针对射线源的监测系统及监测方法

1.本申请涉及传感器监测领域，尤其涉及针对射线源的监测系统及监测方法。


背景技术：

2.近年来，辐照加工和辐照降解技术不断更新，由于co
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60、cs
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137等γ源其制备活度大、射线穿透能力强，已经广泛应用于农药降解，食品消毒，药品消毒等相关领域。对货物进行辐照通常是在由混凝土制成的密闭辐照室内完成，当对配套设施进行维修或者更换时，需要将γ源沉放在辐照室内的水井内屏蔽其产生的γ射线。因此需要对γ源的位置和完整性进行准确的监测，如果工作人员在γ源的提升系统发生故障或γ源破损掉落在辐照室的情况下误入辐照室，将会遭受巨大的辐照剂量，威胁生命安全。
3.为了保护工作人员的安全，通常在井壁安装摄像机，依靠γ源在水中产生的切伦科夫光通过摄像的方式对γ源的位置和完整性进行监测。然而，由于水中的切伦科夫光产生的亮度有限，摄像机通常难以对γ源的细节进行成像。此外，摄像机接受到的辐照剂量随其服役时间的延长而增加，导致摄像机的玻璃由于色心效应变暗，其成像效果也因摄像机主体接受辐照剂量而变差，容易对γ源的工作状态进行误判。另外当摄像机的电源线发生故障如断裂或接触不良时将无法对γ源进行监测。此外，摄像机造价昂贵、易碎，在安装和退役拆卸过程中对工作人员造成较大的工作难度。


技术实现要素：

4.本申请实施例提供一种针对射线源的监测系统，包括立式平板、多个换能单元、多个传感器和处理器，所述立式平板固定设置且正对射线源；所述多个换能单元设置在所述立式平板上，用于接收各自位置处的来自所述射线源的射线并转换为第一电信号；每个所述传感器与所述换能单元单独连接，用于读取所述换能单元的第一电信号并将所述第一电信号转换成第二电信号；所述处理器用于收集所述多个传感器输出的第二电信号并建立所述第二电信号与所述换能单元位置的关系曲线。
5.根据一些实施例，所述监测系统还包括预警模块，用于读取所述处理器输出的所述关系曲线，并在所述关系曲线与标准关系曲线的波形变化超过第一阈值时发出故障报警，在所述关系曲线与标准关系曲线的波形变化超过第二阈值时发出移位报警，所述标准关系曲线是在所述射线源的源架处于标准位置时得到的关系曲线。
6.根据一些实施例，所述射线源包括p个射线源棒组，每个所述射线源棒组包括一排的射线源棒，所述换能单元排列成p个换能单元组，每个所述换能单元组包括一排的换能单元，其中，所述换能单元组的宽度大于等于对应排的射线源棒组的宽度，所述换能单元的宽度小于等于对应的所述源棒的宽度，所述换能单元之间的空隙小于所述源棒之间的最小空隙，p为自然数。
7.根据一些实施例，所述换能单元组的宽度大于等于所述射线源的源架的宽度，每个所述换能单元组的中心线与对应的所述射线源棒组的中心线对齐。
8.根据一些实施例，所述传感器包括功率传感器或电流传感器或电压传感器，所述换能单元包括pn结电池。
9.根据一些实施例，所述射线源包括γ射线源、x射线源或电子加速器的至少一种。
10.本申请实施例还提供一种如上所述的针对射线源的监测系统的监测方法，包括：利用所述处理器收集所述多个传感器输出的所述第二电信号，并建立所述第二电信号与所述换能单元位置的关系曲线，其中，所述第二电信号由所述多个传感器读取所述换能单元的第一电信号转换而成，所述第一电信号是由所述多个换能单元分别接收各自位置处来自所述射线源的射线，并转换而成；根据所述关系曲线，确定所述射线源的信息。
11.根据一些实施例，所述的监测方法还包括：在所述关系曲线与标准关系曲线的波形变化超过第一阈值时发出故障报警；在所述关系曲线与标准关系曲线的波形变化超过第二阈值时发出移位报警。
