环境级γ智能测量探头装置、系统及方法与流程

环境级
γ
智能测量探头装置、系统及方法
技术领域
1.本发明属于核辐射测量技术领域，具体涉及环境级γ智能测量探头装置、系统及方法。


背景技术：

2.环境级γ智能测量探头系统主要用于低水平x、γ辐射快速测量和监视环境本底辐射水平,可用在环保检测、医院放射治疗周边本底检测、无损探伤、核电站周边本底检测、辐照杀菌行业低水平辐射测量、放射性刻度剂量站、核仪器仪表研发和部队应急处理等部门和行业。
3.环境级γ智能探头为了达到环境级测量要求，需要高灵敏度和宽能量响应特性。但是，对于高灵敏度和宽能量响应特性的关键因素是在于对探测器工作电压的控制、工作温度的控制、输出信号的控制；现有研究仅考虑到探测器工作温度的控制、工作温度的控制，还没有针对探测器输出信号的控制相关的研究，并且，对于探测器工作温度的控制、工作温度的控制过程是否理想，期间有没有出现异常情况，均无法得到相应的监控反馈。
4.因此，现阶段需设计一种环境级γ智能测量探头装置、系统及方法,来解决以上问题。


技术实现要素：

5.本发明目的在于提供一种环境级γ智能测量探头装置、系统及方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，如：对于高灵敏度和宽能量响应特性的关键因素是在于对探测器工作电压的控制、工作温度的控制、输出信号的控制；现有研究仅考虑到探测器工作温度的控制、工作温度的控制，还没有针对探测器输出信号的控制相关的研究，并且，对于探测器工作温度的控制、工作温度的控制过程是否理想，期间有没有出现异常情况，均无法得到相应的监控反馈。
6.为实现上述目的，本发明的技术方案是：
7.环境级γ智能测量探头装置，包括γ智能测量探头、探头工作电压控制装置、探头工作温度控制装置、探头输出信号控制装置、数据处理装置、数据存储装置；
8.所述数据处理装置、探头工作电压控制装置、γ智能测量探头依次连接，用于实时控制γ智能测量探头的工作电压；
9.所述γ智能测量探头、探头输出信号控制装置、数据处理装置依次连接，用于实时控制γ智能测量探头的输出信号；
10.所述数据处理装置与所述探头工作温度控制装置连接，用于实时控制γ智能测量探头的工作温度；
11.所述数据处理装置与所述数据存储装置连接，用于存储γ智能测量探头在正常工作状态下的工作电压阈值范围、工作温度阈值范围、输出信号误差阈值范围；
12.还包括分别与所述数据处理装置连接的探头工作电压采集装置、探头工作温度采
集装置，分别用于采集探头的实时工作电压、实时工作温度；
13.其中，当所述数据处理装置获取γ智能测量探头的输出信号超出所述输出信号误差阈值范围时，则所述数据处理装置认为γ智能测量探头的测量过程异常；
14.若探头工作电压采集装置采集的实时工作电压不符合所述工作电压阈值范围，则认为探头工作电压控制装置环节异常；
15.若探头工作温度采集装置采集的实时工作温度不符合所述工作温度阈值范围，则认为探头工作温度控制装置环节异常；
16.若探头工作电压采集装置采集的实时工作电压符合所述工作电压阈值范围，且若探头工作温度采集装置采集的实时工作温度符合所述工作温度阈值范围，则认为γ智能测量探头或探头输出信号控制装置环节异常。
17.进一步的，当所述数据处理装置认为探头工作电压控制装置环节异常时，
18.提供一与所述数据处理装置连接的备用探头工作电压控制装置，所述备用探头工作电压控制装置与所述探头工作电压控制装置在未故障的情况下能效相同；
19.将所述备用探头工作电压控制装置替换所述探头工作电压控制装置；
20.若替换后，探头工作电压采集装置采集的实时工作电压符合所述工作电压阈值范围，则认为原本的所述探头工作电压控制装置异常；
