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高气压电离室防护剂量仪的研制

黄成刚  
【摘要】:核能的利用给当前严峻的能源危机带来了新的曙光,放射性检测和治疗给人们的生活带来了极大的便利,核设施已成为我们生活中不可或缺的一部分。放射性检测设备的因此成为日常生活中的一个重要检测工具,为了提高核检测设备的准确性和稳定性以及使用仪器的方便性,本论文设计研制了一个基于高气压电离室为探测器的智能γ、х防护剂量仪。仪器采用高气压电离室为探测器,是一种低功耗、便携实用新型防护剂量仪。针对目前国内一些剂量仪精度低、功耗高、携带不方便等缺点以及大量使用国外进口仪器的弊端。论文首先研究了多种射线的基本原理以及测量方法,分析比较了各种主流探测器的优缺点,最终选定以高气压电离室为探测器。高气压电离室采用航空铝材一次成型加工,防止高气压氮气泄漏对电离室的灵敏度及能响造成影响,同时电离室收集极采用镀金工艺,避免电离室微小电流信号的衰减,提高测量的稳定性。在硬件方面,以STM32单片机为主控系统,基于对电离室探测器弱电流的采集设计了弱电流积分电路以及基于反馈式弱电流积分型的I-F变换电路,该电路先将弱电流信号转换成锯齿波的电压信号,再转变成频率信号,因此具有稳定性好和抗干扰能力强的优点,同时测量精度高、量程宽。围绕设备智能、低功耗、便携性等特点设计了高稳定、高效率的LDO电源电路,低功耗OLED显示电路,存储电路以及报警电路。在软件方面,使用KEIL MDK软件平台采用C语言编写STM32单片机程序,实现了仪器辐射剂量的智能测量、测量数据自动存储、危险剂量报警、电源管理、通讯设置等功能。测量软件中加入滑动滤波算法以及中值波算法,时测量数据更加稳定精准。加入控制算法,使用户无需繁杂的操作,设备自动完成本底的扣除,根据剂量大小自动选择测量程,危险剂量自动报警等功能,使设操作更加人性化。本防护剂量仪已完成所有功能的调试,功能完全满足设计需求,测量的准确性达到了国外同类产品的先进水平,目前正在进行外壳模具的加工生产,下一步即将推向市场,更好的为计量部门以及需要辐射剂量监护的环境服务。


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