Przedmiotem wynalazku jest elektroniczny przekaznik radioizotopowy prze¬ znaczony do sygnalizacji i kontroli zmian mocy dawki promieniowania jonizujacego, znajdujacy szczególne zastosowanie w ukladach sygnalizacji, 5 sterowania i automatycznej regulacji procesów technologicznych w przemysle.Stan techniki. Znany jest elektroniczny prze¬ kaznik radioizotopowy wspólpracujacy z detekto¬ rem promieniowania jonizujacego, przetwarzaja- 10 cym zmiany mocy dawki promieniowania wyste¬ pujacej na powierzchni detektora na proporcjo¬ nalna do niej czestotliwosc impulsów elektrycz¬ nych, przy czym czasowy i amplitudowy rozklad impulsów jest stochastyczny i wynika z wlasci- 15 wosci detektora. Znany przekaznik jest zbudowa¬ ny ze stabilizowanego zasilacza, majacego wyj¬ scie wysokiego napiecia do zasilania detektora promieniowania oraz wyjscie niskiego napiecia do zasilania poszczególnych czlonów przekaznika o- 2o raz z nastepujacych czesci, kolejno ze soba po¬ laczonych: ukladu formowania impulsów wraz z jego czlonem wyzwalania, z ukladu calkowania zawierajacego czlon RC, z ukladu kompensacji temperaturowej oraz z ukladu progowego, wy- 25 posazonego w czlon wykonawczy, którym jest przekaznik elektromagnetyczny i którego wyjscie stanowi wyjscie przekaznika radioizotopowego.Uklad calkowania ma na wejsciu regulacyjny kondensator do ustalania ilosci ladunku w im- 30 pulsie, polaczony z jednokierunkowym czlonem przekazywania ladunku, polaczonym z kolei z czlonem RC, doi tórego jest przylaczony wtórnik emiterowy, spelniajacy role separatora pomiedzy ukladem calkowania a ukladem kompensacji tem¬ peraturowej, przylaczonym do wejscia ukladu progowego. Jednokierunkowy czlon przekazywania ladunku stanowi dioda spolaryzowana w kierun¬ ku przewodzenia od regulacyjnego kondensatora do czlonu RC. Uklad kompensacji temperaturo¬ wej jest zbudowany na termistorach* Uklad pro¬ gowy zawiera dwa tranzystory, przy czym baza pierwszego tranzystora stanowi wejscie tego ukla¬ du i jest zarazem polaczona poprzez rezystor z kolektorem drugiego tranzystora, którego kole¬ ktor jest poprzez rezystor przylaczony do zródla zasilania, zas emiter drugiego tranzystora jest przylaczony poprzez rezystor do masy przekazni¬ ka, natomiast baza jest bezposrednio polaczona z kolektorem pierwszego tranzystora, który poprzez rezystor jest przylaczony do zródla zasilania. Emi¬ tery obydwu tranzystorów sa ze soba zwarte.Dzialanie znanego przekaznika odbywa sie na- ' stepujaco. Uklad formowania impulsów, wyzwa¬ lany impulsami z detektora promieniowania po¬ przez swój czlon wyzwalania, zamienia nieregu¬ larne w amplitudzie impulsy z detektora pro¬ mieniowania na impulsy o znormalizowanym ksztalcie, których srednia czestotliwosc jest wprost proporcjonalna do mocy dawki promienio- 9154191511 3 wania na powierzchni detektora. Na wejsciu u- kladu calkowania znormalizowana ilosc ladunku jest dzielona w regulacyjnym kondensatorze, a nastepnie w czlonie RC czestotliwosci impulsów wyjsciowych jest zamieniana na proporcjonalne do niej napiecie, usredniane w czasie. Napiecie wtórnika, poprzez uklad kompensacji temperatu¬ rowej, steruje ukladem progowym, który zaleznie od wartosci tego napiecia i istniejacego w nim stanu powoduje pojawienie sie lub brak sygnalu wyjisciowego.W znanym przekazniku nie ma mozliwosci wza¬ jemnie niezaleznej regulacji radiometrycznego pro¬ gu zadzialania, radiometrycznego progu puszcza¬ nia oraz stalej czasu ukladu. Wynika to z duzej zaleznosci stalej czasu od zmian pojemnosci re¬ gulacyjnego kondensatora, z nieliniowej, w du¬ zym zakresie mocy dawki promieniowania, cha¬ rakterystyki napiecia ukladu calkowania w fun¬ kcji zmian mocy dawki promieniowania oraz z wzajemnie zaleznego ustawiania