本實用新型涉及環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測儀現(xiàn)場測試/校準領域，具體是用于環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測儀現(xiàn)場測試/校準的數(shù)據(jù)采集裝置。

背景技術：

通常，環(huán)境γ輻射監(jiān)測儀表在實驗室內采用實用新型專利(專利號：ZL201320445618X)提到的X-γ輻射防護儀表自動檢定裝置進行檢定/校準，RSS131高壓電離室(HPIC)探測器僅通過串口輸出數(shù)據(jù)，SD660N、SD660P、F66以及FB66等輻射儀具有串口數(shù)據(jù)輸出功能，因而使用實用新型專利(專利號：2014208600540)提到的X-γ射線劑量儀自動檢定裝置進行檢定/校準，檢定/校準中，采用實用新型專利(專利號：ZL2012204996677)提到的檢定/校準平臺實現(xiàn)人工手動對位，而實用新型專利(專利號：ZL2014208668295)提到的用于實現(xiàn)X-γ射線劑量儀對位安放的調節(jié)裝置可實現(xiàn)自動對位，發(fā)明專利申請(申請?zhí)枺?014106794137)提到的一種用于參考γ輻射場的γ射線準直器可進行準直，發(fā)明專利申請(申請?zhí)枺?015101120880)的衰減器使同一個放射源在同一個位置處產生多個輻射值。

固定式輻射監(jiān)測儀表是核設施輻射監(jiān)測的重要設備之一，核設施周圍以及環(huán)境監(jiān)測部門安裝有多臺固定式環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測儀，這類儀表長期工作在自然條件下，固定式儀表的使用單位對現(xiàn)場測試/校準工作提出了強烈的需求，固定式儀表的探頭、電纜和測量主機通常不便于拆卸和安裝，在拆卸、安裝和運輸中容易造成損壞，而且送檢周期較長，會影響監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)的連續(xù)性，利用準直器與衰減器等組合成《可攜式多量程參考輻射裝置》(申請?zhí)枺?011103920488)解決了現(xiàn)場測試/校準所使用輻射源的問題，《一種便攜式射線照射裝置》(申請?zhí)枺?014105972419)彌補了該專利的不足，論文《固定式環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測儀現(xiàn)場校準技術》提出利用天然本底輻射(陸地γ射線和宇宙射線)和便攜式¹³⁷Cs照射裝置產生的γ射線參考輻射對固定式環(huán)境γ輻射劑量率監(jiān)測儀表開展現(xiàn)場校準實驗，并且該論文表明：采用環(huán)境比對和現(xiàn)場照射的方法能較好地解決固定式環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測儀的校準問題。

然而，利用天然本底輻射開展現(xiàn)場測試/校準時，要降低統(tǒng)計誤差，需要用較長時間獲取較多的數(shù)據(jù)；一方面，采用人工抄寫數(shù)據(jù)就變得不現(xiàn)實了，另一方面，使用連續(xù)多次間隔采樣的方式來獲取數(shù)據(jù)值存在不足，圖11是圖7和圖8的部分原始數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)間隔為1秒，從圖中可以看出：傳遞儀表、監(jiān)督儀表以及被校準儀表的數(shù)值在漲落中互相交叉，在這5分鐘內的某一時刻由人工讀取的數(shù)據(jù)大小關系可能完全不同，因而間隔采樣將帶來較大的誤差。與此同時，現(xiàn)場各種條件(如：環(huán)境溫度變化，天然本底輻射場可能不均勻，天然本底輻射場的隨時間的變化)均與實驗室不同，標準劑量儀(即量值傳遞儀表，以下簡稱：傳遞儀表)在這種條件下以及經常經過長途運輸震動在現(xiàn)場是否還能滿足劑量要求都需要考察。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種用于環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測儀現(xiàn)場測試/校準的數(shù)據(jù)采集裝置，解決目前在進行現(xiàn)場測試/校準時，需要用較長時間獲取較多的數(shù)據(jù)，而現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集方式要么可操作性不高，要么容易導致誤差較大，不利于現(xiàn)場測試/校準的問題。

本實用新型通過以下技術方案來實現(xiàn)：

用于環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測儀現(xiàn)場測試/校準的數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于：包括傳遞儀表、被校準儀表、接口單元和上位機單元，所述傳遞儀表、被校準儀表分別與接口單元連接，接口單元與上位機單元連接；

