γ剂量率微尘取样仪的制作方法

本发明涉及微尘取样测量，具体地指一种γ剂量率微尘取样仪。

背景技术：

1、目前核能的应用和核工业的发展，一方面创造了新的节约型绿色能源，另一方面又会引起放射性污染，所以监测、防治、防护等问题也随之而来。对生态环境本地本底连续快速监测，特别是有污染单位地域及核设施装备地区，对环境微尘进行定点和非定点的侦测、取样、分析核素种类、浓度、γ剂量率水平及其变化，微尘浓度、空气质量等微尘含量十分重要。人体长期在超剂量放射性环境中工作和生活，会使细胞加速衰亡，新细胞的生长受到抑制，引起人体局部或全身的病变，严重影响人类的身体健康。

2、目前该领域使用的气溶胶取样器，都只能具有采集气溶胶样品，采完后工作人员取回到实验室人工检测、人工分析、人工出数据，这样用时长，人为因素多，无法及时获取真实的辐射水平值，也没有报警功能；并且也只有单一工作模式，如：小型取样器，只作为便携式取样设备使用，并且不防雨、不适应长期在户外使用；而露天取样器、方舱内装配式取样器只能在固定点位使用，不能实现携带外出使用。

3、因此，需要开发出一种既能取样又能同时测量γ剂量率示值的γ剂量率微尘取样仪，还可根据测值阈值报警，并且方便移动适应各种场景。

技术实现思路

1、本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种既能取样又能同时测量γ剂量率示值的γ剂量率微尘取样仪，还可根据测值阈值报警，并且方便移动适应各种场景。

2、本发明的技术方案为：

3、一种γ剂量率微尘取样仪，包括顶部开口的壳体、滤膜模组、取样模组、侦测模组、气体流量模组、数据处理控制模组、数据显示模组，

4、所述滤膜模组设置于壳体顶部用于滤留气体中放射性微尘作为样品；

5、所述取样模组设置于壳体内部、滤膜模组下方处，所述取样模组包括上方敞口的取样风杯，所述取样风杯与滤膜模组对应连通且取样风杯敞口处设有导风孔板用于气流均匀进入；

6、所述侦测模组设置于取样风杯内用于测量样品的γ剂量率瞬时值；

7、所述气体流量模组设置于壳体内部、与取样风杯底部连通，用于测量气体流量及控制气体流速；

8、所述数据处理控制模组设置于壳体内与侦测模组信号连接用于将侦测数据进行实时处理得到γ剂量率并根据γ剂量率是否超过阈值进行报警判断，所述数据处理控制模组与气体流量模组信号连接用于控制气体流量恒定；

9、所述数据显示模组设置于壳体外壁上与数据处理控制模组信号连接，用于实时显示包括γ剂量率、报警信息、气体流量的各种信息。

10、以上方案中，实现了采集样品的同时检测分析得到γ剂量率，并且可判断是否超过预设阈值进行报警，整个采样过程中，气体流量模组控制流速实现按预设流量恒流采样，保证取样过程的均匀稳定。

11、优选的，所述壳体顶部开口处设有方框形的上盖，所述滤膜模组包括样品膜以及膜固定器，所述样品膜水平铺设于上盖上，所述膜固定器可拆卸式连接于上盖顶面将样品膜沿边缘压紧固定。

12、进一步的，所述膜固定器与上盖间为磁力吸附连接将样品膜压紧固定；所述上盖四角处向上设有螺栓穿过膜固定器，所述螺栓上设有蝶形螺母。螺栓和蝶形螺母共同形成标定器模组，是提供给计量检定部门用于连接检定仪器的专用模组。

