CN206876892U - 一种便携式食品放射性检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便携式食品放射性检测仪，所述检测仪包括：一柱体1，内设空腔11，外壁设检测门；一支架，设于空腔内；一容置腔，设于支架内，底面开通孔；一容置凹槽，设于支架内，开口端通过通孔与容置腔连通；支架、容置腔及容置凹槽外壁设有铅屏蔽层；NaI(Tl)晶体，设于容置腔内；前置放大器，设于容置凹槽内，设电源连接端和信号输出端；检测单元，设于柱体外壁上，其包括：程控增益放大器；ADC信号采集电路；数字信号处理器；能谱数据处理器；PC端；LCD触摸屏。所述检测仪体积小、重量轻，便于携带，实用方便，可随时随地对食品进行放射性污染检测，检测结果准确，检测速度快，生产成本低，经济效益好。

Description

一种便携式食品放射性检测仪

技术领域

本实用新型属于食品检测技术领域，具体涉及一种便携式食品放射性检测仪。

背景技术

核事故和核***产生的大量放射性物质可通过食品进入人体，对人体健康造成危害。对于食品放射性的测量，中国主要以GB14883-1994系列和GB/T16145-1995为依据，虽可获得较低的最低可探测浓度(Minimum Detectable Concentration，MDC)，但对测量样品有较高的预处理要求，测量周期长，效率低下，难以满足快速或现场测量的要求。

国外研究人员在食品放射性检测方面也开展了大量研究，提出了多种测量方法，开发了多款便携式食品放射性污染检测仪。如美国ORTEC公司的FoodGuard型快速食品伽马谱仪、白俄罗斯Polimaster公司的PM1406型食品污染检测仪等，这些仪器在测量中仅需对样品进行简单的物理处理，避免了碳化、灰化等繁琐的预处理流程，大幅度提高了工作效率，实现了食品放射性污染的快速测量。

国内方面，瞿金辉、何剑锋等人对食品和水中¹³⁴Cs、¹³⁷Cs的测量进行了仪器开发，并研究了测量中⁴⁰K校正和不同测量时间的MDA等问题，取得了一定成果，但未获得多道能谱，也不能识别放射性核素[3]。上海贝谷公司推出的BG301能谱型食品和水放射性检测仪，可以快速区分食品和水中¹³⁷Cs、¹³⁴Cs、¹³¹I、⁴⁰K等核素，但仪器体积较大、重量重(150kg)，且需要配套的PC机软件支持，便携性较差，使其应用得到了一定的限制。

对于食品放射性污染检测，目前国内主要存在如下专利文献：

中国专利授权公告号：CN204882881U，公开了一种放射性检测仪。传送带式食品放射性检测仪，它是一种将有机塑料闪烁体探测器和传送带机构集成为一体的放射性高效检测设备，包括电子电气部分和机械部分，电子电气部分包括塑料闪烁体探测器、信号放大器组件、处理器模块、数据存储模块、高压供电模块、交流开关电源和直流开关电源、电机驱动及控制回路、屏蔽门限位用微动开关及其控制回路、传感器和输入输出设备；机械部分包括：传送带机构、屏蔽装置、上探测器升降机构和仪器机架。由于采用所述技术方案，本实用新型能够对各种按规格包装的大宗农副渔和海产品进行高效的、准确的、不同模式的放射性检测。然而，该专利所提供的检测仪，体积笨重，不便携，使用起来并不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种便携式食品放射性检测仪，解决现有检测仪不方便携带，检测不方便、不灵活的问题。

为实现上述目的，本实用新型所提供的一种便携式食品放射性检测仪，所述检测仪体积小、重量轻，便于携带，实用方便，可随时随地对食品进行放射性污染检测，检测结果准确，检测速度快，生产成本低，经济效益好。

具体地，本实用新型采用的技术方案是：

一种便携式食品放射性检测仪，所述检测仪包括：一柱体，内设空腔，外壁一侧设置检测门；一支架，架设于所述柱体空腔内，其形状与所述柱体空腔内壁相配合；一用于放置待检测食品的容置腔，设置于所述支架内侧上部，容置腔底面中部开设通孔；一容置凹槽，设置于所述支架内，开口端通过通孔与所述容置腔连通；所述支架、容置腔及容置凹槽外壁分别设有铅屏蔽层；NaI(Tl)晶体，设置于所述容置腔内；前置放大器，形状为柱状，设置于所述容置凹槽内，一端与所述NaI(Tl)晶体相对应，另一端设电源连接端和信号输出端；检测单元，设置于所述柱体相对检测门另一侧的外壁上，其包括：程控增益放大器，包括依次连接的程控增益电路、模拟滤波电路以及差分驱动电路，所述程控增益电路输入端与所述前置放大器信号输出端通信连接；ADC信号采集电路，输入端与所述差分驱动电路输出端通信连接；用于获取能谱数据的数字信号处理器，包括依次通信连接的FIFO模块、梯形成形模块、脉冲甄别模块以及能谱获取模块，所述FIFO模块与ADC信号采集电路输出端通信连接，所述能谱获取模块输出端通信连接一通信模块输入端；用于对能谱数据进行分析和处理的能谱数据处理器，输入端与所述数字信号处理器通信模块输出端通信连接；PC端，输入端与所述能谱数据处理器输出端通信连接；LCD触摸屏，输入端与所述能谱数据处理器输出端通信连接。

