цифровое устройство для радиационного контроля окружающей среды

Формула изобретения

ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАДИАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, содержащее таймер, преобразователь напряжения, дешифратор, истолчник питания, индикатор, блок радиационной дозиметрии, состоящий из усилителя, дискриминатора, счетчиков контроля дозы и мощности дозы радиационного излучения и полупроводникового детектора излучения, выход которого подсоединен к первому входу усилителя, выход которого подключен к первому входу дискриминатора, выход которого соединен с входом счетчика контроля дозы и первым входом счетчика контроля мощности дозы радиационного излучения и блок времени, состоящий из генератора импульсов, счетчика времени и кварцевого элемента, первый и второй выводы которого подключены соответственно к первому и второму выводам генератора импульсов, выход которого подключен к входу счетчика времени, первым выходом соединенного с первым входом таймера, а вход генератора импульсов подключен к первому выводу источника питания, второй вывод которого подключен к общей щине, отличающееся тем, что в него введены первый-третий ключи и коммутатор, к первому вхлду которого подсоединен второй выход счетчика времени, первый вывод источника питания соединен с вторым входом коммутатора, третий-пятый входы которого соответственно через первый-третий ключи связаны с вторым выводом источника питания, первый и второй выходы коммутатора подключены соответственно к второму входу таймера и первому входу дешифратора, второй и третий входы и выход которого подсоединены соответственно к выходам счетчика контроля мощности дозы радиационного излучения, счетчика контроля дозы и входу индикатора, выход преобразователя напряжения связан с первым входом полупроводникового детектора излучения, третий выход коммутатора подключен к входу преобразователя напряжения и вторым входам дискриминатора, усилителя и полупроводникового детектора излучения, при этом в качестве индикатора использован цифровой индикатор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам для контроля параметров радиационного излучения, в частности к цифровым устройствам для радиационного контроля окружающей среды, и может применяться в качестве индивидуального средства контроля за радиацией, а также для контроля окружающей среды.

Известно комбинированное устройство цифроаналогового хронометра и радиационного дозиметра, которое состоит из часов и радиационного дозиметра. Устройство содержит корпус с лицевой панелью, блок часов, детектор радиации и блок радиационного контроля. Блок часов помещен в корпус и включает генератор импульсов, соединенный с частотным делителем, и индикатор времени, на который поступают временные импульсы с делителя, размещенный на лицевой панели корпуса. Детектор радиации смонтирован на корпусе или в нем и формирует импульсный сигнал, частота следования импульсов в котором зависит от интенсивности проникающей радиации. Блок радиационного контроля помещен в корпус и содержит электронный счетчик мощности дозы излучения, связанный с детектором и индикатором интенсивности радиации, который смонтирован на лицевой панели корпуса. Делитель блока часов вырабатывает импульсы сброса через определенные временные интервалы, которые поступают на счетчик мощности дозы излучения. Этот счетчик считывает число импульсов с детектора, полученное в заданный интервал времени, и формирует значение интенсивности. Блок радиационного контроля содержит также счетчик дозы облучения, соединенный с детектором и индикатором дозы. Индикатор времени является многоразрядным и содержит процессор, соединенный с цифровым индикатором, или является аналоговым индикатором.

Однако применение в устройстве двух цифровых или одного цифрового, а другого аналогового индикатора для отображения времени и интенсивности радиации усложняет устройство.

Это комбинированное устройство как в указанном выше варианте, так и в другом варианте при одном общем цифровом индикаторе для отображения времени и интенсивности радиации потребляет большое количество электроэнергии, так как используется микропроцессор для обработки и отображения информации.

Кроме того, в режиме работы радиационной дозиметрии потребление электроэнергии возрастает в несколько раз, что резко уменьшает длительность работы всего устройства без замены источника. Так, например, в режиме индикации времени такое комбинированное устройство работает приблизительно 100 ч, а в режиме радиационной дозиметрии около 12 ч, после чего необходимо осуществить замену источника питания.

Целью изобретения является создание цифрового устройства для радиационного контроля окружающей среды, у которого был бы увеличен срок работы без замены источника питания так, чтобы он стал соизмерим со сроком работы аналогичных устройств в режиме индикации времени.