21.若替换后，探头工作电压采集装置采集的实时工作电压仍不符合所述工作电压阈值范围，则认为γ智能测量探头或探头输出信号控制装置环节异常。
22.进一步的，当所述数据处理装置认为探头工作温度控制装置环节异常时，
23.提供一与所述数据处理装置连接的备用探头工作温度控制装置，所述备用探头工作温度控制装置与所述探头工作温度控制装置在未故障的情况下能效相同；
24.将所述备用探头工作温度控制装置替换所述探头工作温度控制装置；
25.若替换后，探头工作温度采集装置采集的实时工作温度符合所述工作温度阈值范围，则认为原本的所述探头工作温度控制装置异常；
26.若替换后，探头工作温度采集装置采集的实时工作温度仍不符合所述工作温度阈值范围，则认为γ智能测量探头或探头输出信号控制装置环节异常。
27.进一步的，还包括探头输出模拟信号采集器、信号控制装置输出数字信号采集器；
28.所述探头输出模拟信号采集器、信号控制装置输出数字信号采集器分别与所述数据处理装置连接；
29.所述探头输出模拟信号采集器用于采集所述γ智能测量探头向所述探头输出信号控制装置输出的模拟信号；
30.所述信号控制装置输出数字信号采集器用于采集所述探头输出信号控制装置向所述数据处理装置输出的数字信号；
31.当所述数据处理装置认为γ智能测量探头或探头输出信号控制装置环节异常时，启动所述探头输出模拟信号采集器和信号控制装置输出数字信号采集器。
32.进一步的，若所述探头输出模拟信号采集器采集到的所述γ智能测量探头向所述探头输出信号控制装置输出的模拟信号为异常，则所述数据处理装置认为所述γ智能测量探头异常；
33.若所述探头输出模拟信号采集器采集到的所述γ智能测量探头向所述探头输出
信号控制装置输出的模拟信号为正常，所述信号控制装置输出数字信号采集器采集到的所述探头输出信号控制装置向所述数据处理装置输出的数字信号为异常，则所述数据处理装置认为探头输出信号控制装置异常；
34.若所述探头输出模拟信号采集器采集到的所述γ智能测量探头向所述探头输出信号控制装置输出的模拟信号为正常，所述信号控制装置输出数字信号采集器采集到的所述探头输出信号控制装置向所述数据处理装置输出的数字信号为正常，则所述数据处理装置异常。
35.进一步的，当所述数据处理装置异常时，通过一异常报警装置进行紧急警示。
36.环境级γ智能测量探头系统，包括如上述的环境级γ智能测量探头装置，还包括无线通信装置、移动监控终端，所述数据处理装置通过所述无线通信装置与所述移动监控终端网络通信。
37.环境级γ智能测量探头方法采用如上述的环境级γ智能测量探头装置进行环境级γ智能测量。
38.与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
39.本方案的一个创新点在于，通过探头工作电压采集装置、探头工作温度采集装置的配合，可在γ智能测量探头的测量过程异常的情况下，对具体哪个环节异常进行分析定位，从而得到一个具体的监控反馈，相关工作人员可根据监控反馈快速反应，避免造成损失。
附图说明
40.图1为本技术实施例的环境级γ智能测量探头装置的结构示意图。
41.图2为本技术实施例的探测器偏置电压与增益的结构示意图。
42.图3为本技术实施例的ldo电路结构示意图。
43.图4为本技术实施例的sipm输出电路结构示意图。
44.图5为本技术实施例的环境级γ智能测量探头系统的结构示意图。
具体实施方式
45.下面结合本发明的附图1-附图5，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
46.实施例：
