БЫТОВОЙ ДОЗИМЕТР Российский патент 1994 года по МПК G01T1/02 

Изобретение касается измерения ионизирующих излучений и относится, в частности к устройствам индивидуального дозиметрического контроля.

Известен дозиметр ионизирующего излучения, содержащий сменный детектор излучения, два ключа, источник стабильного тока, два коммутатора, аналого-цифровой преобразователь, вычислительный блок, блок считывания начальных параметров и индикатор. В дозиметре осуществляются учет падений напряжения в местах контактов с выводами сменного детектора излучения, определение падения напряжения на детекторе и корректировка значения дозы излучения.

Недостатком данного дозиметра являются также ограниченные функциональные возможности.

Ближайшим техническим решением (прототипом) к изобретению является индикатор внешнего гамма-излучения "Белла", содержащий детектор, счетчик дешифратора, блок отображения информации, задающий генератор, преобразователь напряжения, блок звуковой сигнализации, блок сброса, блок фильтров питания, переключатель, элемент питания, блок согласования и блокировки.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

Цель достигается тем, что в бытовой дозиметр, содержащий детектор, счетчик, дешифратор, блок отображения информации, задающий генератор, блок умножения, блок звуковой сигнализации, блок сброса, блок фильтров питания, переключатель, источник питания, генератор с самовозбуждением, блок согласования и блокировки, введены схема соединений, блок логики, блок переполнения и разряда источника питания, блок обратной связи. Блок согласования и блокировки дополнительно позволяет усиливать сигнал в соответствии с электрическими параметрами схемы счетчика дешифратора; задающий генератор дополнительно выдает частоты, необходимые для работы схемы в режиме гамма- и бета-измерений; генератор с самовозбуждением дополнительно обеспечивает стабилизацию высокого напряжения путем разряда конденсаторов блока умножителя под нагрузкой детектора и резисторов делителя блока обратной связи: выход детектора соединен последовательно с первым входом блока отображения информации через первые входы блока согласования и блокировки счетчика дешифратора, второй выход счетчика дешифратора подключен к первому входу блока переполнения и разряда батареи, управляющий сигнал с выхода которого подключен к третьему входу блока звуковой сигнализации, а второй - к второму входу блока отображения информации; переключатель режима подключен к первому входу задающего генератора, а переключатель диапазона - к четвертому входу блока логики, при этом выход задающего генератора подключен к третьему входу блока логики, первый выход которого подключен к третьему входу блока согласования и блокировки, второй - к первому входу блока звуковой сигнализации, а третий - к первому входу блока сброса, выход которого соединен с первым входом блока логики и третьим входом счетчика дешифратора; первый выход блока обработки связи соединен с первым входом генератора с самовозбуждением, а второй вход - с третьим входом блока переполнения и разряда батареи, выход генератора с самовозбуждением подключен к блоку умножителя, выход которого подключен к входу детектора и первому входу блока обратной связи; от источника питания через переключатель и блок фильтров питания напряжение подключено к вторым входам блоков сброса, обратной связи, согласования и блокировки, логики, звуковой сигнализации, переполнения и разряда источника питания, генератора с самовозбуждением, задающего генератора, счетчика дешифратора.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого дозиметра.

Бытовой дозиметр содержит детектор 1, блок 2 согласования и блокировки, счетчик 3, блок 4 отображения информации, задающий генератор 5, переключатель 12 режимов, переключатель 13 диапазонов, блок 17 обратной связи, генератор 6 с самовозбуждением, умножитель 7, блок 8 звуковой сигнализации, блок 9 сброса, блок 10 фильтров, переключатель 11 (включение) питания, источник 14 питания, делитель 15, блок 16 переполнения и разряда источника питания.

Дозиметр работает следующим образом.