进一步地，所述柱体顶面设有铅盖。

优选地，所述铅屏蔽层厚度为1.5cm。

优选地，所述容置腔为马林杯，容积为500ml。

优选地，所述前置放大器为光电倍增管。

优选地，所述FIFO模块与梯形成形模块之间通信连接有用于减小噪声干扰的低通滤波模块。

优选地，所述数字信号处理器还包括输出端与所述ADC信号采集电路输入端通信连接的A/D控制模块、输出端与所述程控增益电路输入端通信连接的增益调节模块。

优选地，所述能谱数据处理器包括依次连接的谱线光滑模块、峰面积计算模块、能量刻度模块、核素识别模块以及活度计算模块。

优选地，所述能谱数据处理器通过全双工SPI总线与所述数字信号处理器通信模块通信连接；所述通信模块包括与能谱获取模块输出端通信连接的命令接收模块以及与能谱数据处理器通信连接的数据发送模块。

优选地，所述能谱数据处理器与PC端USB接口有线通信连接。

本实用新型具有如下优点：

结构简单、紧凑，通过在柱体空腔内设置容置腔和容置凹槽，容置腔放置NaI(Tl)晶体对食品进行放射物污染检测，容置凹槽放置前置放大器，对检测信号进行放大，配合程控增益放大器、ADC信号采集电路、数字信号处理器、能谱数据处理器、PC端以及LCD触摸屏，对检测到的信号进行分析、数据化处理，且检测单元、PC端以及LCD触摸屏集成设置于柱体上，占用空间小，方便携带，集检测、分析一体化，使用灵活；

铅屏蔽层厚度为1.5cm，若要完全屏蔽环境中的本底至少需要10cm厚的铅，考虑到检测仪的便携性和测量需求，设计采用1.5cm厚的铅(可屏蔽环境中75％以上的本底计数)；

待检测食品放置于容置腔内，容置腔采用500ml马林杯，增大探测器与待测样品间的接触面积；

引入16阶FIR数字低通滤波器，减小由探测器和电子电路引起的噪声对***的干扰。

附图说明

图1为本实用新型所提供的一种便携式食品放射性检测仪的剖面结构示意图。

图2为本实用新型所提供的一种便携式食品放射性检测仪的测量结构示意图。

图3为本实用新型所提供的一种便携式食品放射性检测仪的电路结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但实施例并不限制本实用新型的保护范围。

实施例1

参见图1～图3，本实用新型所提供的一种便携式食品放射性检测仪，所述检测仪包括：一柱体1，内设空腔11，外壁一侧设置检测门(未图示)；一支架2，架设于所述柱体1空腔11内，其形状与所述柱体1空腔11内壁相配合；一用于放置待检测食品的容置腔3，设置于所述支架2内侧上部，容置腔3底面中部开设通孔31；一容置凹槽4，设置于所述支架2内，开口端通过通孔31与所述容置腔3连通；所述支架2、容置腔3及容置凹槽4外壁分别设有铅屏蔽层5；NaI(Tl)晶体6，设置于所述容置腔3内；前置放大器7，形状为柱状，设置于所述容置凹槽4内，一端与所述NaI(Tl)晶体6相对应，另一端设电源连接端71和信号输出端72；检测单元8，设置于所述柱体1相对检测门另一侧的外壁上，其包括：程控增益放大器81，包括依次连接的程控增益电路811、模拟滤波电路812以及差分驱动电路813，所述程控增益电路811输入端与所述前置放大器7信号输出端通信连接；ADC信号采集电路82，输入端与所述差分驱动电路813输出端通信连接；用于获取能谱数据的数字信号处理器83，包括依次通信连接的FIFO模块831、梯形成形模块832、脉冲甄别模块833以及能谱获取模块834，所述FIFO模块831与ADC信号采集电路82输出端通信连接，所述能谱获取模块834输出端通信连接一通信模块835输入端；用于对能谱数据进行分析和处理的能谱数据处理器84，输入端与所述数字信号处理器83通信模块835输出端通信连接；PC端85，输入端与所述能谱数据处理器84输出端通信连接；LCD触摸屏86，输入端与所述能谱数据处理器84输出端通信连接。

进一步地，所述柱体1顶面设有铅盖12。

优选地，所述铅屏蔽5层厚度为1.5cm。

优选地，所述容置腔3为马林杯，容积为500ml。

优选地，所述前置放大器7为光电倍增管。

优选地，所述数字信号处理器83还包括输出端与所述ADC信号采集电路82输入端通信连接的A/D控制模块836、输出端与所述程控增益电路811输入端通信连接的增益调节模块837。

优选地，所述能谱数据处理器84包括依次连接的谱线光滑模块841、峰面积计算模块842、能量刻度模块843、核素识别模块844以及活度计算模块845。

优选地，所述能谱数据处理器84通过全双工SPI总线87与所述数字信号处理器83通信模块835通信连接；所述通信模块835包括与能谱获取模块834输出端通信连接的命令接收模块8351以及与能谱数据处理器84通信连接的数据发送模块8352。

其中，所述程控增益电路811的作用主要是将探测器输出的信号幅度进行放大，以满足后续电路的需求。设计采用ADI公司的AD5543和AD8065芯片.

