一種外推電離室自動測量系統及方法
【專利摘要】本發明屬于輻射監測【技術領域】，具體涉及一種外推電離室自動測量系統及方法。該系統包括與外推電離室相連接的靜電計，所述靜電計的直流電源單元連接外推電離室的電極板，用于為外推電離室供電；所述靜電計的電荷測量單元連接外推電離室的收集極，用于測量外推電離室的電離電流；靜電計與用于控制執行測量操作的計算機相連接；所述外推電離室設有極板距離調節裝置，所述極板距離調節裝置連接PLC控制器，PLC控制器與所述的計算機相連接。本發明簡化了操作，減少了測量誤差，提高了測量的穩定性。
【專利說明】一種外推電離室自動測量系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于輻射監測【技術領域】，具體涉及一種外推電離室自動測量系統及方法。
【背景技術】
[0002] 在輻射監測領域中有些情況下，需要在無屏蔽或很弱的屏蔽下操作放射性材料， 此時β射線的劑量超過相同Y射線源的50倍。尤其是在放射性材料泄露的情況下，需要 清除暴露表面的放射性污染時，工作人員不得不在很強的β射線場中工作，此時β吸收劑 量的監測就尤為重要。在我國核工業幾十年的生產、研究和應用中，照射事故中β射線的 燒傷占了很大的比重。這種情況的極端事例是切爾諾貝利核事故，一些工作人員接受的β 射線劑量是導致其死亡的主要原因（參見IAEA，75-INSAG-1)。
[0003] β輻射的監測主要通過β射線劑量測量儀器予以實現，由于β粒子為帶電粒子， 其劑量測量使用不同類型儀器的測量結果非常容易產生差異，因此新研制的或新制造的β 射線劑量測量儀器必須通過β吸收劑量標準進行校準后方能有效使用，所以建立準確可 靠的β吸收劑量標準是β射線劑量監測的基礎，也是測量過程必要的保障手段。
[0004] β吸收劑量標準的主要測量儀器是外推電離室，所謂外推電離室是一種可以改變 電離室收集體積的電離室。一般來講，其收集體積的改變是通過改變收集極與高壓極之間 的極間距離實現的，而外推電離室極間距離的調整，通常是通過將外推電離室的收集極與 一個類似千分尺結構的機械結構連接，實際測量時只需調整外推電離室外部的千分尺螺桿 即可實現外推電離室測量體積或收集體積的改變。在測量過程中通常要多次改變外推電離 室的收集體積，以獲得外推電離室電離電流與收集體積的關系曲線，從而進行外推獲得最 終所需的測量數據。
[0005] 由于β射線是一種帶電粒子，而帶電粒子會和周圍物質發生相互作用而改變粒 子能量、入射方向等本身的特性，從而使測量結果產生改變或產生誤差，例如，環境溫濕度 等條件的改變會影響到測量結果，因此β射線吸收劑量標準對于測量環境的要求是非常 苛刻的。前面已經提及外推電離室測量過程中必須要多次改變收集極的距離進行測量。而 目前的外推電離室均是通過手動調節來改變電離室極間距離的，這種測量人員的進入必然 會對外推電離室的測量環境造成擾動，所以每次調節后，均要經過一段時間后，測量環境條 件才能重新恢復穩定，也就使得β射線吸收劑量標準的一般測量過程變得非常漫長，一次 常規測量經常要進行幾天才能完成。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于針對現有技術的缺陷，提供一種外推電離室自動測量系統及方 法，從而簡化操作，減少測量誤差，提高測量的穩定性。
[0007] 本發明的技術方案如下：一種外推電離室自動測量系統，包括與外推電離室相連 接的靜電計，所述靜電計的直流電源單元連接外推電離室的電極板，用于為外推電離室供 電；所述靜電計的電荷測量單元連接外推電離室的收集極，用于測量外推電離室的電離電 流；靜電計與用于控制執行測量操作的計算機相連接；所述外推電離室設有極板距離調節 裝置，所述極板距離調節裝置連接PLC控制器，PLC控制器與所述的計算機相連接。