12.根据一些实施例，所述根据所述关系曲线，判断所述射线源的信息，包括：根据所述关系曲线的波峰位值，确定所述射线源的源棒的位置；根据所述关系曲线的波谷位值，确定所述射线源的没有源棒的空位；根据所述关系曲线的波峰峰值，确定所述射线源的源棒的活度；根据所述关系曲线波形的特征和变化，确定所述射线源的源棒的位置和完整性信息以及所述射线源的源架的位置变化。
13.根据一些实施例，所述根据所述关系曲线波形的特征和变化，确定所述射线源的源棒的位置和完整性信息以及所述射线源的源架的位置变化，包括：根据所述关系曲线体现的所述射线源的所有源棒的位置，确定所述射线源的源棒的完整性信息；根据所述关系曲线的整体的移动，确定所述射线源的源架的位置变化；根据所述关系曲线的局部的突变，确定所述射线源的源棒的位置突变。
14.本申请提供的技术方案，可利用数据处理器创建的换能单元的输出信号随位置的关系曲线，实现对射线源的源架工作状态和完整性的监测，可靠性高、无需维护，而且避免了现有技术由于摄像机老化造成对射线源架工作状态的误判。
附图说明
15.为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，这些附图仅仅展示了本申请的一些实施例，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他的实施方案。
16.图1提供本申请一种实施例的针对射线源的监测系统的示意图。
17.图2提供本申请一种实施例的射线源的源棒组的示意图。
18.图3提供本申请另一种实施例的针对射线源的监测系统的示意图。
19.图4提供本申请一种实施例的针对射线源的监测系统的局部示意图。
20.图5提供本申请一种实施例的立式平板的结构示意图。
21.图6提供本申请再一种实施例的针对射线源的监测系统的示意图。
22.图7提供本申请一种实施例的针对射线源的监测方法的流程示意图。
具体实施方式
23.下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
24.应当理解，本申请的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
25.图1提供本申请一种实施例的针对射线源的监测系统的示意图。
26.针对射线源的监测系统100包括立式平板110、多个换能单元120、多个传感器130和处理器140。
27.可选地，射线源包括γ射线源、x射线源或电子加速器的至少一种，但并不以此为限。
28.在辐照加工过程中，如果源棒210从源架上掉落在辐照室内或源架因提升系统故障未停放在指定区域，将会对进入辐照室内的工作人员造成辐照伤害，因此，在工作人员进入辐照室前需要确定源架的完整性和位置。因此，寻找对γ源进行高灵敏度、高精度、高可靠性、低错误率、长寿命、低花费的监测系统是制约现代辐照设施高效运行的一大难题。
29.立式平板110固定设置且正对射线源。多个换能单元120设置在立式平板110上，用于接收各自位置处的射线并转换为第一电信号。每个传感器130与换能单元120连接，用于读取换能单元120的第一电信号并将第一电信号转换成第二电信号。处理器140用于收集多个传感器130输出的第二电信号并建立第二电信号与换能单元120位置的关系曲线。
30.射线源包括p个射线源棒组，每个射线源棒组包括一排射线源棒210，如图2所示。在图2中，p为4，总共4个射线源棒组，黑色柱状体为源棒210，每个射线源棒组包括的射线源棒数量可以相同也可以不同，每个源棒210发出的射线活度可以相同也可以不同。
31.换能单元排列成p个换能单元组，每个换能单元组包括一排换能单元，其中，换能单元组的宽度要大于等于对应排的射线源棒组的宽度，p为自然数，如图2所示。
32.可选地，为了得到更加准确的关系曲线，换能单元120的宽度小于等于对应的源棒210的宽度，换能单元120之间的空隙小于源棒210之间的最小空隙，如图2所示。
33.换能单元组的宽度大于等于射线源的源架的宽度，每个换能单元组的中心线与对应的射线源棒组的中心线水平对齐，如图2所示。
