專利名稱：輻射信號傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種傳感器，尤其是一種輻射信號傳感器。
背景技術(shù)：
輻射信號傳感器是專用監(jiān)測放射源的在線傳感器。目前，市場上的同類產(chǎn)品，具有 如下的不足目前市場上常規(guī)的輻射傳感器均為碘化銫傳感器，元器件較大。同類產(chǎn)品體積較大，對于工業(yè)放射源中的數(shù)量最多的測厚儀等設(shè)備無法安裝，也 就無法進行監(jiān)控(以無錫地區(qū)為例，測厚儀約占無錫工業(yè)放射源總數(shù)的80% )。檢測范圍較窄，對于活度較低的放射源(3類以下)監(jiān)控效果很不理想。功能單一，僅能輸出劑量率數(shù)值。報警響應較慢，傳感器只負責將數(shù)據(jù)上傳，是否報警需在上傳后進行判斷。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種輻射信號傳感器，內(nèi) 部集成劑量檢測、位移檢測、數(shù)據(jù)傳輸?shù)榷鄠€功能，可作為組建放射源傳感網(wǎng)絡的核心設(shè) 備，提高對放射源監(jiān)管工作的信息化水平，最大限度的避免放射源丟失、被盜、失控等輻射 安全事故，提高輻射應急快速反應能力。按照本實用新型提供的技術(shù)方案，所述輻射信號傳感器包括GM計數(shù)管，GM計數(shù) 管的輸出通過整形濾波電路連接內(nèi)核CPU，所述內(nèi)核CPU的輸入端還連接有時鐘電路、復位 電路，內(nèi)核CPU的輸出端連接有蜂鳴器報警電路、中斷開關(guān)量輸出電路。所述內(nèi)核CPU采用 單片機。所述中斷開關(guān)量輸出電路包括內(nèi)核CPU的中斷信號輸出端連接第三三極管的基 極，第三三極管的發(fā)射極接高電平，第三三極管的集電極通過第六電阻連接第四三極管的 基極，第四三極管的發(fā)射極接地，第四三極管的基極和發(fā)射極之間連接第七電阻，第四三極 管的集電極正向通過第五二極管接高電平，并連接繼電器的輸入端，繼電器的觸點控制開 關(guān)量接口為斷開還是連通。所述時鐘電路包括在內(nèi)核CPU的外部晶振時鐘輸出端和時鐘輸入端之間連接一 個石英晶體振蕩器并分別接有1個對地電容。所述復位電路包括在內(nèi)核CPU的復位端依次連接第一電阻、第二電阻到高電平， 第一電阻、第二電阻之間的節(jié)點連接第六二極管的陽極，第六二極管的陰極連接高電平，第 一電阻、第二電阻之間的節(jié)點通過第八電容接地。所述整形濾波電路包括GM計數(shù)管的輸出端通過第八電阻分別連接第十電阻和 恒流源，恒流源通過并聯(lián)的第九電阻和第十四電容接地；第十電阻另一端正向通過第四二 極管接高電平并連接第一與非門的兩個輸入端，第一與非門的輸出端連接第二與非門的兩 個輸入端，第二與非門的輸出端輸出脈沖。[0014]本實用新型的優(yōu)點是可靠性高、誤報率低、靈敏度高；高度集成，體積小于常規(guī) 的輻射傳感器；功能強大，具備兩路輸出(劑量率輸出、報警開關(guān)量輸出)，傳感器可直接 用開關(guān)量報警；適用性廣，對于測厚儀、料位計等較難監(jiān)控的工業(yè)用放射源有很好的監(jiān)控效
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圖1是本輻射傳感器設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖圖2是本輻射傳感器主要電路工作原理結(jié)構(gòu)圖圖3是中斷開關(guān)量輸出電路原理圖。圖4是時鐘電路原理圖圖5是復位電路原理圖圖6是整形濾波電路原理圖
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。本輻射傳感器采用功能較強 的新型單片機技術(shù)制作而成，主要用來監(jiān)測x射線和Y射線，具有體積小，功耗低，靈敏度 高和穩(wěn)定可靠等特點。如圖1所示，本輻射信號傳感器包括GM計數(shù)管，GM計數(shù)管的輸出通過整形濾波電 路連接內(nèi)核CPU，所述內(nèi)核CPU的輸入端還連接有時鐘電路了、復位電路，內(nèi)核CPU的輸出端 連接有蜂鳴器報警電路、中斷開關(guān)量輸出電路、電源指示電路。各模塊電路的電源采用電壓 穩(wěn)壓器提供。如圖2所示本輻射傳感器內(nèi)部安裝有靈敏度較高的GM計數(shù)管，此計數(shù)管可以通 過能量補償降低高低能響應的差別。