47.对于高灵敏度和宽能量响应特性的关键因素是在于对探测器工作电压的控制、工作温度的控制、输出信号的控制；现有研究仅考虑到探测器工作温度的控制、工作温度的控制，还没有针对探测器输出信号的控制相关的研究，并且，对于探测器工作温度的控制、工作温度的控制过程是否理想，期间有没有出现异常情况，均无法得到相应的监控反馈。
48.因此，如图1所示，提出一种环境级γ智能测量探头装置，包括γ智能测量探头、探头工作电压控制装置、探头工作温度控制装置、探头输出信号控制装置、数据处理装置、数据存储装置；
49.所述数据处理装置、探头工作电压控制装置、γ智能测量探头依次连接，用于实时控制γ智能测量探头的工作电压；
50.所述γ智能测量探头、探头输出信号控制装置、数据处理装置依次连接，用于实时控制γ智能测量探头的输出信号；
51.所述数据处理装置与所述探头工作温度控制装置连接，用于实时控制γ智能测量探头的工作温度；
52.所述数据处理装置与所述数据存储装置连接，用于存储γ智能测量探头在正常工作状态下的工作电压阈值范围、工作温度阈值范围、输出信号误差阈值范围；
53.还包括分别与所述数据处理装置连接的探头工作电压采集装置、探头工作温度采集装置，分别用于采集探头的实时工作电压、实时工作温度；
54.其中，当所述数据处理装置获取γ智能测量探头的输出信号超出所述输出信号误差阈值范围时，则所述数据处理装置认为γ智能测量探头的测量过程异常；
55.若探头工作电压采集装置采集的实时工作电压不符合所述工作电压阈值范围，则认为探头工作电压控制装置环节异常；
56.若探头工作温度采集装置采集的实时工作温度不符合所述工作温度阈值范围，则认为探头工作温度控制装置环节异常；
57.若探头工作电压采集装置采集的实时工作电压符合所述工作电压阈值范围，且若探头工作温度采集装置采集的实时工作温度符合所述工作温度阈值范围，则认为γ智能测量探头或探头输出信号控制装置环节异常。
58.上述方案中，通过探头工作电压采集装置、探头工作温度采集装置的配合，可在γ智能测量探头的测量过程异常的情况下，对具体哪个环节异常进行分析定位，从而得到一个具体的监控反馈，相关工作人员可根据监控反馈快速反应，避免造成损失。
59.具体的，γ智能测量探头与探头工作电压控制装置的配合，可采用yso+sipm探测器，sipm为60035偏置电压为30v左右，为了保证高压稳定性，设计中可采用低噪声升压模块，探测器的偏置电压与增益如图2所示，所以要求非常稳定的高压电源。高压采用变压器升压方式，然后通过ldo稳压至所需电压。电压调整的方式：通过单片机控制da芯片产生基准电压，来实现高压调整。其中，电源模块为3v供电设计，体积小巧紧凑，性能稳定，功耗低。高压采用震荡升压、整流和稳压滤波方式,变压器采用直径11mm的锌锰铁氧体罐型磁芯。ldo采用tps7a49系列芯片(如图3所示)，通过控制基准电压，调节高压输出值，使高压在硅光电倍增管的正常工作电压范围内可连续微调。高压电路空载功耗小于5ma，最大电流20ma左右；响应快，加电5s内电压达到稳定值；当输入电压反向、过载或输出短路时可产生保护。
60.具体的，探测器输出信号的过程中，sipm采用sensl公司的60035，其偏置电压调整为31.5v，输入偏置电压采用π型滤波，偏置电压经过c1将大部分交流成分滤掉，然后经过r2和c2滤波电路中，r2和c2构成一个分压网络，因c2的容抗很小，所以对交流分量衰减很大，从而达到滤波效果，信号读以采用接地电阻方式，sipm在电路相当于是一个电流源，此接地电阻承担了电流转换成电压的任务，如4所示：输出电容和电阻的取值要符合硅光电倍增管的频率特性，经过测试，该电路的工作性能良好，信号输出效果好。
61.上述具体举例方案仅为本技术的γ智能测量探头与探头工作电压控制装置的组合举例，并不对本技术方案构成限定。并且，也是本领域的细节实时优选，并不是本技术方
