CN105158787B - 一种剂量率探测器及剂量率探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种剂量率探测器及剂量率探测方法，涉及辐射监测技术领域，能够避免传统测量手段中人员携带仪器靠近或进入辐射区域或是疑似辐射区域进行探测的方式。本发明的剂量率探测仪器包括：第一GM管、第二GM管、定位模块、无线传输模块和ARM处理器；定位模块，用于获取剂量率探测器当前的位置信息，并将位置信息向ARM处理器传输；第一GM管和/或第二GM管，用于获取剂量率探测器当前环境中的剂量率监测信息，并将剂量率监测信息向ARM处理器传输；ARM处理器，用于生成包含了位置信息和剂量率监测信息的数据包；无线传输模块，用于向外发射数据包。本发明适用于远程探测辐射剂量率。
Description
技术领域
本发明涉及辐射监测技术领域，尤其涉及一种剂量率探测器及剂量率探测方法。
背景技术
随着核技术的在军民领域的发展，对于核能安全的要求愈发提高。辐射监测技术被广泛应用到核工业生产安全保障、生产事故预防以及灾害救援处理等方面，以便能够实时监控环境中的放射性强度，保证工作人员与应急人员的安全。其中，尤其需要对γ辐射的剂量率进行定点连续监测，并测定辐射安全区域。
GM管是一种能够有效监测γ辐射的元器件，具有气体放大倍数大、输出脉冲幅度高、输出幅度与入射粒子能量无关的特点，又由于其制造简单、价格便宜、易于操作、稳定性好、输出脉冲幅度大、对电子学线路要求简单，因此广泛应用在放射性同位素测量和辐射测量工作中，目前一些的便携式和区域式的γ辐射测量仪表中都安装有GM管。
尽管GM管具有上述诸多优点，但是GM管也存在探测范围小、测量数据不直观等问题，因此在使用安装有GM管的仪表时，往往都需要具备核技术知识的人员靠近甚至进入辐射区域或是疑似辐射区域进行探测，增加了人员的作业危险，人员生产安全得不到有效保障。
发明内容
本发明的实施例提供一种剂量率探测器及剂量率探测方法，能够避免传统测量手段中人员携带仪器靠近或进入辐射区域或是疑似辐射区域进行探测的方式，降低作业危险，保证人员的身体健康。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明的实施例提供一种剂量率探测器，所述剂量率探测仪器包括：第一GM管、第二GM管、定位模块、无线传输模块和ARM处理器，所述第一GM管的量程低于所述第二GM管；
所述无线传输模块的电子学部分与所述定位模块的电子学部分连为一个整体、且与所述第一GM管的电子学部分和所述第二GM管的电子学部分连为一个整体；所述ARM处理器的电子学部分与所述无线传输模块的电子学部分连为一个整体，与所述定位模块的电子学部分连为一个整体、且与所述第一GM管的电子学部分和所述第二GM管的电子学部分连为一个整体；
所述定位模块，用于获取所述剂量率探测器当前的位置信息，并将所述位置信息向所述ARM处理器传输；
所述第一GM管和/或所述第二GM管，用于获取所述剂量率探测器当前环境中的剂量率监测信息，并将所述剂量率监测信息向所述ARM处理器传输；
所述ARM处理器，用于生成包含了所述位置信息和所述剂量率监测信息的数据包；
所述无线传输模块，用于向外发射所述数据包。
第二方面，本发明的实施例提供一种剂量率探测方法，所述方法用于一种剂量率探测仪器，所述剂量率探测仪器包括：第一GM管、第二GM管、定位模块、无线传输模块、ARM处理器，所述第一GM管的量程低于所述第二GM管；所述无线传输模块的电子学部分与所述定位模块的电子学部分连为一个整体、且与所述第一GM管的电子学部分和所述第二GM管的电子学部分连为一个整体；所述ARM处理器的电子学部分与所述无线传输模块的电子学部分连为一个整体，与所述定位模块的电子学部分连为一个整体、且与所述第一GM管的电子学部分和所述第二GM管的电子学部分连为一个整体；
从所述定位模块获取所述剂量率探测器当前的位置信息；
从所述第一GM管和/或所述第二GM管，获取所述剂量率探测器当前环境中的剂量率监测信息；
通过所述ARM处理器生成包含了所述位置信息和所述剂量率监测信息的数据包，并将所述数据包通过所述无线传输模块向外发射。