ADC信号采集电路82采用ADI公司的AD9235-40对核信号实时采集处理。

数字信号处理器83(即FPGA)采用Xilinx公司的Spartan 3E XC3S500E，主要负责核信号的程控增益、A\D采集、数字信号处理和与STM32间的通信等。

能谱数据处理器84(即STM32)的能谱分析在STM32F407单片机完成，主要包含谱线光滑、峰面积计算、能量刻度、核素识别和活度计算等功能。

本实用新型所提供的一种便携式食品放射性检测仪检测方式如下：

将待检测食品放入容置腔3(优选马林杯)内，关闭检测门，接通电源，NaI(Tl)晶体6将探测到的γ射线转化为电脉冲信号输入到前置放大器7(优选光电倍增管)，然后通过程控增益电路811、模拟滤波电路812和差分驱动电路813实现信号的放大、整形、滤波和转差分，ADC信号采集电路82将模拟信号转化为数字信号输入到数字信号处理器83(即FPGA)中，数字信号处理器83对数字信号进行低通滤波、梯形成形和脉冲甄别等处理，将获取的能谱数据发送到能谱数据处理器84(即STM32)中进行能谱分析和数据处理，计算其活度，最后在LCD触摸屏86上显示出测量结果。

实施例2

所述FIFO模块831与梯形成形模块832之间通信连接有用于减小噪声干扰的低通滤波模块838。其余同实施例1。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种便携式食品放射性检测仪，其特征在于，所述检测仪包括：

一柱体，内设空腔，外壁一侧设置检测门；

一支架，架设于所述柱体空腔内，其形状与所述柱体空腔内壁相配合；

一用于放置待检测食品的容置腔，设置于所述支架内侧上部，容置腔底面中部开设通孔；

一容置凹槽，设置于所述支架内，开口端通过通孔与所述容置腔连通；

所述支架、容置腔及容置凹槽外壁分别设有铅屏蔽层；

NaI(Tl)晶体，设置于所述容置腔内；

前置放大器，形状为柱状，设置于所述容置凹槽内，一端与所述NaI(Tl)晶体相对应，另一端设电源连接端和信号输出端；

检测单元，设置于所述柱体相对检测门另一侧的外壁上，其包括：

程控增益放大器，包括依次连接的程控增益电路、模拟滤波电路以及差分驱动电路，所述程控增益电路输入端与所述前置放大器信号输出端通信连接；

ADC信号采集电路，输入端与所述差分驱动电路输出端通信连接；

用于获取能谱数据的数字信号处理器，包括依次通信连接的FIFO模块、梯形成形模块、脉冲甄别模块以及能谱获取模块，所述FIFO模块与ADC信号采集电路输出端通信连接，所述能谱获取模块输出端通信连接一通信模块输入端；

用于对能谱数据进行分析和处理的能谱数据处理器，输入端与所述数字信号处理器通信模块输出端通信连接；

PC端，输入端与所述能谱数据处理器输出端通信连接；

LCD触摸屏，输入端与所述能谱数据处理器输出端通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种便携式食品放射性检测仪，其特征在于，所述柱体顶面设有铅盖。

3.根据权利要求1所述的一种便携式食品放射性检测仪，其特征在于，所述铅屏蔽层厚度为1.5cm。

4.根据权利要求1所述的一种便携式食品放射性检测仪，其特征在于，所述容置腔为马林杯，容积为500ml。

5.根据权利要求1所述的一种便携式食品放射性检测仪，其特征在于，所述前置放大器为光电倍增管。

6.根据权利要求1所述的一种便携式食品放射性检测仪，其特征在于，所述FIFO模块与梯形成形模块之间通信连接有用于减小噪声干扰的低通滤波模块。

7.根据权利要求1所述的一种便携式食品放射性检测仪，其特征在于，所述数字信号处理器还包括输出端与所述ADC信号采集电路输入端通信连接的A/D控制模块、输出端与所述程控增益电路输入端通信连接的增益调节模块。

8.根据权利要求1所述的一种便携式食品放射性检测仪，其特征在于，所述能谱数据处理器包括依次连接的谱线光滑模块、峰面积计算模块、能量刻度模块、核素识别模块以及活度计算模块。

9.根据权利要求1所述的一种便携式食品放射性检测仪，其特征在于，所述能谱数据处理器通过全双工SPI总线与所述数字信号处理器通信模块通信连接；所述通信模块包括与能谱获取模块输出端通信连接的命令接收模块以及与能谱数据处理器通信连接的数据发送模块。

10.根据权利要求1所述的一种便携式食品放射性检测仪，其特征在于，所述能谱数据处理器与PC端USB接口有线通信连接。