[0008] 進一步，如上所述的外推電離室自動測量系統，其中，所述的靜電計通過IEE488 通信接口與計算機連接；所述的PLC控制器通過RS485通信接口與計算機連接。
[0009] 進一步，如上所述的外推電離室自動測量系統，其中，所述的極板距離調節裝置包 括設置在定位滑道上的步進電機，步進電機的轉軸與外推電離室的微分頭之間通過聯軸器 連接，微分頭連接外推電離室的收集極，步進電機與PLC控制器的高速脈沖發生器連接。
[0010] 一種上述外推電離室自動測量系統的測量方法，包括如下步驟：
[0011] (1)初始化靜電計的電荷測量功能；
[0012] (2)計算機通過PLC控制器控制外推電離室的極板距離調節裝置，調節收集極與 高壓極之間的間距到設定值；
[0013] (3)計算機控制靜電計輸出不同的設定電壓到外推電離室的電極板；
[0014] (4)計算機讀取在不同輸出電壓下靜電計的電荷測量數據并進行處理；
[0015] (5)返回步驟（2)，改變收集極與高壓極之間的間距，重復步驟（3)至步驟（4);
[0016] (6)將計算機中采集的數據用EXCEL文件進行存儲。
[0017] 本發明的有益效果如下：本發明所提供的外推電離室自動測量系統可實現自動定 時測量，代替了以前使用計時器的方式，減小了定時測量帶來的誤差；外推電離室的收集電 壓由靜電計提供，計算機控制實現電壓調節，簡化了測量的操作，也減少了人工手動切換高 壓對電荷測量的干擾。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 圖1為外推電離室自動測量系統的結構示意圖；
[0019] 圖2為極板距離調節裝置的結構示意圖；
[0020] 圖3為外推電離室自動測量系統的測量方法流程圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。
[0022] 如圖1所示，本發明所提供的外推電離室自動測量系統，包括與外推電離室相連 接的靜電計，本實施例中，靜電計可選用6517A靜電計，具有直流電源單元和電荷測量單 元，或者也可采用其它型號的具有相似功能的靜電計或其它設備。所述6517A靜電計的直 流電源單元連接外推電離室的電極板，用于為外推電離室供電；所述6517A靜電計的電荷 測量單元連接外推電離室的收集極，用于測量外推電離室的電離電流；6517A靜電計與用 于控制執行測量操作的計算機通過IEE488通信接口相連接；所述外推電離室設有極板距 離調節裝置，所述極板距離調節裝置連接刻度室外的PLC控制器，PLC控制器與所述的計算 機通過RS485通信接口相連接。
[0023] 極板距離調節裝置的結構如圖2所示，包括設置在刻度室內的步進電機1，所述步 進電機1設置在定位滑道7上，定位滑道7的底部通過固定支板8安裝在外推電離室4的 固定桿上，步進電機1的轉軸與刻度室內的外推電離室4的微分頭3之間通過聯軸器2連 接，微分頭3連接外推電離室的收集極6,步進電機與刻度室外的PLC控制器的高速脈沖發 生器連接，通過PLC的控制調節收集極6與高壓極5之間的間距。
[0024] 外推電離室自動測量系統硬件設計主要有以下幾個方面的特點：
[0025] 首先，外推電離室的收集極電壓要求穩定，且調節方便，因此這里采用6517A靜電 計的直流電壓源直接為外推電離室供電。
[0026] 其次，極板距離調節裝置實現了外推電離室的遠程自動調節，避免了人員頻繁進 入測量間對環境所造成的干擾，同時由于是自動調節控制，避免了人為因素的調節誤差。
[0027] 第三，外推電離室的電離電流測量采用測量一段時間內累積電荷的方式，累積定 時時間采用秒表就會帶來一定的誤差，因此這里采用6517A靜電計自動定時測量的方式。
[0028] 第四，6517A靜電計自動定時測量的數據要采集到計算機上，這里采用C#編程通 過IEE488將數據采集到計算機上；并在軟件中控制6517A靜電計執行外推電離室自動測量 的操作。