progów przerzu¬ tu w ukladzie progowym. Uniemozliwia to latwa zmiane parametrów eksploatacyjnych przekazni¬ ka, podczas jego uruchamiania i w trakcie uzy¬ tkowania, w celu dopasowania go do zadanych warunków metrologicznych. Wplyw zmian tem¬ peratury na stalosc radiometrycznych progów za¬ dzialania i puszczania zasadniczo ogranicza mini¬ malna krotnosc K oslabienia sygnalu wejsciowe¬ go do wartosci okolo 10, gdyz wplyw ten nie jest w pelni skompensowany w istniejacym ukladzie termistorowym. Najwazniejsze parametry znane¬ go przekaznika sa nastepujace: praca przy kro¬ tnosciach K oslabienia sygnalu wejsciowego od wzwyz, czulosc okolo 0,3 mR/h dla licznika Geigera-Mullera i promieniowania y, czas reak¬ cji okolo 0,5 s, zakres temperatury pracy od — °C do + 35°C.Istota wynalazku. Elektroniczny przekaznik ra¬ dioizotopowy, wedlug wynalazku, wspólpracuja¬ cy z detektorem promieniowania jonizujacego i czlonem wykonawczym, sklada sie ze stabilizo¬ wanego zasilacza, ukladu formowania impulsów, ukladu calkowania, zawierajacego czlon RC i u- kladu progowego, przy czym uklad calkowania jest polaczony z ukladem formowania impulsów po¬ przez czlon regulacji jednostkowego ladunku w impulsie, polaczonym ze znajdujacym sie w u- N kladzie calkowania jednokierunkowym czlonem przekazujacym ladunek, do którego jest przylaczo¬ ne napiecie zasilania, zas z drugiej strony czlon RC i tranzystorowy wtórnik emiterowy, stano¬ wiacy separator przylaczony do ukladu progowe¬ go. Istota wynalazku jest wyposazenie przekazni¬ ka w zródlo napiecia odniesienia, przylaczone do czlonu RC ukladu calkowania oraz budowa jed¬ nokierunkowego czlonu przekazywania ladunku, budowa ukladu calkowania i progowego oraz po¬ laczenie ukladu calkowania z ukladem progowym.Jednokierunkowy czlon przekazywania ladunku jest zbudowany na tranzystorze, którego emiter jest poprzez rezystor przylaczony do wyjscia czlo¬ nu regulacji jednostkowego ladunku w impulsie, baza jest polaczona ze zródlem napiecia zasilania, zas kolektor z czlonem RC ukladu calkowaniai zara- 4 zem z tranzystorowym wtórnikiem emiterowym, polaczonym z pierwszym stopniem ukladu pro¬ gowego. Tranzystorowy wtórnik ukladu calkowa¬ nia i pierwszy stopien ukladu progowego sa zbu- dowane na tranzystorach przeciwstawnego typu.Uklad progowy jest zbudowany z dwóch stopni, z których kazdy ma co najmniej jeden tranzy¬ stor, przy czym baza tranzystora pierwszego sto¬ pnia stanowi wejscie ukladu progowego, zas ko- lektor jest poprzez obciazajacy rezystor przyla¬ czony do zródla napiecia zasilania, a emiter po¬ laczony z pierwszym regulacyjnym rezystorem, polaczonym szeregowo z rezystorem odniesienia, przylaczonym do masy przekaznika. Punkt po- laczenia kolektora tranzystora w pierwszym sto¬ pniu ukladu progowego jest poprzez rezystor po¬ laczony z baza tranzystora w drugim stopniu u- kladu progowego, zas ta baza jest ponadto pola¬ czona, poprzez rezystor, z masa przekaznika, na- tomiast emiter tego tranzystora jest poprzez dru¬ gi regulacyjny rezystor wlaczony pomiedzy pier¬ wszy regulacyjny rezystor a rezystor odniesienia, zas kolektor tego tranzystora jest poprzez rezy¬ stor polaczony ze zródlem napiecia zasilania.W przekazniku wedlug wynalazku istnieje mo¬ zliwosc wzajemnie niezaleznej regulacji radio¬ metrycznego progu zadzialania kondensatorem re¬ gulacyjnym w czlonie regulacji jednostkowego la¬ dunku w impulsie, przy ustalonym, za posredni- ctwem drugiego regulacyjnego rezystora w ukla¬ dzie progowym, górnym progu przerzutu, dzieki liniowej charakterystyce, uzyskanej w ukladzie calkowania, wzgledem zmian radiomerycznego progu puszczania przekaznika, przeprowadzanych za posrednictwem pierwszego regulacyjnego rezy¬ stora w ukladzie