34.可选地，这里的换能单元120可以选用pn结电池，如图3所示。可根据实际需要设置pn结电池120的排数和各排pn结电池的数量，以用于获得精确的关系曲线。如图4中仅示出了三排pn结电池120，p＝3。但由于源架中源棒的排数数目不定，可设置相同排数的pn结电池120对对应排的源棒210进行监测。此外，虽然图1中各排仅示出了三个pn结电池120，但由于源架的型号繁多，可在各排设置数百个、甚至上千个pn结电池120。
35.进一步地，本领域技术人员可以理解，各pn结电池120可由具有较大辐照稳定性的材料制成，以便于延长该系统的使用寿命。
36.各传感器130可分别对来自多个pn结电池120的输出第一电信号进行读取，并显示
pn结电池120的实际输出值。在本实施例中，传感器130的数量与pn结电池120相同，并且与pn结电池一一对应，即，如图4所示，在每个pn结电池120对应一个传感器130，以用于读取相应pn结电池120的输出第一电信号。本领域技术人员可以理解，可根据实际情况选取适当的传感器作为本实施例中的传感器130。传感器130包括功率传感器或电流传感器或电压传感器，但并不以此为限。具体而言，根据一些实施例，多个传感器也可以使用多通道的传感器代替，以简化系统，但并不以此为限。
37.根据一些实施例，表面固定有多个pn结电池120的立式平板110长期固定在井底，并且当源架停放在井底时，立式平板110正对源架。立式平板110包括顶部平板111和底部支架112。在顶部平板111的表面上的凹槽113内装载pn结电池120。底部支架112和顶部平板111相连接，并支持顶部平板111稳定停放在井底，以保证pn结电池120静态接收所在位置处的射线。例如顶部平板111可以是表面刻有凹槽的金属板，以保证pn结电池120长期固定在顶部平板111的表面上，如图5所示。
38.由此，可利用处理器140创建的pn结电池120的输出信号随pn结电池120位置的变化关系曲线，实现对射线源架工作状态和完整性的监测，可靠性高、无需维护，而且避免了由于摄像机老化造成对射线源架位置的误判。
39.此外，由于本实施例采用的传感器130放置在控制室内，因此，可以将处理器140放置在控制室内，缩短传感器130与处理器140之间的距离，以避免因二者连接问题导致监测系统的故障。
40.图6提供本申请另一种实施例的针对射线源的监测系统的示意图。
41.针对射线源的监测系统100包括立式平板110、多个换能单元120、多个传感器130、处理器140和预警模块150。
42.在图1实施例的基础上，预警模块150可读取处理器140输出的关系曲线，并在关系曲线与标准关系曲线的波形变化超过第一阈值时发出故障报警，在关系曲线与标准关系曲线的波形变化超过第二阈值时发出移位报警。其中标准关系曲线是在射线源的源架处于标准位置时得到的关系曲线。监测到关系曲线与标准关系曲线的波形相比发生了突变，超过第一阈值时发出故障报警。监测到关系曲线与标准关系曲线的波形变化超过第二阈值时，说明射线源架沉放的位置错误，因而发出报警。需要注意的是，标准关系曲线会发生一定的衰减，定期需要校正更新。
43.处理器140输出的关系曲线经预警模块150进行图形甄别后，可通过其变化判断源架的完整性和位置是否发生故障。
44.如图6所示，长距离导线160分别用于连接pn结电池120和传感器130，分别将pn结电池120的输出信号传递至对应的传感器130内。
45.本领域技术人员可以理解，预警模块150用于判断处理器140创建的关系曲线的变化是否超过阈值，以提醒工作人员源架的完整性和位置是否发生故障。具体而言，可以根据关系曲线的峰值，确定射线源的源棒210的位置，根据关系曲线波形的特征和变化，确定射线源的源棒210的位置变化。例如平稳的关系曲线波形某个位置发生了突变，超过了第一阈值，就可能是源棒210的位置发生了较大变化，需要进行维修，此时预警模块150就会发出故障报警。
46.此外，由于pn结电池120位于井底，传感器130位于控制室内，所选择的长距离导线
160应具有较小的电阻，以减小pn结电池120产生的信号在传输过程中的损耗。