Импульсы с детектора 1 поступают на блок 2 согласования и блокировки , где усиливаются и согласовываются с электрическими параметрами счетчика 3. Импульсы в счетчике 3 накапливаются и преобразуются в логический сигнал, который индицируется в блоке 4 отображения информации, а с второго выхода счетчика 3 сигнал переполнения счетчика поступает на первый вход блока 16 переполнения и разряда источника питания. Длительность измерения определяется задающим генератором 5 и делителем 15. Задающий генератор 5 имеет две времязадающие цепи, определяющие гамма- или бета-режим измерения в зависимости от положения переключателя 12. Диапазон измерения "х1" и "х10" определяется положением переключателя 13. Фиксация показаний измерений осуществляется блоком 2 согласования и блокировки. С выхода делителя 15 через блок 9 сброса осуществляется сброс схемы в исходное состояние. Звуковой сигнал вырабатывается блоком 8 звуковой сигнализации при окончании измерения и поступлении сигнала от делителя 15, а также при поступлении сигнала от блока 16 переполнения и разряде источника питания, который вырабатывает управляющий сигнал на первом выходе при переполнении счетчика 3 и разряде источника 14 питания. Питание детектора 1 осуществляется высоким напряжением постоянного тока 400 В, которое вырабатывают и стабилизируют блок 17 обратной связи, генератор 6 с самовозбуждением, умножитель 7. Генератор 6 с самовозбуждением вырабатывает импульсы, необходимые для работы умножителя 7, и модулирует частоту следования импульсов в зависимости от управляющих сигналов, поступающих на первый вход блока 6.

При понижении высокого напряжения питания детектора 1, причиной которого является разряд источника 14 питания, происходит прекращение генерации управляющих импульсов с второго выхода блока 17 обратной связи на третий вход блока переполнения и разряда источника 14 питания.

Напряжение в схему устройства подается 9 В от элемента 14 питания включением переключателя 11, при этом подавление помех по цепи питания осуществляется блоком 10 фильтров.

Назначение и конкретное выполнение блоков устройства.

Блок 2 согласования и блокировки усиливает и нормализует выходной сигнал с детектора 1 и блокирует прохождение выходных сигналов его на счетчик 3 в момент индикации показаний дозиметра без их изменения.

Счетчик 3 подсчитывает количество импульсов с детектора 1 через блок 2 согласования и блокировки и преобразует их в сигнал для индикации в блоке 4 отображения информации. Блок 4 отображения информации индицирует информацию счетчика 3 и блока 16 переполнения и разряда источника питания.

Задающий генератор 5 вырабатывает частоту следования импульсов для режимов "Гамма" и "Бета".

Делитель 15 осуществляет деление частоты задающего генератора и образует временной интервал измерения "х1" и "х10"; создает временной интервал в индикации показаний дозиметра; управляет блоком 2 согласования и блокировки, блоком 8 звуковой изоляции и блоком 9 сброса.

Блок 17 обратной связи осуществляет стабилизацию высокого напряжения на детекторе 1 путем подачи управляющего сигнала на генератор 6 с самовозбуждением. При нормальной работе генератора 6 с самовозбуждением и умножителя 7 на вход детектора 1 цепи обратной связи поступает напряжение питания детектора 1 - 400 В, которое имеет небольшую пульсацию за счет разряда конденсаторов 7 умножения под нагрузкой детектора 1 и резисторов делителя блока 17 обратной связи. Делитель 15 подобран так, что на затворе транзистора пульсация потенциала проходит термостабильную точку U_{отсечки}, а нагрузкой транзистора в цепи стока является высокоомное сопротивление, поэтому транзистор переходит из закрытого состояния при U_закр > >U_отс, в насыщение при U_закр > U_отс, т.е. работает в режиме транзисторного ключа.

Усилителем пульсирующего сигнала стока транзистора является транзистор на входе генератора с самовозбуждением, который усиливает слабые токи каскада транзистора блока 17 обратной связи и исключает влияние нагрузочной RC-цепи на каскад этого транзистора.