Для этого в цифровом устройстве для радиационного контроля окружающей среды, содержащем блок радиационной дозиметрии, состоящий из полупроводникового детектора излучения, усилителя, дискриминатора, счетчиков контроля дозы и мощности дозы радиационного излучения, и блок времени, состоящий из кварцевого элемента, генератора импульсов и счетчика времени, первый выход которого соединен с входом таймера, а выход таймера подсоединен к входу счетчика контроля мощности дозы, введен коммутатор, и одному входу которого подсоединен второй выход счетчика времени, к другому входу подсоединен источник питания, первый выход коммутатора соединен с цепями питания полупроводникового детектора, усилителя, дискриминатора, счетчиков контроля дозы и мощности дозы, второй выход коммутатора соединен с цепями питания таймера и третий выход коммутатора соединен с входом дешифратора цифровых электронных часов, к которому также подключены выходы счетчиков контроля дозы и мощности дозы радиационного излучения.

Предлагаемое цифровое устройство имеет более простую конструкцию за счет исключения микропроцессора и более экономично. Срок работы такого устройства без замены источника питания в режиме радиационного контроля составляет несколько десятков часов, а в режиме контроля времени десятки тысяч часов.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого цифрового устройства для радиационного контроля; на фиг. 2 функциональная электрическая схема устройства.

Цифровое устройство для радиационного контроля окружающей среды содержит блок 1 (фиг. 1) радиационной дозиметрии и блок 2 времени.

Блок 1 содержит полупроводниковый детектор 3 излучения, подсоединенный к входу 4 усилителя 5, который соединен с входом дискриминатора 6.

К выходу дискриминатора подсоединены входами 7 и 8 счетчик 9 контроля мощности дозы излучения и счетчик 10 контроля дозы излучения соответственно.

Источник 11 питания в виде батареи гальванических элементов подсоединен к детектору 3 через преобразователь 12 напряжения, обеспечивающий также увеличение напряжения источника 11 до требуемой для питания детектора 3 величины.

Блок 2 времени содержит кварцевый элемент 13, генератор 14 импульсов и счетчик 15 времени, к входу 16 которого подсоединен выход генератора 14.

Блоки 1 и 2 связаны коммутатором 17, к входу 18 которого подсоединен один полюс источника 11 питания, а к другому входу подсоединен выход 20 счетчика 15 времени. Один выход коммутатора 17 соединен с входом 19 дешифратора 24, другой выход коммутатора 17 соединен с таймером 21, а третий выход подсоединен к цепи 22 питания блока 1 радиационной дозиметрии.

Цепь 22 питания блока 1 разветвляется на отдельные цепи 25-28, по которым напряжение питания поступает на преобразователь 12, детектор 3, усилитель 5 и дискриминатор 6.

Другой полюс источника 11 подсоединен к входам коммутатора 17 через переключатели 29-31 выбора режима работы.

При этом переключатель 29 подсоединяет выход 20 счетчика 15 времени к дешифратору 24, переключатель 30 подсоединяет источник 11 к таймеру 21, а переключатель 31 подсоединяет источник 11 к цепи 22 питания блока 1.

Таким образом в устройстве появилась возможность использовать один общий цифровой индикатор 32, который принадлежит цифровым электронным часам и к входу 33 индикатора 32 которого через дешифратор 24 подсоединены выходы счетчика 15 времени и счетчиков дозы и мощности дозы излучения.

Счетчик 15 вырабатывает импульсный сигнал низкой частоты, который через дешифратор поступает на индикатор 32.

Один из вариантов коммутатора 17 содержит триггерный счетчик 34 (фиг. 2), к входам которого подсоединены переключатели 29-31, ключи 35-37, подсоединенные к выходам триггерного счетчика 34, и логические элементы ИЛИ 38-41, соединенные последовательно, из которых элемент ИЛИ 38 входами подсоединен к переключателям 29-31, а общая точка 42 элементов ИЛИ 39 и 40 и выход элемента ИЛИ 41 подсоединены к входам триггерного счетчика 34. Ключи 35 и 36 подсоединены к выходам триггерного счетчика 34 непосредственно управляющими входами, а ключ 37 через логический элемент ИЛИ 43.

