

이에 부가하여 설명하면, 본 발명을 이용하여 작업중의 방사선 준위변화나 경보 작동시간, 피폭선량 등에 대한 정보를 보건물리원에게 제공하므로서 예상치 못한 방사선 조건변화시 원인 분석 및 재발방지 조치등 제반 방사선 안전관리 활동을 원활히 수행할 수 있다.

Claims (9)

1. 운전모드, 전원차단모드, 및 준비모드를 선택하는 작동모드 선택부(1)와, 누적선량과 선량률을 설정 및 표시하는 경보값 설정부(3, 4)와, 방사선을 검출하는 방사선 검출부(40)와, 시간, 경보설정, 경보시험, 교정, 메모리 소거, 경보해제, 경보값 및 최대선량에 관련된 동작 및 상태를 조작하기 위한 방사선 경보장치 상태 조작부(9, 10, 11; 2; 5; 6; 7; 8; 16; 17)와, 방사선 경보장치의 휴대가 가능하도록 상기 작동모드 선택부(1)의 선택에 따라 직류전원을 공급하는 전원공급부(30)와, 상기 전원공급부(30)에서 공급된 전압을 각 부에 필요한 전압으로 변환하여 공급하는 직류전압변환부(50)와, 상기 작동 모드 선택부(1)에 의해 선택된 운전모드시 상기 방사선 검출부(40)에서 검출된 방사선이 상기 경보값 설정부(3, 4)에서 설정된 기준 누적선량과 선량률을 초과한 상태를 시청각적으로 알려주는 경보상태표시부(19, 20)와, 상기 경보값 설정부(3, 4)와 방사선 경보장치 상태 조작부에서 조작된 신호를 입, 출력하는 신호 입출력부(110)와, 방사선 경보장치의 동작상태를 알려주는 동작상태표시기(15)와, 상기 전원공급부(30)의 저전압 상태를 알려주는 저전압상태 표시기(14)와, 시스템 운영 프로그램이 내장되어 모든 기능을 제어 및 입출력 데이터를 관리하는 롬(ROM)(120)과, 연산처리에 필요한 데이터를 임시로 저장하는 램(RAM)(130)과, 상기 방사선 검출부(40)에서 검출된 방사선 관련 데이터를 저장하는 방사선 데이터 저장부(140)와, 상기 방사선 데이터 저장부(140)에 저장된 방사선 데이터를 전송하는 데이터 전송 구동부(150)와, 상기 데이터 전송 구동부(150)에 저장된 데이터를 외부 컴퓨터로 전송하기 위한 데이터 통신포트(21)와, 상기 방사선 데이터 저장부(140)에 저장된 상기 선량률과 상기 방사선 검출부(40)에서 검출된 방사선에 의해 소정 시간동안 입력되는 누적펄스 수의 평균값을 표시하는 LED표시부(13)와, 상기 준비모드시 누적선량과 현재시각, 상기 운전모드시 누적선량 경보값과 선량률 경보값, 및 현재까지의 누적선량과 최대선량률을 표시하는 LCD표시부(18)와, 시간 정보의 변화를 알리는 실시간 클럭 발생부(160)와, 상기 실시간 클럭 발생부(160)에서 발생된 시간 정보에 따라 상기 방사선 데이터 저장부(140)에 저장된 데이터를 상기 데이터 통신 포트(21)를 통해 외부 컴퓨터로 전송 제어하고 상기 각 부들에 대한 입출력 신호를 제어하는 마이크로프로세서(170)로 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 메모리형 방사선 경보장치.
2. 제1항에 있어서,상기 방사선 검출부(40)는 상기 운전 또는 준비모드시 전원공급부(30)로부터 공급된 직류전압을 고전압으로 공급하는 고전압 공급부(41)와, 상기 공급된 전압에 의해 방사선을 감지하는 방사선 감지기(GM Tube)(42)와, 상기 방사선 감지기(42)로부터 출력된 감지신호를 전송 및 증폭이 가능하도록 임피던스를 매칭 시켜주는 전치 증폭부(43)와, 및 상기 전치증폭부(43)에서 출력된 신호를 펄스신호로 변환해주는 펄스 변환부(44)로 구성된 것을 특징으로 하는 휴대용 메모리형 방사선 경보장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 전치증폭부(43)는 CMOS 전계효과트랜지스터(FET)를 사용하는 것을 특징으로 하는 휴대용 메모리형 방사선 경보장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 경보상태표시부(3, 4)는 경보용 램프와 부저를 사용한 것을 특징으로 하는 휴대용 메모리형 방사선 경보장치.
5. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 경보용 램프는 경보해제시 상기 마이크로프로세서의 선량률값과 누적선량값의 비교 결과에 따른 제어신호에 따라 온 또는 오프하는 것을 특징으로 하는 휴대용 메모리형 방사선 경보장치.
6. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 부저는 경보해제시 상기 마이크로프로세서의 선량률값과 누적선량값의 비교 결과에 따른 제어신호에 따라 온 또는 오프하는 것을 특징으로 하는 휴대용 메모리형 방사선 경보장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 방사선 데이터 저장부(140)는 비휘발성 EEPROM을 사용하는 것을 특징으로 하는 휴대용 메모리형 방사선 경보장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 방사선 데이터 저장부(140)에는 운저모드가 시작할 때 선량률의 값이 일정시간마다 저장되고, 데이터 관리정보가 블록 단위로 일정시간마다 저장되는 것을 특징으로 하는 휴대용 메모리형 방사선 경보장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 마이크로프로세서(170)는 측정된 방사선량율의 변동을 줄이기 위해 입사된 방사선의 세기에 응답시간을 자동으로 조절하는 것을 특징으로 하는 휴대용 메모리형 방사선 경보장치.