傳遞儀表用于量值傳遞；

被校準儀表為固定安裝的、不便于拆卸和送檢的環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測儀；

接口單元用于將傳遞儀表或被校準儀表的數(shù)據(jù)傳輸給上位機單元；

上位機單元用于接收并記錄傳遞儀表或和校準儀表發(fā)出的數(shù)據(jù)。

進一步地，作為優(yōu)選技術方案，所述傳遞儀表的探測器為高大氣壓力電離室型探測器。

進一步地，作為優(yōu)選技術方案，還包括監(jiān)督儀表，監(jiān)督儀表與接口單元連接。

進一步地，作為優(yōu)選技術方案，還包括快速響應儀表，快速響應儀表與接口單元連接，快速響應儀表的探測器為非電離室探測器。

進一步地，作為優(yōu)選技術方案，還包括GPS接收器，GPS接收器與接口單元連接。

進一步地，作為優(yōu)選技術方案，所述接口單元包括RS232模塊、Y型分支器模塊、422通訊模塊、485通訊模塊、光纖通訊模塊、以太網(wǎng)接口模塊、USB接口模塊、WiFi通訊模塊、藍牙通訊模塊、4G通訊模塊。

進一步地，作為優(yōu)選技術方案，所述上位機單元為PDA、平板電腦、筆記本電腦、臺式計算機中的任意一種。

本實用新型相對于現(xiàn)有技術，具有以下有益效果：

(1)本實用新型實現(xiàn)了多種測試/校準數(shù)據(jù)的自動采集，特別是環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測儀現(xiàn)場測試/校準數(shù)據(jù)的自動采集；在利用天然本底輻射開展現(xiàn)場測試/校準時，本實用新型可用較長時間獲取較多的數(shù)據(jù)來降低統(tǒng)計誤差。

(2)本實用新型通過交換傳遞儀表與監(jiān)督儀表的位置，可以在非均勻場中得到監(jiān)督儀表對傳遞儀表的相對響應；另一方面，還可得到傳遞儀表與監(jiān)督儀表所在位置輻射場的非均勻性，用于推斷被校準儀表所在位置輻射場的非均勻性。

(3)本實用新型通過改變監(jiān)督儀表與由傳遞儀表和被校準儀表構成的測量系統(tǒng)的相對位置，可以得到監(jiān)督儀表對由傳遞儀表和被校準儀表構成的測量系統(tǒng)的影響。

(4)本實用新型的接口單元避免了地線回路電壓浪涌、感應、雷擊、靜電、熱插拔等對接口的損壞，采用Y型分支器模塊端與光纖通訊模塊連接，可避免與用戶的被校準儀表系統(tǒng)進行直接電氣連接，以消除相互之間的干擾和影響。

(5)本實用新型在接口單元中配備靈活多變的多種通訊接口模塊，可以方便地適應現(xiàn)場測試/校準的多種變化，并且上位機單元可靈活地設置在任意地點。

附圖說明

圖1為本實用新型的實施例1的結構示意圖；

圖2為本實用新型的實施例2的結構示意圖；

圖3為本實用新型的實施例2使用接口單元中的Y型分支器的電路原理圖；

圖4為本實用新型的實施例2的接口單元結構示意圖；

圖5為本實用新型實施例4的結構示意圖；

圖6為本實用新型在現(xiàn)場測試/校準時采集到的數(shù)據(jù)流中篩選出的宇宙射線數(shù)據(jù)流；

圖7為本實用新型在現(xiàn)場測試/校準時用積分法得出的讀數(shù)曲線；

圖8為本實用新型在現(xiàn)場測試/校準時用圖7中多個讀數(shù)的平均值作為指示值的曲線；

圖9為本實用新型在現(xiàn)場測試/校準時從圖8得到的相對響應曲線；

圖10為本實用新型在現(xiàn)場測試/校準時HPIC輸出的溫度變化曲線；

圖11為圖7和圖8的部分原始數(shù)據(jù)流。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但是本實用新型的結構不僅限于此。

【實施例1】

如圖1所示，本實施例所述的用于環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測儀現(xiàn)場測試/校準的數(shù)據(jù)采集裝置，包括傳遞儀表、被校準儀表、接口單元和上位機單元，傳遞儀表與接口單元連接，被校準儀表與接口單元連接，接口單元與上位機單元連接，

本實施例中，傳遞儀表為由檢測人員帶往現(xiàn)場的、用于量值傳遞的儀表，其計量性能滿足國家計量檢定規(guī)程JJG 521—2006《環(huán)境監(jiān)測用X、γ輻射空氣比釋動能(吸收劑量)率儀》要求；

