基于Time-To-Count技術(shù)的智能核輻射探頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于Time-To-Count技術(shù)的智能核輻射探頭，該探頭包括置于PCB板Ⅰ上的G-M探測器、整形電路、高壓模塊及置于PCB板Ⅱ上的電源模塊、USB控制處理器。所述G-M探測器分別與所述整形電路、所述高壓模塊相連，該整形電路、高壓模塊均與所述電源模塊相連；所述USB控制處理器分別與所述整形電路、所述高壓模塊、所述電源模塊相連，并通過USB總線與PC機(jī)相連；所述PCB板Ⅰ與所述PCB板Ⅱ通過接線口直接插拔。本實(shí)用新型體積小、功耗低、穩(wěn)定性好。
【專利說明】基于Time-To-Count技術(shù)的智能核福射探頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種探頭，尤其涉及基于Time-To-Count技術(shù)的智能核福射探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]G-M計(jì)數(shù)管由于其環(huán)境適應(yīng)性好、可靠性高、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的測量方法，是通過記錄單位時(shí)間內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)來推算外界核輻射場的強(qiáng)度(這里的輻射場強(qiáng)是指注量率)。
[0003]但此方法存在的問題就是，G-M計(jì)數(shù)管的死時(shí)間問題，會(huì)導(dǎo)致其線性量程范圍受到很大限制，為克服此問題，美國人于80年代中后期提出了一種叫Time-To-Count的測量技術(shù)(簡稱為TTC)，它是通過改變計(jì)數(shù)管兩端的高壓，來使探測器處于“工作”或“休息”兩種狀態(tài)，在每個(gè)測量周期內(nèi)就可以測到兩個(gè)脈沖信號之間的時(shí)間間隔，通過測量多個(gè)脈沖信號的時(shí)間間隔并求取平均值，就可反推出輻射場的強(qiáng)度。這是因?yàn)楹溯椛鋱鲈綇?qiáng)，相鄰射線之間的時(shí)間間隔的均值就會(huì)越小，即時(shí)間均值的倒數(shù)與劑量率存在正比關(guān)系。這種方法能有效地提高探測器的量程上限和延長計(jì)數(shù)管使用壽命，因此，此方法一出現(xiàn)就率先在美軍裝備中得到了應(yīng)用。
[0004]傳統(tǒng)的測量方法是采用脈沖計(jì)數(shù)模式，受G-M計(jì)數(shù)管受死時(shí)間過長的影響，通常，線性量程范圍只能達(dá)到3至4個(gè)數(shù)量級。Time-To-Count技術(shù)采用的是記錄相鄰脈沖之間時(shí)間間隔的方法，采用此法可使G-M計(jì)數(shù)管在超過103Gy/h的地方工作，消除了脈沖重疊和死時(shí)間的影響，能有效拓寬量程，并延長計(jì)數(shù)管使用壽命。
[0005]目前，國內(nèi)研究的智能核輻射探頭大都采用G-M計(jì)數(shù)管為探測元件，但仍采用與專用主機(jī)結(jié)合的使用方式，探測器的測量精度和量程范圍有限，探頭功能比較單一，信息傳遞方式落后。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種體積小、功耗低、穩(wěn)定性好的基于Time-To-Count技術(shù)的智能核福射探頭。
[0007]為解決上述問題,本實(shí)用新型所述的基于Time-To-Count技術(shù)的智能核福射探頭，其特征在于:該探頭包括置于PCB板I上的G-M探測器、整形電路、高壓模塊及置于PCB板II上的電源模塊、USB控制處理器；所述G-M探測器分別與所述整形電路、所述高壓模塊相連，該整形電路、高壓模塊均與所述電源模塊相連；所述USB控制處理器分別與所述整形電路、所述高壓模塊、所述電源模塊相連，并通過USB總線與PC機(jī)相連；所述PCB板I與所述PCB板II通過接線口直接插拔。
[0008]所述高壓模塊為US5P高壓模塊。
[0009]所述USB控制處理器為內(nèi)部嵌入了微控制器且支持USB2.0協(xié)議的USB2.0接口芯片 CY7C68013A。[0010]所述G-M探測器的連接電路中陽極加正高壓，陰極取正脈沖信號，且電路中設(shè)有分壓電阻、高速開關(guān)三極管和N溝道絕緣柵型VMOS場效應(yīng)管IRFPG40。