13、进一步的，所述取样风杯为上大下小的锥台方杯且杯口紧贴壳体顶部开口边缘对应连接，所述侦测模组包括十字型管以及分布在十字型管内的硅晶复合探测体，所述十字型管包括连通成十字型的第一管件以及第二管件，所述第一管件、第二管件分别沿取样风杯长度以及宽度方向设置且第一管件在中心处与第二管件中心处连通，所述第一管件两端与取样风杯侧壁固定连接，所述侦测模组十字型管中心与取样风杯平面中心对应。本方案中，侦测模组为十字型的硅晶复合体，侦测能量宽范，因为取样模组的取样流量大，根据流体力学原理，使其形成样品膜中央通过气体流量大，放射性辐射微尘收集多，这样捕获率高。

14、更进一步的，所述侦测模组距样品膜竖向距离为12毫米。γ剂量率检测效率取决于样品膜至侦测模组之间的距离，样品膜取样面积大侦测立体角大，也就是γ剂量率侦测模组越靠近样品膜侦测效率越好；但也要避免过近的距离使十字型的侦测模组在取样模组顶部对进气形成阻挡，影响样品膜上辐射微尘的捕获，因此通过距样品膜竖向距离为12毫米保证采样侦测的均匀高效。

15、优选的，所述气体流量模组包括气流壳体以及分设于气流壳体内上下部用于检测压力信号的恒流模组、量程模组，所述气体流量模组还包括气源模组和驱动器，所述气源模组与气流壳体下端连通，所述的驱动器位于壳体内用于驱动气源模组产生气体流速；

16、所述恒流模组、量程模组、驱动器均与数据处理控制模组信号连接，所述数据处理控制模组根据恒流模组、量程模组检测信号进行处理计算得到实时气体流量以及设定流量跟随值并根据设定流量跟随值向驱动器传输信号，使驱动器控制气源模组调节气体流速实现气体流量恒定。

17、进一步的，所述壳体内在气源模组下方设有气源模组机座，所述气源模组机座为顶部与气源模组连通的中空腔体且侧壁上设有排气口用于将气源模组的气流排出，所述气源模组机座安装于壳体底板上，所述壳体侧壁上间隔布设有排气孔。本方案中，气源模组排出的气体经气源模组机座侧壁上的排气口排至壳体内，再从壳体侧壁的排气孔排出。

18、优选的，所述取样风杯内壁上端设有一圈限位台阶，所述导风孔板边缘位于限位台阶上，所述导风孔板顶部与取样风杯顶部平齐。导风孔板使进入取样模组内气流均匀分布，进一步保证了采样侦测的均匀性。

19、对于导风孔板的优选技术特征是：导风孔板位于样品膜下方，所述导风孔板上均匀开设彼此通过孔壁连接的多个形状相同的导风孔，导风孔为正多边形孔。所有导风孔竖向贯通，正多边形特别是正方形或正六边形。优化的技术方案采用正多边形，可以实现相邻孔之间的孔壁的厚度保持一致，减少气体通过导流孔时的阻力，以及阻力的一致，有利于气流稳定；避免采用圆形的导流孔，相邻孔之间的孔壁为圆弧，厚度不均，避免气流通过圆形导流孔的阻力不均影响气流稳定问题。

20、导风孔板与样品膜之间具有不大于2毫米的距离。气体流量模组工作时，样品膜在向下的气流的作用下存在向下变形的趋势，导风孔板与样品膜之间竖向间距不大于2毫米，在样品膜发生变形时，可以对样品膜变形面的支撑，减少变形。实现气膜式定向气流，实现样品膜采集样品的均匀性。

21、侦测模组十字型管中心与取样风杯平面中心对应，也就是将侦测部与样品膜的中心相对应，有利于提高侦测的准确性。

22、优选的，所述壳体上还设有控制按钮，所述控制按钮与数据处理控制模组信号连接用于通过控制按钮设置参数并传输于数据显示模组显示；所述壳体上还设有云端口，所述云端口与数据处理控制模组信号连接用于将数据上传至上位机以及接收上位机发出的控制信号。