傳感器在x射線和、射線的照射下，輸出序列脈沖 (脈沖輸出數(shù)與射線劑量率相對應)，脈沖經(jīng)過整形濾波電路轉(zhuǎn)變成標準的脈沖輸入內(nèi)核 CPU(新型單片機)，單片機將輸入的脈沖經(jīng)數(shù)字處理后，通過脈沖(測試端口)和輻射劑量 率(串口通訊)的形式輸出到外部。單片機在對輸入脈沖做數(shù)字處理時，具有脈沖智能識 別功能，快速準確的判斷放射源是否丟失。若外部的放射源丟失，CPU控制以蜂鳴器報警和 故障中斷報警開關(guān)量方式輸出?；谙到y(tǒng)安全、穩(wěn)定和可靠性要求，本輻射傳感器在硬件設(shè)計過程中采用了報警 電路余度控制設(shè)計。即若系統(tǒng)在運行過程中自動檢測到放射源出現(xiàn)故障(離線或丟失)時， 系統(tǒng)會在發(fā)出內(nèi)部蜂鳴器報警的同時向外部輸出故障中斷開關(guān)量信號，使外部開關(guān)量接收 信號得到傳感器故障信息。中斷開關(guān)量輸出電路如圖3所示，包括內(nèi)核CPU的中斷信號輸 出端連接第三三極管Q3的基極，第三三極管Q3的發(fā)射極接高電平VCC，第三三極管Q3的集 電極通過第六電阻R6連接第四三極管Q4的基極，第四三極管Q4的發(fā)射極接地，第四三極 管Q4的基極和發(fā)射極之間連接第九電阻R9，第四三極管Q4的集電極正向通過第五二極管 D5接高電平VCC，并連接繼電器JD1的輸入端，繼電器JD1根據(jù)CPU中斷信號輸出端的信號 和上述電路控制開關(guān)量接口 JCB1和JCB2的輸出(即開關(guān)量接口 JCB1和JCB2為斷開還是 連通狀態(tài))。為了使單片機在進行數(shù)字運算和控制輸出時，都能有有節(jié)奏順利的進行就必須有
4時鐘電路。本輻射傳感器的微處理器在設(shè)計過程中采用內(nèi)部振蕩電路，即在單片機的外部 晶振時鐘輸出端和時鐘輸入端X0UT和XIN之間連接一個石英晶體振蕩器并接有2個對地 電容，組成了完整的并聯(lián)諧振電路輸出時鐘信號。時鐘電路如圖4所示。如圖5所示，復位電路包括在內(nèi)核CPU的復位端依次連接第一電阻R1、第二電阻 R2到高電平VCC，第一電阻R1、第二電阻R2之間的節(jié)點連接第六二極管D6的陽極，第六二 極管D6的陰極連接高電平VCC，第一電阻R1、第二電阻R2之間的節(jié)點通過第八電容C8接 地。該復位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時提供復位信號直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤銷復位信 號。為可靠起見電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時才撤銷復位信號以防電源開關(guān)或電源插頭 分-合過程中引起的抖動而影響復位。在本輻射傳感器復位電路設(shè)計中增加了二極管在電 源電壓瞬間下降時使電容迅速放電一定寬度的電源毛刺也可令系統(tǒng)可靠復位。整形濾波電路是本輻射傳感器的研發(fā)設(shè)計過程中的重要部分，該部分設(shè)計的好壞 直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)據(jù)采集的準確度。該部分電路接收到來自G-M管(J614Y型鹵 素蓋革計數(shù)管)傳感器在x射線和Y射線的照射下產(chǎn)生的脈沖信號，經(jīng)過整形濾波處理后 送給微處理器進行數(shù)字運算。如圖6所示，整形濾波電路包括GM計數(shù)管的輸出端通過第 八電阻R8分別連接第十電阻R10和恒流源J1，恒流源J1通過并聯(lián)的第九電阻R9和第十四 電容C14接地；第十電阻R10另一端正向通過第四二極管D4接高電平VCC并連接第一與非 門U4A的兩個輸入端，第一與非門U4A的輸出端連接第二與非門U4C的兩個輸入端，第二與 非門U4C的輸出端輸出脈沖。本產(chǎn)品印制板在設(shè)計的過程中采用雙面板設(shè)計，并在印制板雙面附銅提高電路的 抗干擾能力。本輻射傳感器使用了先進的智能脈沖技術(shù)。探測器在放射源射線照射下，輸出序 列脈沖，此脈沖數(shù)與射線劑量率相對應，經(jīng)過整形后形成標準脈沖送入單片機，再經(jīng)數(shù)字處 理后，得到輸出信息。以對于工業(yè)用測厚儀的監(jiān)控為例，目前無錫市工業(yè)用放射源約有80%為測厚儀， 因此對于測厚儀的監(jiān)控是無錫市部署放射源管理傳感網(wǎng)絡的重點。