47.根据一些实施例，针对射线源的监测系统100还包括短距离导线(图中未示出)。该短距离导线用于连接多个传感器130和处理器140，以及处理器140和预警模块150，以使传感器130的读取值传输到处理器140中，且处理器140创建的关系曲线能够传输到预警模块150内。
48.图7提供本申请一种实施例的针对射线源的监测方法的流程示意图。
49.在s10中，利用处理器140收集多个传感器130输出的第二电信号，并建立第二电信号与换能单元120位置的关系曲线。
50.其中，第二电信号由多个传感器130读取换能单元120的第一电信号转换而成，第一电信号是由多个换能单元120分别接收各自位置处存在的射线，并转换而成。
51.利用多排分布的pn结电池120分别接收各自位置处存在的射线。使用传感器130读取pn结电池120的输出第一电信号并转换成第二电信号。第一电信号是pn结电池120将射线转换而成的电流或电压信号。第二电信号是传感器130读取第一电信号转换成的电流值或电压值信号，可以是幅值信号，但并不以此为限。
52.利用处理器收集多个传感器130的第二电信号，并创建第二电信号与对应传感器130连接的pn结电池120的位置的关系曲线。
53.在s20中，根据关系曲线，确定射线源的信息。
54.具体而言，根据关系曲线的波峰位值，确定射线源的源棒210的位置，根据关系曲线的波谷位值，确定射线源的没有源棒210的空位，根据关系曲线的波峰峰值，确定射线源的源棒210的活度，根据关系曲线波形的特征和变化，确定射线源的源棒210的位置和完整性信息以及射线源的源架的位置变化。
55.其中，根据关系曲线波形的变化，确定射线源的源棒210的位置变化和完整性信息以及射线源的源架的位置变化，包括以下情况。
56.根据关系曲线体现的射线源的所有源棒210的位置，确定射线源的源棒210的完整性信息。
57.根据关系曲线的整体的移动，确定射线源的源架的位置变化。当源架位置变化也就是从井里提出来或者降在井里时，曲线会变化。源架的这种提升、下降动作是整体的动作，整个源棒组都会有移动，所以曲线会整体变化，如果这个源架有多组源棒210的话，那针对这多组源棒210的曲线都会变化，所以针对源架提升可以确定整体变化和多组曲线同时变化的特点。
58.根据关系曲线发生的局部的突变，确定射线源的源棒210的位置突变。例如源架破损，也就是有源棒210掉落，曲线上会有一部分的点发生变化，正对着掉落源棒210位置处附近的换能单元的输出会降低，曲线会有一个波峰变成波谷或者消失，但是曲线上其他位置的点不会发生变化，对其他组的曲线也没有影响。也就是说源棒210掉落只有曲线上特定位置的波峰会变化，其他位置没有变化，只是局部变化，正是这个局部变化才能监测到源棒210掉落，也能知道掉落源棒210的位置。
59.可选地，在关系曲线与标准关系曲线的变化超过预设的第一阈值时发出故障报警。也就是说，例如平稳的关系曲线波形某个位置发生了突变，就可能是源棒210的位置发生了较大变化，需要进行预警提示维修。具体第二阈值的设置根据实际情况确定。
60.可选地，在关系曲线与标准关系曲线的波形变化超过第二阈值时发出移位报警，标准关系曲线是在射线源的源架处于标准位置时得到的关系曲线。监测到关系曲线与标准关系曲线的波形变化超过第二阈值时，说明射线源架沉放的位置错误，因而发出报警。需要注意的是，标准关系曲线会发生一定的衰减，定期需要校正更新。具体第二阈值的设置根据实际情况确定。
61.需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本申请而非限制本申请的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本申请的精神和范围的前提下对本申请进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本申请的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。