本发明实施例提供的剂量率探测器及剂量率探测方法，能够结合双GM管自行切换技术和无线传输技术，将具备双GM管的剂量率探测器的探测数据通过无线传输发送给工作人员，从而有效扩展了放射性剂量率测量范围以及测量区域的大小，避免传统测量手段中人员携带仪器靠近或进入辐射区域或是疑似辐射区域进行探测的方式，降低作业危险，保证人员的身体健康。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种剂量率探测器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种剂量率探测器的具体实现方式的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种剂量率探测方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的一种反映剂量率参数曲线的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种剂量率探测器10，如图1所示，在剂量率探测器10中至少设置了第一GM管11、第二GM管12、定位模块13、无线传输模块14、ARM处理器15。
需要说明的是，在本发明实施例中所指的第一GM管11的量程低于第二GM管12。在本领域中第一GM管也可以被称为低量程GM管，或称低剂量率敏感GM管；第二GM管也可以被称为高量程GM管，或称高剂量率敏感GM管。
无线传输模块14的电子学部分与定位模块13的电子学部分连为一个整体、且与第一GM管11的电子学部分和第二GM管12的电子学部分连为一个整体；ARM处理器15的电子学部分与无线传输模块14的电子学部分连为一个整体，与定位模块13的电子学部分连为一个整体、且与第一GM管11的电子学部分和第二GM管12的电子学部分连为一个整体。需要说明的是，在本发明实施例中剂量率探测器10中还可以包括用于有线连接的接口，例如：USB接口与RS232串口，使得剂量率探测器10能够通过无线或有线的形式向工作人员的监控终端传输GM管监测到的剂量率数据，增加了数据传输的途径，提高可靠性。
其中，第一GM管11和第二GM管12的高压变换方式采用DC-DC方式进行直流电压变换。在剂量率探测器10还包括了直流电源16和电压变换模块17，直流电源16用于为剂量率探测器10中的元器件提供电压和电流输入，直流电源16具体可以是锂电池、燃料电池等移动式电源。电压变换模块17的电子学部分与第一GM管11的电子学部分和第二GM管12的电子学部分连为一个整体，用于控制输入第一GM管11和第二GM管12的电压高低。其中，电压变换模块17为正负高压供电包括了变压芯片、变压器和整流桥电路，直流电源16提供5V电压，在电压变换模块17中经过变压芯片提高到25V，再经变压器将25V提高至250V，通过整流桥电路，将电压变为±250V，给第一和第二GM管供电。
定位模块13，用于获取剂量率探测器当前的位置信息，并将位置信息向ARM处理器15传输。在本实施例中，定位模块可以具体实现为卫星定位***模块，例如：GPS模块、北斗导航模块、伽利略***导航模块，或是格洛纳斯***导航模块。进一步的，在卫星定位***模块的基础上，还可以结合无线通信网络例如：3GPP、wi-fi，进行定位，从而进一步提高定位的速度。
第一GM管11和/或第二GM管12，用于获取剂量率探测器当前环境中的剂量率监测信息，并将剂量率监测信息向ARM处理器15传输。ARM处理器15，用于生成包含了位置信息和剂量率监测信息的数据包。
在优选方案中，ARM处理器15采用处理速度在50MHz以上的ARM处理器，确保时间分辨率低于0.2μs，所使用的计数方式为调用中断函数。
无线传输模块14，用于向外发射数据包。
需要说明的是，本实施例中的电子学部分为电子元件上具备导电功能及电信号传输功能的金属部分，一个电子元件的电子学部分与另一个电子元件的电子学部分连为一个整体，可以理解为一个电子元件上具备导电功能及电信号传输功能的金属部分与另一个电子元件上具备导电功能及电信号传输功能的金属部分通过焊接，一体成型等工艺融合成一个整体，例如：可以将本实施例所述的剂量率探测器中的各个元件焊接在同一单板上，比如：如图2所示，剂量率探测器10中的各个元器件集成在同一单板上，其中，低量程GM管作为第一GM管11，高量程GM管作为第二GM管11，GPS模块作为定位模块13，3G模块作为无线传输模块14，DC-DC电压变换模块作为电压变换模块17，以及用于有线传输的RS232串口。