案的创新发明点。
62.进一步的，当所述数据处理装置认为探头工作电压控制装置环节异常时，
63.提供一与所述数据处理装置连接的备用探头工作电压控制装置，所述备用探头工作电压控制装置与所述探头工作电压控制装置在未故障的情况下能效相同；
64.将所述备用探头工作电压控制装置替换所述探头工作电压控制装置；
65.若替换后，探头工作电压采集装置采集的实时工作电压符合所述工作电压阈值范围，则认为原本的所述探头工作电压控制装置异常；
66.若替换后，探头工作电压采集装置采集的实时工作电压仍不符合所述工作电压阈值范围，则认为γ智能测量探头或探头输出信号控制装置环节异常。
67.上述方案中，通过备用探头工作电压控制装置与探头工作电压控制装置的配合，可精准验证是否是探头工作电压采集装置异常。
68.进一步的，当所述数据处理装置认为探头工作温度控制装置环节异常时，
69.提供一与所述数据处理装置连接的备用探头工作温度控制装置，所述备用探头工作温度控制装置与所述探头工作温度控制装置在未故障的情况下能效相同；
70.将所述备用探头工作温度控制装置替换所述探头工作温度控制装置；
71.若替换后，探头工作温度采集装置采集的实时工作温度符合所述工作温度阈值范围，则认为原本的所述探头工作温度控制装置异常；
72.若替换后，探头工作温度采集装置采集的实时工作温度仍不符合所述工作温度阈值范围，则认为γ智能测量探头或探头输出信号控制装置环节异常。
73.上述方案中，通过备用探头工作温度控制装置与探头工作温度控制装置的配合，可精准验证是否是探头工作温度采集装置异常。
74.进一步的，还包括探头输出模拟信号采集器、信号控制装置输出数字信号采集器；
75.所述探头输出模拟信号采集器、信号控制装置输出数字信号采集器分别与所述数据处理装置连接；
76.所述探头输出模拟信号采集器用于采集所述γ智能测量探头向所述探头输出信号控制装置输出的模拟信号；
77.所述信号控制装置输出数字信号采集器用于采集所述探头输出信号控制装置向所述数据处理装置输出的数字信号；
78.当所述数据处理装置认为γ智能测量探头或探头输出信号控制装置环节异常时，启动所述探头输出模拟信号采集器和信号控制装置输出数字信号采集器。
79.进一步的，若所述探头输出模拟信号采集器采集到的所述γ智能测量探头向所述探头输出信号控制装置输出的模拟信号为异常，则所述数据处理装置认为所述γ智能测量探头异常；
80.若所述探头输出模拟信号采集器采集到的所述γ智能测量探头向所述探头输出信号控制装置输出的模拟信号为正常，所述信号控制装置输出数字信号采集器采集到的所述探头输出信号控制装置向所述数据处理装置输出的数字信号为异常，则所述数据处理装置认为探头输出信号控制装置异常；
81.若所述探头输出模拟信号采集器采集到的所述γ智能测量探头向所述探头输出信号控制装置输出的模拟信号为正常，所述信号控制装置输出数字信号采集器采集到的所
述探头输出信号控制装置向所述数据处理装置输出的数字信号为正常，则所述数据处理装置异常。
82.上述方案中，通过探头输出模拟信号采集器、信号控制装置输出数字信号采集器的配合，可对γ智能测量探头或探头输出信号控制装置环节异常进行精确定位。
83.进一步的，当所述数据处理装置异常时，通过一异常报警装置进行紧急警示。
84.如图5所示，环境级γ智能测量探头系统，包括如上述的环境级γ智能测量探头装置，还包括无线通信装置、移动监控终端，所述数据处理装置通过所述无线通信装置与所述移动监控终端网络通信。
85.环境级γ智能测量探头方法采用如上述的环境级γ智能测量探头装置进行环境级γ智能测量。
86.以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。