[0029] 第五，采集到計算機上的測量數據需要存儲到計算機中，這里采用EXCEL文件進 行存儲，通過C#編程實現。
[0030] 基于6517A的外推電離室自動測量系統功能如下：
[0031] 外推電離室自動測量系統由6517A靜電計、外推電離室、計算機、控制軟件、連接 電纜等組成。其中6517A靜電計為外推電離室提供收集極電壓，并測量收集極電流；計算機 控制軟件實現控制6517A提供的收集極電壓的改變，外推電離室收集電壓的改變，并控制 執行測量和停止測量操作。具體測量方法如圖3所示，包括如下步驟：
[0032] (1)系統上電后,初始化6517A靜電計的電荷測量功能；
[0033] (2)計算機通過PLC控制器控制外推電離室的極板距離調節裝置，調節收集極與 高壓極之間的間距到設定值；本實施例中，設定值包括0. 5mm、l. 0mm、l. 5mm、2. 0mm、2. 5mm， 每執行一次步驟（2)，則選用一個設定間距；
[0034] (3)計算機控制6517A靜電計輸出不同的設定電壓到外推電離室的電極板；本實 施例中，靜電計輸出電壓值分別設定為5V、10V、15V、20V、25V ;
[0035] (4)計算機讀取在不同輸出電壓下靜電計的電荷測量數據并進行處理，共讀取10 次，每次1分鐘；
[0036] (5)返回步驟（2)，改變收集極與高壓極之間的間距，重復步驟⑶至步驟⑷；
[0037] (6)將計算機中采集的數據用EXCEL文件進行存儲。
[0038] 顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精 神和范圍。這樣，倘若對本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其同等技術的范 圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1. 一種外推電離室自動測量系統，其特征在于：包括與外推電離室相連接的靜電計， 所述靜電計的直流電源單元連接外推電離室的電極板，用于為外推電離室供電；所述靜電 計的電荷測量單元連接外推電離室的收集極，用于測量外推電離室的電離電流；靜電計與 用于控制執行測量操作的計算機相連接；所述外推電離室設有極板距離調節裝置，所述極 板距離調節裝置連接PLC控制器，PLC控制器與所述的計算機相連接。
2. 如權利要求1所述的外推電離室自動測量系統，其特征在于：所述的靜電計通過 IEE488通信接口與計算機連接；所述的PLC控制器通過RS485通信接口與計算機連接。
3. 如權利要求1所述的外推電離室自動測量系統，其特征在于：所述的極板距離調節 裝置包括設置在定位滑道上的步進電機，步進電機的轉軸與外推電離室的微分頭之間通過 聯軸器連接，微分頭連接外推電離室的收集極，步進電機與PLC控制器的高速脈沖發生器 連接。
4. 一種權利要求1-3中任意一項所述外推電離室自動測量系統的測量方法，包括如下 步驟： (1) 初始化靜電計的電荷測量功能； (2) 計算機通過PLC控制器控制外推電離室的極板距離調節裝置，調節收集極與高壓 極之間的間距到設定值； (3) 計算機控制靜電計輸出不同的設定電壓到外推電離室的電極板； (4) 計算機讀取在不同輸出電壓下靜電計的電荷測量數據并進行處理； (5) 返回步驟（2)，改變收集極與高壓極之間的間距，重復步驟（3)至步驟（4); (6) 將計算機中采集的數據用EXCEL文件進行存儲。
【文檔編號】G01T1/14GK104122575SQ201410333542
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月14日 優先權日:2014年7月14日
【發明者】王紅玉, 魏可新, 宋明哲, 侯金兵, 高飛 申請人:中國原子能科學研究院
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