progowym, regulujacego dolny próg przerzutu oraz wzgledem zmiany stalej cza¬ su czlonu RC. Liniowa charakterystyke ukladu calkowania w zakresie zmian mocy dawki pro- 40 mieniowania od 0,1 mR/h do 3 mR/h uzyskano dzieki zastosowaniu w tym ukladzie jednokierun¬ kowego czlonu przekazywania ladunku zbudowa¬ nym na tranzystorze. W rezultacie w przekazni¬ ku wedlug wynalazku istnieje mozliwosc latwej 45 i niezaleznej zmiany podstawowych parametrów eksploatacyjnych w czasie uruchamiania i uzytko¬ wania przy zadanych parametrach metrologicznych 1 technologicznych obiektów. Dzieki zastosowaniu tranzystorów przeciwstawnego typu w tranzystoro- 50 wym wtórniku emiterowym ukladu calkowania i w pierwszym stopniu ukladu progowego uzysku¬ je sie skuteczna kompensacje wplywu zmian tem¬ peratury na stalosc radiometrycznych progów pu¬ szczania i zadzialania przekaznika. Uzyskane naj- 55 wazniejsze parametry przekaznika sa nastepuja¬ ce: praca przy krotnosciach K oslabienia sygna¬ lu wyjsciowego od 1,5 wzwyz, czulosc okolo 0,1 mR/h dla licznika Geigera-Mullera i promienio¬ wania y, czas reakcji okolo 0,1 s, zakres tempe- M ratury pracy od -30°C do+70°C.Objasnienie figur rysunku. Przedmiot wynala¬ zku jest przedstawiony w przykladzie wykona¬ nia na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy przekaznika wlaczonego pomie- 65 dzy detektor promieniowania jonizujacego, a •91541 6 czlon wykonawczy, a fig. j2 charakterystyke prze¬ kaznika podajaca zaleznosc napiecia wyjsciowego z ukladu calkowania w funkcji zmian dawki pro¬ mieniowania.Przyklad wykonania. Przekaznik jest przyla¬ czony do detektora 1 promieniowania jonizujace¬ go, na powierzchni którego wystepuje moc P da¬ wki promieniowania. Wejscie przekaznika stano¬ wi uklad 2 formowania impulsów polaczony swo¬ im wyjsciem z ukladem 31 calkowania, który jest z kolei polaczony z wejsciem ukladu 4 progowe¬ go, do wyjscia którego jest przylaczony czlon 5 wykonawczy. Przekaznik jest wyposazony w sta¬ bilizowany zasilacz A który jest zasilaczem tran¬ sformatorowym, posiadajacym dwa uzwojenia wtórne, wysokiego i niskiego napiecia. Wyjscie 7 wysokiego napiecia jest przylaczone do detektora I. Zasilacz ma ponadto trzy wyjscia niskiego na¬ piecia; pierwsze wyjscie 8i o napieciu+12 V jest doprowadzone do ukladu 2 formowania impul¬ sów, do ukladu $, calkowania, do ukladu 4 pro¬ gowego i do czlonu 5 wykonawczego, drugie wyj¬ scie 9 o napieciu +26 V jest przylaczone do uzwo¬ jenia przekaznika znajdujacego sie w czlonie 5 wykonawczym, zas trzecie wyjscie 10 o napieciu —0,7 V jest dolaczone do czlonu RC ukladu 3 calkowania. Uklad 2 formowania impulsów ma na wejsciu uklad wyzwalajacy symetryczny prze- rzutnik bistabilny, znajdujacy sie w tym ukla¬ dzie, a spelniajacy funkcje normalizatora impul¬ sów. Uklad 3 calkowania sklada sie z czlonu 11 regulacji jednostkowego ladunku w impulsie, zbu¬ dowanego z wymiennego kondensatora Cx i diody rozladowujacej, wlaczonej anoda do napiecia + 12 V, zas katoda na wyjscie kondensatora C^ z czlonu 12 jednokierunkowego przekazywania ladunku, z czlonu RC 1$ z wymiennym konden¬ satorem O i tranzystorowego wtórnika 14 emite- rowego, zbudowanego na dwóch tranzystorach ty¬ pu pnp w ukladzie super-alfa, spelniajacego fun¬ kcje separatora miedzy ukladem 3 calkowania a ukladem 4 progowym. Czlon 12 jednokierunkowe¬ go przekazywania ladunku jest zbudowany na tranzystorze 15; typu pnp, którego emiter jest po¬ przez rezystor IG polaczony z wyjsciem czlonu 11 regulacji jednostkowego ladunku w impulsie, ba¬ za jest przylaczona do napiecia +12 V, zas Ko¬ lektor jest polaczony z wejsciem czlonu RC 13.Do czlonu RC 1$ jest przylaczone z drugiej stro¬ ny napiecie odniesienia o wartosci —0,7 V, z trzeciego wyjscia 