При понижении высокого напряжения питания детектора 1 ниже 400 В транзистор блока 17 обратной связи открывается, из-за пониженного питания генератор 6 с самовозбуждением не способен повысить напряжение питания детектора 1 до > 400 В. Пульсации транзистора блока 17 прекращаются, транзисторный ключ-усилитель переходит в закрытое состояние. Напряжение на конденсаторе RC-цепи блока 16 переполнения и разряда источника питания увеличивается до напряжения источника питания, что является управляющим сигналом для высвечивания индикации разряда источника питания на блоке 16.

Генератор 6 с самовозбуждением вырабатывает импульс для питания умножителя 7, изменяя их скважность в зависимости от управляющего сигнала блока 17 обратной связи.

Блок 8 звуковой сигнализации вырабатывает кратковременный звуковой сигнал по окончании цикла измерений, при поступлении управляющего сигнала от делителя 15. Выдает непрерывный звуковой сигнал при поступлении управляющего сигнала с блока 16 переполнения и разряда источника питания.

Блок 16 переполнения и разряда источника питания подает с первого выхода на третий вход блока 8 звуковой сигнализации управляющий сигнал при переполнении счетчика 3 и разряде источника 14 питания, а также вырабатывает управляющий сигнал на второй вход блока 4 отображения информации для индикации светового сигнала точек на блоке 4 при разряде источника 14 питания.

Блок сброса осуществляет возврат схемы в исходное положение по окончании цикла измерения, переводит в исходное состояние счетчик 3 и делитель 15.

Блок 10 фильтров осуществляет подавление помех высокой и низкой частот по цепи питания.

Бытовой дозиметр позволяет населению измерять радиоактивную загрязненность продуктов питания, воды, одежды, окружающей среды. Измерение производится в широком диапазоне энергии ионизирующего излучения от 100 кэВ до 1,2 мэВ по бета- и гамма-излучением, причем таких изотопов, как Cs137, Sr90. Схемное решение и конструкция дозиметра позволяют в течение 4 с получить информацию о радиационном состоянии окружающей среды.

Использование: при измерении ионизирующих излучений, в частности как устройство индивидуального дозиметрического контроля. Сущность: для расширения функциональных возможностей в бытовой дозиметр, содержащий детектор, блок согласований и блокировки, счетчик дешифратора, блок отображения информации, задающей генератор, генератор с самовозбуждением, блок умножителя, блок звуковой сигнализации, блок сброса, блок фильтров, переключатели, источник питания, введены схема соединений, блок логики, блок переполнения и разряда элемента питания, блок обратной связи. 1 ил.

БЫТОВОЙ ДОЗИМЕТР, содержащий детектор, блок согласования и блокировки, счетчик, блок отображения информации, задающий генератор, генератор с самовозбуждением, умножитель, блок звуковой сигнализации, блок сброса, блок фильтров, переключатель питания, переключатель режимов и источник питания, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены делитель, блок переполнения и разряда элемента питания, блок обработкой связи, выход детектора соединен с первым входом блока согласования и блокировки, выход, второй и третий входы которого соответственно подключены к первому входу счетчика, к первому выходу делителя и к первому выходу переключателя питания, соединенного вторым выходом и входом соответственно с блоком фильтров и выходом источника питания, первый и второй выходы счетчика подключены соответственно к первым входам блока отображения информации и блока переполнения и разряда элемента питания, первый и второй выходы, а также второй и третий входы которого подсоединены соответственно к первому входу блока звуковой сигнализации, второму входу блока отображения информации, первому выходу переключателя питания и к первому выходу блока обратной связи, второй выход которого подсоединен к первому входу генератора с самовозбуждением, связанного выходом с умножителем, выход которого подключен к входу детектора и первому входу блока обратной связи, второй вход которого связан с выходом переключателя питания первыми входами делителя, задающего генератора и блока сброса и вторыми входами генератора с самовозбуждением, счетчика и блока звуковой сигнализации, связанного третьим входом с вторым выходом делителя, третий выход, а также второй третий и четвертый вход которого соответственно подключены к второму входу блока сброса, к его выходу, выходу переключателя диапазонов и выходу задающего генератора, второй вход которого связан с выходом переключателя режимов, при этом выход блока сброса подключен к третьему входу счетчика.