其中，本发明应用的ARM处理器15可以采用32位ARM cortex-M3微处理器(型号LPC1549)，该处理器主频为72MHz，能够较精确的进行时间分辨。无线传输模块14可以采用型号为MU609的3G模块。定位模块13可以采用包括了低功耗MAX-7c芯片以及周围电路作为电子学核心的GPS模块，各模块通过电气连接成整体，并设置在同一单板上。
可选的，第一GM管11和第二GM管12均为γ灵敏GM管，第一GM管11的探测下限小于等于0.1μSv/h，第二GM管12的探测下限小于第一GM管11的探测上限。第一GM管11和第二GM管12的切换阈值为双阈值切换，当剂量率探测器10从大剂量率环境变化到小剂量率环境时，采用高剂量率敏感的第二GM管12的探测下限作为切换阈值，当剂量率探测器10从小剂量率环境变化到大剂量率环境时，采用低剂量率敏感的第一GM管的探测上限作为切换阈值。
在优选方案中，第一GM管11和第二GM管12外壁均覆盖有用于能量补偿的薄层金属。第一GM管11和第二GM管12联用作为剂量率探测器10的辐射敏感探头为伽马灵敏GM管。例如：小体积GM管可用美国LND公司的716型GM管。本实施例中的GM管外壁材质为446不锈钢，通过0.5mm的锡箔粘贴在不锈钢外壁上作为用于能量补偿的薄层金属，在用于能量补偿的薄层金属的正中间留有缝隙防止过补偿现象，在优选方案中，缝隙为5mm。
本发明实施例提供的剂量率探测器，能够结合双GM管自行切换技术和无线传输技术，将具备双GM管的剂量率探测器的探测数据通过无线传输发送给工作人员，从而有效扩展了放射性剂量率测量范围以及测量区域的大小，避免传统测量手段中人员携带仪器靠近或进入辐射区域或是疑似辐射区域进行探测的方式，降低作业危险，保证人员的身体健康。
本发明实施例还提供一种剂量率探测方法，用于一种剂量率探测仪器，剂量率探测仪器包括：第一GM管11、第二GM管12、定位模块13、无线传输模块14、ARM处理器15，第一GM管11的量程低于第二GM管12；无线传输模块14的电子学部分与定位模块13的电子学部分连为一个整体、且与第一GM管11的电子学部分和第二GM管12的电子学部分连为一个整体；ARM处理器15的电子学部分与无线传输模块14的电子学部分连为一个整体，与定位模块13的电子学部分连为一个整体、且与第一GM管11的电子学部分和第二GM管12的电子学部分连为一个整体；
如图3所示，该方法流程包括：
301，从定位模块13获取剂量率探测器当前的位置信息。
302，从第一GM管11和/或第二GM管12，获取剂量率探测器当前环境中的剂量率监测信息。
303，通过ARM处理器15生成包含了位置信息和剂量率监测信息的数据包，并将数据包通过无线传输模块14向外发射。
其中，当剂量率探测器当前环境中的剂量率小于等于第二GM管12的探测下限时，通过第一GM管12获取剂量率探测器当前环境中的剂量率；当剂量率探测器当前环境中的剂量率大于等于第一GM管11的探测上限时，通过第二GM管11获取剂量率探测器当前环境中的剂量率。例如：
当GM管两端的电压在400V以上时，环境中的γ射线会引起GM管的雪崩放电，剂量率探测器上电后，通过ARM处理器15的进行切换判定，当剂量率探测器当前环境中的剂量率大于等于第一GM管11的探测上限时，使第二GM管11进行工作，而关闭第一GM管12。当辐射引起GM管雪崩放电但还未放电完全时，立刻将电压降低为原来的一半，待2ms后再重新升高电压，记录从电压升高到电压降低所用的时间，根据时间的长短来标定剂量率大小。若外界剂量率过高时，ARM处理器15无法分辨电压升高到降低所用的时间，则ARM处理器15立即切换至第二GM管，并重复上述过程。在本实施例中，ARM处理器15将0.5秒内电压跳变的平均时间与标定好的时间(在特定剂量率下的)进行对比，从而得出某一时刻的剂量率，例如：如图4所示，根据实测点得到拟合曲线，再根据拟合曲线确定某一时刻的剂量率，再将所得到的剂量率数据域GPS位置信息打包封装为数据包，并通过3G网络将数据包向工作人员的监测终端发送。
本发明实施例提供的剂量率探测方法，能够结合双GM管自行切换技术和无线传输技术，将具备双GM管的剂量率探测器的探测数据通过无线传输发送给工作人员，从而有效扩展了放射性剂量率测量范围以及测量区域的大小，避免传统测量手段中人员携带仪器靠近或进入辐射区域或是疑似辐射区域进行探测的方式，降低作业危险，保证人员的身体健康。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之