10 zasilacza 6. Punkt polaczenia czlonu RC 13 z czlonem 12 jednokierunkowego przekazywania ladunku jest przylaczony do wej¬ scia wtórnika 14. Pomiedzy wyjscie wtórnika 14 a mase przekaznika jest wlaczone dodatkowe pomiarowe gniazdo 17. Wyjscie wtórnika 14 jest polaczone z pierwszym stopniem ukladu 4 pro¬ gowego, zbudowanym na dwóch tranzystorach ty¬ pu npn, w ukladzie ljg super-alfa. Uklad 4 pro¬ gowy zbudowany jest z dwóch stopni. Uklad 18 super-alfa jest swoja baza, poprzez rezystor 19 przylaczony do wyjscia wtórnika 14, kolektorem poprzez obciazajacy rezystor 20 przylaczony do napiecia +12 V, a emiterem jest polaczony z pierwszym regulacyjnym rezystorem 21, który jest polaczony szeregowo z rezystorem 22 odnie¬ sienia, przylaczonym do masy przekaznika. Punkt polaczenia kolektora ukladu 18 super-alfa jest poprzez rezystor 23; polaczony z baza tranzysto- ra 24j, na którym jest zbudowany drugi stopien ukladu 4 progowego. Baza tego tranzystora 24 jest poprzez rezystor 25 przylaczona do masy przekaznika. Emiter tranzystora 24 jest poprzez drugi regulacyjny rezystor 26 wlaczony pomiedzy pierwszy regulacyjny rezystor 21 a rezystor 22 od¬ niesienia, kolektor zas jest przylaczony poprzez rezystor 27\ do napiecia +12 V.Dzialanie przykladowego wykonania przekazni¬ ka wedlug wynalazku jest nastepujace. Impulsy elektryczne z detektora 1\ promieniowania steru¬ ja ukladem wyzwalajacym symetryczny przerzu- tnik bistabilny ukladu 2 formowania, powodujac skokowa zmiane napiecia kolektorów tranzysto¬ rów przerzutnika. Przy kazdej zmianie napiecia kolektora pewna ilosc ladunku okreslona przez wartosc pojemnosci wymiennego kondensatora C2 i amplitude skoku napiecia, wysterowuje jedno¬ kierunkowy czlon 12 przekazujacy ladunek do czlonu RC 13, niezaleznie od wartosci napiecia na tym czlonie 13. Napiecie na czlonie RC 13 jest usredniane w czasie zaleznym od wartosci po¬ jemnosci kondensatora C i wprost proporcjonalne do mocy P dawki promieniowania. Napiecie czlonu RC 13, zsumowane z napieciem odniesie- s0 nia, jest podawane przez wtórnik 14 do ukladu 4 progowego i dodatkowego pomiarowego gniazda 17. Dzieki budowie czlonu 12 oraz dodaniu na¬ piecia odniesienia, uzyskuje sie liniowa chara¬ kterystyke ukladu 3 calkowania oraz jej sprowa- dzenie do poczatku ukladu wspólrzednych. Bu¬ dowa ukladu 3 calkowania zapewnia niezaleznosc napiecia na czlonie RC 1J3 w stanie ustalonym od zmian wartosci pojemnosci kondensatora C.Regulacje progów zadzialania i puszczania prze- 40 kaznika wedlug wynalazku mozna przesledzic w oparciu o fig. 1. Drugim regulacyjnym rezy¬ storem 26 dobiera sie stala wartosc górnego pro¬ gu U0l przerzutu. Zmiana radiometrycznego pro¬ gu zadzialania odbywa sie przez zmiane wartos- 45 ci pojemnosci C/ kondensatora Ci na mniejsza od niej wartosc cy i zaleznie od niej napiecie Uc ukladu 3 calkowania osiagnie górny próg U01 przerzutu ukladu 4 progowego odpowiednio przy wartosciach mocy P'01 lub P"0i dawki 50 promieniowania: Wówczas sygnal wyjsciowy z ukladu 4 progowego spowoduje uruchomienie czlonu 5 wykonawczego. Niezalezna regulacja ra¬ diometrycznego progu puszczania, albo tym sa¬ mym wspólczynnika histerezy przekaznika, od- 55 bywa sie przez zmiane wartosci rezystancji pier¬ wszego regulacyjnego rezystora 21, który zmie- niadolny próg przerzutu z U10, na U102 i odpo¬ wiednio radiomeryczny próg puszczania z Pl0 na P'10 lub P"l0 na P"10 . Regulacja wspólczynni- 60 ka histerezy jest niezbedna do uzyskania maksy¬ malnej niezawodnosci statycznej przekaznika.Wspólczynnik histerezy jest stosunkiem radiome¬ trycznego progu puszczania do radiometrycznego progu zadzialania i nie zalezy od wartosci poje- 65 mnosci kondensatora C1? co zobrazowano na fig. 2.91 541 PL