被校準儀表指固定安裝的、不便于拆卸和送檢的環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測儀；

接口單元中，包括RS232通訊模塊，RS232通訊模塊將傳遞儀表或被校準儀表的RS232通訊協(xié)議數(shù)據(jù)直接傳輸給上位機單元。

本實施例的上位機單元為PDA、平板電腦、筆記本電腦、臺式計算機中的任意一種，主要用于接收并記錄傳遞儀表、被校準儀表等發(fā)出的數(shù)據(jù)等。

優(yōu)選的，本實施例的傳遞儀表的探測器可選為高大氣壓力電離室型探測器，比如RSS131高大氣壓力電離室型(HPIC)探測器，主要考慮現(xiàn)場環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測儀以高大氣壓力電離室型探測器為主，RSS131高大氣壓力電離室型(HPIC)探測器僅通過串口輸出數(shù)據(jù)，因而使用接口單元中的RS232模塊進行連接。

本實施例中RS232模塊主要由CKL-211防雷防浪涌RS232光電隔離器構成，該模塊采用光電隔離技術，極大限度地保護了RS232接口設備，避免了地線回路電壓浪涌、感應、雷擊、靜電、熱插拔等對RS232接口的損壞。

【實施例2】

如圖2所示，本實施例的結構與實施例1基本一致，不同之處在于，本實施例的接口單元還包括Y型分支器模塊，對于環(huán)境輻射自動監(jiān)測站，被校準儀表的探測器主要為高大氣壓力電離室型(HPIC)探測器，該探測器通過串口輸出數(shù)據(jù)傳輸給自動監(jiān)測站機房內的主機，主機串口連接器使用DB9M，因而高大氣壓力電離室型(HPIC)探測器串口連接器配套使用DB9F，故使用接口單元中的Y型分支器模塊來獲取被校準儀表的數(shù)據(jù)。

該Y型分支器模塊使用DB9F(Y-2)與自動監(jiān)測站機房內的主機連接，使用DB9M(Y-1)與(HPIC)探測器連接，Y型分支器模塊中的DB9F(Y-2)與DB9M(Y-1)的每一個引腳一一對應連接，而Y型分支器模塊的另一端也使用DB9F(Y-3)連接器，并且從DB9F(Y-2)中只引出2腳(RXD接收數(shù)據(jù))和5腳(GND)，因而通過該Y型分支器模塊后，本實用新型只具有數(shù)據(jù)接收功能，杜絕了各種偶然意外對被校準儀表進行的控制和寫操作，該Y型分支器模塊既保證輻射環(huán)境自動監(jiān)測站的連續(xù)監(jiān)測任務，又給本實用新型提供被校準儀表C的數(shù)據(jù)。Y型分支器模塊的結構圖如圖3所示。

本實施例中Y型分支器模塊(Y-3)端與光纖通訊模塊連接，光纖通訊模塊與上位機單元連接，使用光纖通訊模塊具有較強的抗雷擊特性的同時，避免本實用新型與環(huán)境輻射自動監(jiān)測站的電氣連接，以消除相互之間的干擾和影響。

具體地，本實施例采用川正光電232/485/422三合一光貓，232/485/422光電轉換器使用單模單芯SC接口，Y型分支器模塊(Y-3)端與其中一臺光電轉換器的RS232端口連接，兩只電轉換器之間用勝為電訊級SC接口的單模單芯連接，最大光纖長度可達數(shù)公里，上位機單元與另一臺電轉換器的RS232端口連接，用于室外測量裝置之間防雷連接。

另外，為了適應現(xiàn)場的各種情況，接口單元中設置有靈活多變的多種模塊組合，還可設置以太網(wǎng)接口模塊，USB接口模塊，WiFi通訊模塊，藍牙通訊模塊，4G通訊模塊等等，使上位機單元可靈活地設置在任意地點。

例如：被校準儀表的探測器距離機房內的主機較遠(如：HPIC探測器安放在樓頂，而主機安放在樓內某層的機房內，相距數(shù)十米甚至上百米)，在這種情況下，使用接口單元中的Y型分支器模塊從機房內的主機處獲取被校準儀表C的數(shù)據(jù)，仍然使用光纖通訊模塊將數(shù)據(jù)采集裝置與用戶的設備進行電氣隔離，以消除相互之間的干擾和影響，而上位機單元應設在防雨、防雷的某處，因而傳遞儀表等儀器與上位機單元的連接可選用下列方式之一：