[0011]所述電源模塊設(shè)有外部供電插口和電源切換開關(guān)，并通過電壓轉(zhuǎn)換模塊與所述USB控制處理器相連。
[0012]所述PCB板I與所述PCB板II的尺寸相同。
[0013]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014]1、本實(shí)用新型以USB為通訊接口，采用脈沖計(jì)數(shù)和Time-To-Count模式智能切換的工作方式，具有體積小、功耗低、精度高、量程寬、智能化和即插即用的特點(diǎn)，能與虛擬核輻射監(jiān)測儀結(jié)合用于β放射性沾染的監(jiān)測，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測程序也能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無人值守的放射性污染自動(dòng)監(jiān)測。
[0015]2、本實(shí)用新型使用單個(gè)USB控制處理器實(shí)現(xiàn)了智能核輻射探頭信號采集、數(shù)據(jù)處理、量程判斷、工作模式智能切換以及與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信等功能。
[0016]3、本實(shí)用新型中的USB控制處理器為內(nèi)部嵌入了微控制器且支持USB2.0協(xié)議的USB2.0接口芯片CY7C68013A，該USB控制處理器可以不靠外部CPU而實(shí)現(xiàn)USB通信，不但可以省去外部CPU的使用，而且縮小探頭體積、降低功耗和提高電路穩(wěn)定性。
[0017]4、分別在脈沖計(jì)數(shù)模式和Time-To-Count模式下對本實(shí)用新型進(jìn)行測試和表面活度刻度實(shí)驗(yàn):
[0018]⑴測試和刻度實(shí)驗(yàn)使用的放射源為9°Sr_9°Y，該放射源半衰期為28.6年，所產(chǎn)生的β粒子最大能量為0.546MeV，平均能量為0.1958MeV，此放射源滿足GB 12128-89《用于校準(zhǔn)表面污染監(jiān)測儀的參考源β發(fā)射體和α發(fā)射體》中對參考源的技術(shù)要求，其基本參數(shù)如表1所示。
[0019]表1實(shí)驗(yàn)用參考源
[0020]
【權(quán)利要求】
1.基于Time-To-Count技術(shù)的智能核輻射探頭，其特征在于:該探頭包括置于PCB板I上的G-M探測器(I )、整形電路(2 )、高壓模塊(3 )及置于PCB板II上的電源模塊(4 )、USB控制處理器(5);所述G-M探測器(I)分別與所述整形電路(2)、所述高壓模塊(3)相連，該整形電路(2)、高壓模塊(3)均與所述電源模塊(4)相連；所述USB控制處理器(5)分別與所述整形電路(2 )、所述高壓模塊(3 )、所述電源模塊(4 )相連，并通過USB總線與PC機(jī)(6 )相連；所述PCB板I與所述PCB板II通過接線口直接插拔。
2.如權(quán)利要求1所述的基于Time-To-Count技術(shù)的智能核福射探頭,其特征在于:所述高壓模塊(3)為US5P高壓模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的基于Time-To-Count技術(shù)的智能核福射探頭，其特征在于:所述USB控制處理器(5)為內(nèi)部嵌入了微控制器且支持USB2.0協(xié)議的USB2.0接口芯片CY7C68013A。
4.如權(quán)利要求1所述的基于Time-To-Count技術(shù)的智能核福射探頭,其特征在于:所述G-M探測器(I)的連接電路中陽極加正高壓，陰極取正脈沖信號，且電路中設(shè)有分壓電阻、高速開關(guān)三極管和N溝道絕緣柵型VMOS場效應(yīng)管IRFPG40。
5.如權(quán)利要求1所述的基于Time-To-Count技術(shù)的智能核福射探頭,其特征在于:所述電源模塊(4)設(shè)有外部供電插口和電源切換開關(guān)，并通過電壓轉(zhuǎn)換模塊與所述USB控制處理器(5)相連。
6.如權(quán)利要求1所述的基于Time-To-Count技術(shù)的智能核福射探頭,其特征在于:所述PCB板I與所述PCB板II的尺寸相同。
【文檔編號】G01T1/18GK203786304SQ201420184875
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】郝存興, 來永芳, 曾志, 李周省 申請人:中國人民解放軍68127部隊(duì)