23、优选的，所述壳体底部连接有三脚支架用于单兵手持便携取样；

24、或所述壳体顶部连接有雨雪盔、底部连接有台式支架用于露天取样；

25、或所述壳体安装于方舱内部顶板处，所述方舱顶板处对应开设有取样仪口使壳体上方的滤膜模组露出方舱用于对方舱外部环境取样，取样仪口外侧设有雨雪盔模组在滤膜模组上方进行遮挡。

26、优选的，还包括可检测大气温度、大气湿度、大气压力的检测元件，所述检测元件与数据处理控制模组信号连接。数据处理控制模组可根据检测的结果计算气体标况体积以及统计工况体积，数据显示模组可实时显示大气温度、大气湿度、大气压力，所有数据通过云端口将数据传至上位机(数据中心)。

27、本发明的有益效果为：

28、1.本发明的γ剂量率微尘取样仪可作为单兵、露天、方舱内装配设备使用，对大气环境及核放射性场景的微尘取样，实时在线侦测放射性场景γ剂量率水平。

29、2.本发明的γ剂量率微尘取样仪实现了一机多能、一机多用，即时采集样品，即时侦测γ剂量率，测量出侦测点位上的γ辐射空气吸收剂量率瞬时值，经数据处理控制模组放大、运算、分析、严辨得到辐射水平值——γ剂量率并根据是否超过设定的阈值进行报警判断，γ剂量率通过数据显示模组显示，并实现预值报警，获取的数据时时通过云端口上传数据中心。

30、4.通过γ剂量率微尘取样仪与三脚支架结合，形成γ剂量率单兵微尘取样仪；通过γ剂量率微尘取样仪与台式支架组合，组成γ剂量率露天微尘取样仪，雨雪盔用于在取样仪上方进行遮挡；通过方舱内装配γ剂量率微尘取样仪及外部安装雨雪盔模组，集成为γ剂量率方舱内装配式微尘取样仪；该γ剂量率微尘取样仪通过云端口实现在线远程控制。

31、5.设备工作时γ剂量率的取样模组上置，平面取样，实现了滤膜均匀的收集微尘。滤膜模组设在取样模组顶端，实现了样品膜取样均匀，并且收集效率最佳，所以该γ剂量率微尘取样模组，将样品膜设在顶端是最优方法。该设备可靠性、抗震性、耐盐雾与霉菌的性能指标非常高。

32、6.本发明可实现恒流取样，气体模组的气流壳体上端嵌入恒流模组，下端设有量程模组，这两个模组测量到的压力信号值传至数据处理控制模组放大、分析、运算、严辨出控制电信号，这两个模组电信号主动、被动相互作用，形成数字信号传至驱动器调节气源模组实现恒定取样流量，从而使γ剂量率微尘取样仪真实、稳定、可靠运行，能智能对标当地大气压力值，自适应不同海拔高度工作，确保真实恒定的流量值，流量模组下端对接气源模组。

33、7.本发明的γ剂量率微尘取样仪设有5种工作模式：单次取样、时间取样、体积取样、循环取样、联机取样，用户可根据不同场景需要选择对应的控制摸式，实现特定功能，是真正意议上的一机多能。这5种工作模式都是通过数据处理控制模组、数据显示模组、控制按钮组成的微处理器实现的，单次取样为设定长时间取样，时间取样为设定时间段取样，体积取样为设定体积取样，循环取样为间隔周期定时循环取样，联机取样为提供给智能机构巡航取样，以上工作模式均可远程控，是真正意议上的一机多能，一机多用。

34、8.本发明的γ剂量率微尘取样仪内由数据处理模组、数据显示模组、控制按钮等组成一个智能数字化操控平台，可通过控制按钮设置各种参数并通过数据显示模组实时显示；计算显示γ剂量率以及气体流量。所有数据通过云端口传至上位机，通过云端口实现了本地数据与上位机信息交互、远程控制，通讯协议开放，且在断电后启动记忆恢复功能。

35、9.本发明的γ剂量率微尘取样仪用途广，适用场景多样化，制造过程采用模块化、标准化、智能化、信息化，兼容性好，安装调试便捷、现场维护方便。