如圖4所示，將傳遞儀表等儀器連接到接口單元中的RS232通訊模塊，可以在短距離內(一般不超過15米)獲得簡單可靠的數(shù)據(jù)連接；

將傳遞儀表等儀器連接到接口單元中的422/485通訊模塊，可以在中長距離內(數(shù)百米)獲得可靠的數(shù)據(jù)連接；使用422/485通訊模塊可以克服光纖容易折斷的缺點，在本實施例中使用選用勝為DCP-3202光電隔離型RS232轉422/485通訊模塊。

將傳遞儀表等儀器連接到接口單元中的光纖通訊模塊，可以在中長距離(數(shù)公里)獲得可靠的數(shù)據(jù)連接；該接口單元具有較強的抗雷擊特性，光纖的線纜重量比422/485線纜的重量輕，但光纖在現(xiàn)場使用時多次安裝和拆卸時容易折斷。

將傳遞儀表以及校準儀表的光纖通訊模塊連接到接口單元中的藍牙通訊模塊，可以在短距離內(數(shù)十米)實現(xiàn)的簡便的無線數(shù)據(jù)連接，可避免在現(xiàn)場搬運沉重裝備和布線的繁鎖，主要用于與PDA、平板電腦、筆記本電腦等重量輕的成套設備連接，本實施例中的藍牙通訊模塊主要由BT578RS232藍牙串口適配器構成。

將傳遞儀表以及校準儀表的光纖通訊模塊連接到接口單元中的WiFi通訊模塊，可以在中等距離內(視野范圍內不超過百米)實現(xiàn)的無線數(shù)據(jù)連接，可用于與PDA、平板電腦、筆記本電腦、臺式計算機等連接，克服藍牙通訊距離短、傳輸數(shù)據(jù)量較低的缺點，本實施例中WiFi通訊模塊主要由低功耗WiFi串口服務器，RS-232接口，透明傳輸?shù)腤F-5010-232WiFi DTU和無線路由器構成。

將傳遞儀表以及校準儀表的光纖通訊模塊連接到接口單元中的以太網(wǎng)接口模塊，可以實現(xiàn)不受地域限制的有線數(shù)據(jù)連接。本實施例中接口單元中的以太網(wǎng)接口模塊主要由C2000穩(wěn)定可靠的高性能工業(yè)級串口轉網(wǎng)口服務器和無線路由器構成，無線路由器充當以太網(wǎng)接口模塊；C2000提供RS232到TCP/IP網(wǎng)絡和TCP/IP網(wǎng)絡到RS232的數(shù)據(jù)透明傳輸，它可以使具有RS232串口的設備立即具備聯(lián)入TCP/IP網(wǎng)絡的功能，具有TCP Server，TCP Client、UDP、虛擬串口、點對點連接等模式；100M單口RS232轉RJ45/485轉網(wǎng)口具有單看門狗設計。C200向上提供10/100M以太網(wǎng)接口，向下提供1個標準RS232串行口，通訊參數(shù)可通過多種方式設置。

測量儀器的宇宙射線響應時，需在水深大于3m、距岸邊大于1km的開闊水面進行，為了減少儀器周邊設備自身放射性輻射以及人體的放射性輻射對測量的影響，儀器與接口單元中的4G通訊模塊連接，通過4G通訊模塊接入公用互聯(lián)網(wǎng)，工作人員及上位機單元安裝在岸邊用4G通訊模塊接入公用互聯(lián)網(wǎng)(或上位機單元安裝在與公用互聯(lián)網(wǎng)連接的旅館或辦公室中)。本實施例中采用MD-109T嵌入式4G DTU(七模)產品，MD-109T通過4G無線網(wǎng)絡將與MD-109T相連的用戶設備數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀nternet中的一臺主機上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程透明傳輸；全面支持中國移動、中國聯(lián)通和中國電信的2G/3G/4G網(wǎng)絡；在LTE 4G網(wǎng)絡下，MD-109T的理論下行速率可達100MMbps，上行速率可達50Mbps；靈活的端子接線方式，同時支持串口RS-232和RS-485，支持點到點、點到多點、串口到串口的應用，采用工業(yè)級元件，可在惡劣環(huán)境下使用，可在－40℃～+85℃溫度范圍內使用，MD-109T采用嵌入式設計，板子尺寸小巧，可直接嵌入本裝置的接口單元中。