Преобразователь 12 выполнен на диодах 44-47 и содержит также резистор 48 и конденсаторы 49-53, соединенные так, как показано на фиг. 2.

На выходах счетчиков 9 и 10 включены логические элементы И-ИЛИ 54-57, к выходу каждого из которых подсоединен соответствующий логический элемент ИЛИ 58-61, а выходы элементов ИЛИ 58-61 являются выходом блока 1 (фиг. 1) и подсоединены к дешифратору 24.

Входы 7 и 8 счетчиков 9 и 10 подсоединены к выходу дискриминатора 6 через переключатель 62, управляющий вход которого соединен с логическим элементом И 63, входами соединенным с выходами дискриминатора 6 и таймера 21.

На входе усилителя 5 включена RC-цепь из резистора 64 и конденсатора 65, к общей точке 66 которой подсоединен детектор 3.

Генератор 14 содержит логические элементы И 67-69, соединенные последовательно, и резистор 70, подсоединенный к элементу 68.

Цифровое устройство для радиационного контроля окружающей среды работает следующим образом.

Устройство работает в двух режимах: режим времени и режим радиационной дозиметрии.

В режиме времени переключатель 29 замкнут, а переключатели 30 и 31 разомкнуты. Импульсы напряжения от счетчика 15 поступают по сигналу управления триггерного счетчика 34 через ключ 35 к дешифратора 24. Напряжение питания к генератору 14 и счетчику 15 поступает постоянно. При этом блок 2 работает как цифровые электронные часы и индикатор 32 показывает цифровую информацию о времени, которая поступает со счетчика 15 через дешифратор 24.

В режиме контроля мощности дозы излучения переключатели 29 и 31 разомкнуты, а переключатель 30 замкнут.

Коммутатор 17 установлен в положение, соответствующее режиму контроля мощности дозы излучения, и к таймеру 21 через ключ 36, управляемый счетчиком 34, подключается источник 11. Кроме того, напряжение питания через ключ 37 поступает к блоку 1, т.е. к детектору 3 через преобразователь 12, к усилителю 5, к дискриминатору 6 и к счетчикам 9 и 10.

При взаимодействии заряженных частиц высокой энергии или гамма-квантов с веществом детектора 3 возникают импульсы напряжения, которые усиливаются усилителем 5 и поступают на дискриминатор 6. С помощью дискриминатора 6 формируются импульсы стандартной амплитуды, частота следования которых пропорциональна мощности дозы излучения, поступающие на вход 7 счетчика 9, считывающего число импульсов за определенный период работы таймера 21, поскольку элементом 63 переключатель 62 установлен так, что выход дискриминатора 6 соединен с входом 7 счетчика 9.

По истечении определенного периода времени с таймера 21 поступает сигнал сброса информации с индикатора 32 и установки его в нулевое положение.

Аналогично устройство работает при замыкании переключателя 31, который устанавливает режим контроля дозы излучения. В этом режиме таймер 21 не работает и импульсы с выхода дискриминатора 6 поступают на вход 8 счетчика 10, который переключателем 62 подсоединен к выходу дискриминатора 6.

С выхода счетчиков 9 или 10 импульсы поступают на вход дешифратора 24, с выхода которого на индикатор 32 поступает соответствующая цифровая информация, отображаемая индикатором 32.

Предлагаемое устройство позволяет при помощи одного цифрового индикатора отображать информацию о времени, дозе и мощности дозы излучения, что свидетельствует о достаточно простой его конструкции. Поскольку потребление энергии от источника электронным коммутатором соизмеримо с энергопотреблением других электронных узлов устройства, а микропроцессор в нем отсутствует, возрастает срок работы источника питания, а следовательно, всего устройства до нескольких десятков часов в режиме контроля дозы или мощности дозы излучений и до десятков тысяч часов в режиме контроля времени.

При этом функциональные возможности устройства остаются неизменными по сравнению с известными устройствами.