但是，從目前江蘇省內(nèi) 已有幾個城市建立了放射源管理傳感網(wǎng)絡的監(jiān)控效果看，對于測厚儀、料位計等放射源設(shè) 備的監(jiān)控效果很不理想。測厚儀的放射源在使用過程中常常發(fā)生移動，如果將輻射傳感器安裝于測厚儀 旁，不隨放射源移動，則由于放射源與傳感器之間的距離時近時遠，常常導致發(fā)生誤報警。本輻射信號傳感器在設(shè)計之初就立足于解決此類問題，因此在產(chǎn)品的體積上較同 類產(chǎn)品更為小巧，僅為55mm*75mm*20mm(約香煙盒大小)。在實際安裝時，可直接貼合測厚 儀上的放射源進行安裝，使得在測厚儀的工作過程中，傳感器始終和放射源一起運動，監(jiān)測 的結(jié)果也不會因距離變化而發(fā)生偏差。傳感器參數(shù)探測器GM管能量響應:45KeV-3.OMeV劑量率0.01 u Sv/h-200 u Sv/h測量周期2s標定無需標定[0039]環(huán)境溫度_50°C-90°C標準R485 口輸出劑量率，實時傳輸。開關(guān)量輸出劑量率超出或低于設(shè)定區(qū)間時以開關(guān)量直接輸出報警信號探測器體 積不大于55 X 75 X 20 (單位mm)。
權(quán)利要求輻射信號傳感器，其特征是包括GM計數(shù)管，GM計數(shù)管的輸出通過整形濾波電路連接內(nèi)核CPU，所述內(nèi)核CPU的輸入端還連接有時鐘電路、復位電路，內(nèi)核CPU的輸出端連接有蜂鳴器報警電路、中斷開關(guān)量輸出電路。
2.如權(quán)利要求1所述的輻射信號傳感器，其特征是所述內(nèi)核CPU采用單片機。
3.如權(quán)利要求1所述的輻射信號傳感器，其特征是所述中斷開關(guān)量輸出電路包括內(nèi)核 CPU的中斷信號輸出端連接第三三極管(Q3)的基極，第三三極管(Q3)的發(fā)射極接高電平 (VCC)，第三三極管(Q3)的集電極通過第六電阻(R6)連接第四三極管(Q4)的基極，第四三 極管(Q4)的發(fā)射極接地，第四三極管(Q4)的基極和發(fā)射極之間連接第七電阻(R7)，第四三 極管(Q4)的集電極正向通過第五二極管(D5)接高電平(VCC)，并連接繼電器(JDl)的輸入 端，繼電器(JDl)的觸點控制開關(guān)量接口(JCB1，JCB2)為斷開還是連通。
4.如權(quán)利要求1所述的輻射信號傳感器，其特征是所述時鐘電路包括在內(nèi)核CPU的 外部晶振時鐘輸出端(XOUT)和時鐘輸入端(XIN)之間連接一個石英晶體振蕩器并分別接 有1個對地電容。
5.如權(quán)利要求1所述的輻射信號傳感器，其特征是所述復位電路包括在內(nèi)核CPU的 復位端依次連接第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)到高電平(VCC)，第一電阻(Rl)、第二電阻 (R2)之間的節(jié)點連接第六二極管(D6)的陽極，第六二極管(D6)的陰極連接高電平(VCC)， 第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)之間的節(jié)點通過第八電容(C8)接地。
6.如權(quán)利要求1所述的輻射信號傳感器，其特征是所述整形濾波電路包括GM計數(shù)管 的輸出端通過第八電阻(R8)分別連接第十電阻(RlO)和恒流源(Jl)，恒流源(Jl)通過并 聯(lián)的第九電阻(R9)和第十四電容(C14)接地；第十電阻(RlO)另一端正向通過第四二極管 (D4)接高電平(VCC)并連接第一與非門(U4A)的兩個輸入端，第一與非門(U4A)的輸出端 連接第二與非門(U4C)的兩個輸入端，第二與非門(U4C)的輸出端輸出脈沖。專利摘要本實用新型提供了一種輻射信號傳感器，包括GM計數(shù)管的輸出通過整形濾波電路連接內(nèi)核CPU，所述內(nèi)核CPU的輸入端還連接有時鐘電路、復位電路，內(nèi)核CPU的輸出端連接有蜂鳴器報警電路、中斷開關(guān)量輸出電路。所述內(nèi)核CPU采用單片機。本實用新型的優(yōu)點是可靠性高、誤報率低、靈敏度高；高度集成，體積小于常規(guī)的輻射傳感器；功能強大，具備兩路輸出(劑量率輸出、報警開關(guān)量輸出)，傳感器可直接用開關(guān)量報警；適用性廣，對于測厚儀、料位計等較難監(jiān)控的工業(yè)用放射源有很好的監(jiān)控效果。
文檔編號G01T1/18GK201654242SQ20102015276
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月8日
發(fā)明者楊光東 申請人:無錫大禹科技有限公司