【實施例3】

如圖5所示，本實施例的結構與實施例1基本一致，不同之處在于：本實施例的監(jiān)督儀表與傳遞儀表型號相同，以便考察和監(jiān)督現(xiàn)場環(huán)境條件下以及經過長途運輸震動后傳遞儀表在現(xiàn)場是否還能滿足劑量要求，由于現(xiàn)場距實驗室距離都很遠，必要時可用監(jiān)督儀表代替?zhèn)鬟f儀表在現(xiàn)場進行測試。

本實施例的監(jiān)督儀表也選用RSS131，使用監(jiān)督儀表可以對采集到的部分關鍵數(shù)據(jù)通過相關性分析對現(xiàn)場測試/校準進行質量控制判斷，如圖7所示，為本實用新型保持傳遞儀表、監(jiān)督儀表和被校準儀表相對位置不變的條件下長時間測量，采用積分法得出的讀數(shù)曲線，該曲線表明：(1)傳遞儀表與監(jiān)督儀表所處位置的輻射場不均；(2)輻射場隨時間是變化的；(3)即使采用了積分法，傳遞儀表、監(jiān)督儀表和被校準儀表的讀數(shù)曲線在漲落中仍有交叉。如圖8所示，將圖7的多個讀數(shù)平均后作為指示值，則傳遞儀表、監(jiān)督儀表和被校準儀表隨時間的變化趨勢一致，數(shù)據(jù)的相關系數(shù)為0.9。如圖9所示，用圖8的指示值計算出被校準儀表對傳遞儀表的平均相對響應最大r_AC值＝1.036，最小r_AC值＝1.017，由此表明：通過指示值來計算相對響應對輻射場隨時間變化不敏感，結合圖10溫度變化曲線分析表明：相對響應對環(huán)境溫度變化不敏感。通過監(jiān)督儀表對傳遞儀表的相對響應r_AB的變化曲線及相關系數(shù)分析表明：傳遞儀表和監(jiān)督儀表在長時間測量中是相對穩(wěn)定的；如圖10所示，為本實用新型在現(xiàn)場測試/校準時HPIC輸出的溫度變化曲線，結合圖7、圖8、圖9分析表明，傳遞儀表、監(jiān)督儀表和被校準儀表對溫度變化不敏感。從以上圖表分析表明：本實用新型使用監(jiān)督儀表對傳遞儀表受環(huán)境溫度變化，天然本底輻射場的均勻性，天然本底輻射場的隨時間的變化提供了監(jiān)督證據(jù)。

通過交換傳遞儀表與監(jiān)督儀表的位置，可以在非均勻場中得到：(1)監(jiān)督儀表對傳遞儀表的相對響應r_AB；(2)傳遞儀表與監(jiān)督儀表所在位置輻射場的非均勻性，用于推斷被校準儀表所在位置輻射場的非均勻性。

通過改變監(jiān)督儀表與由傳遞儀表和被校準儀表構成的測量系統(tǒng)的相對位置，可以得到監(jiān)督儀表對由傳遞儀表和被校準儀表構成的測量系統(tǒng)的影響。

優(yōu)選的，本實施例還可包括快速響應儀表，快速響應儀表與接口單元連接，快速響應儀表的探測器為非電離室探測器，該快速響應儀表響應速度快，但對宇宙射線不太靈敏，用于將宇宙射線從數(shù)據(jù)流中篩選出來，如圖6所示，為本實用新型在現(xiàn)場測試/校準時采集到的數(shù)據(jù)流，并從數(shù)據(jù)流中篩選出來宇宙射線數(shù)據(jù)流，幅度為μGy/h，時間間隔為1秒；本實施例中選用具有快速響應能力且數(shù)據(jù)實時輸出的F66場地報警器，該場地報警器輸出數(shù)據(jù)間隔為0.1秒。

優(yōu)選的，本實施例還可包括GPS接收器，GPS接收器與接口單元連接，以便給測試/校準的數(shù)據(jù)流中添加上測試地點地理位置信息。當使用環(huán)境輻射管理中心的服務器作為上位機時，服務器根據(jù)GPS地理位置信息自動將傳遞儀表的數(shù)據(jù)與被校準儀表的數(shù)據(jù)配對；本實施例中GPS接收器選用的型號為HOLUX M1200E。

以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本實用新型的保護范圍之內。