处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种剂量率探测器，其特征在于，所述剂量率探测仪器包括：第一GM管、第二GM管、定位模块、无线传输模块和ARM处理器，所述第一GM管的量程低于所述第二GM管；
所述无线传输模块的电子学部分与所述定位模块的电子学部分连为一个整体、且与所述第一GM管的电子学部分和所述第二GM管的电子学部分连为一个整体；所述ARM处理器的电子学部分与所述无线传输模块的电子学部分连为一个整体，与所述定位模块的电子学部分连为一个整体、且与所述第一GM管的电子学部分和所述第二GM管的电子学部分连为一个整体；
所述定位模块，用于获取所述剂量率探测器当前的位置信息，并将所述位置信息向所述ARM处理器传输；
所述第一GM管和/或所述第二GM管，用于获取所述剂量率探测器当前环境中的剂量率监测信息，并将所述剂量率监测信息向所述ARM处理器传输；
所述ARM处理器，用于生成包含了所述位置信息和所述剂量率监测信息的数据包；
所述无线传输模块，用于向外发射所述数据包；
所述ARM处理器的处理频率大于等于50MHz；
所述第一GM管和所述第二GM管均为γ灵敏GM管；
所述第一GM管为低量程GM管，其探测下限大于等于0.1μSv/h，所述第二GM管为高量程GM管，其探测下限小于所述第一GM管的探测上限；
所述第一GM管和所述第二GM管外壁均覆盖有用于能量补偿的薄层金属；
所述剂量率探测器还包括用于提供正负高压供电的电压变换模块；
所述剂量率探测器高压变换方式采用DC-DC方式进行直流电压变换；
所述第一GM管和所述第二GM管的外壁材质为446不锈钢，在不锈钢外壁上覆盖0.5mm的锡箔作为用于能量补偿的所述薄层金属，在用于能量补偿的所述薄层金属的正中间留有缝隙。
2.一种剂量率探测方法，其特征在于，所述方法用于一种剂量率探测仪器，所述剂量率探测仪器包括：第一GM管、第二GM管、定位模块、无线传输模块、ARM处理器，所述第一GM管的量程低于所述第二GM管；所述无线传输模块的电子学部分与所述定位模块的电子学部分连为一个整体、且与所述第一GM管的电子学部分和所述第二GM管的电子学部分连为一个整体；所述ARM处理器的电子学部分与所述无线传输模块的电子学部分连为一个整体，与所述定位模块的电子学部分连为一个整体、且与所述第一GM管的电子学部分和所述第二GM管的电子学部分连为一个整体；
从所述定位模块获取所述剂量率探测器当前的位置信息；
从所述第一GM管和/或所述第二GM管，获取所述剂量率探测器当前环境中的剂量率监测信息；
通过所述ARM处理器生成包含了所述位置信息和所述剂量率监测信息的数据包，并将所述数据包通过所述无线传输模块向外发射；
所述ARM处理器的处理频率大于等于50MHz；
所述第一GM管和所述第二GM管均为γ灵敏GM管；
所述第一GM管为低量程GM管，其探测下限大于等于0.1μSv/h，所述第二GM管为高量程GM管，其探测下限小于所述第一GM管的探测上限；
所述第一GM管和所述第二GM管外壁均覆盖有用于能量补偿的薄层金属；
所述剂量率探测器还包括用于提供正负高压供电的电压变换模块；
所述剂量率探测器高压变换方式采用DC-DC方式进行直流电压变换；
所述第一GM管和所述第二GM管的外壁材质为446不锈钢，在不锈钢外壁上覆盖0.5mm的锡箔作为用于能量补偿的所述薄层金属，在用于能量补偿的所述薄层金属的正中间留有缝隙。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述剂量率探测器当前环境中的剂量率小于等于所述第二GM管的探测下限时，通过所述第一GM管获取所述剂量率探测器当前环境中的剂量率；
当所述剂量率探测器当前环境中的剂量率大于等于所述第一GM管的探测上限时，通过所述第二GM管获取所述剂量率探测器当前环境中的剂量率。
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| 一种双GM计数管切换方法的实现;邓长明 等;《核电子学与探测技术》;20111231;第31卷(第12期);第1321页第1、2节 * |
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|---|---|
| CN105158787A (zh) | 2015-12-16 |
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