基于蓝牙无线网络的数字化智能核探测计数装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于蓝牙无线通信网络的数字化智能核探测计数装置，主要包括中央处理器单元、信号输入处理单元、液晶显示与键盘接口单元、ＵＳＢ接口单元、蓝牙通信单元、日历时间单元、声光报警单元和供配电管理单元。中央处理器单元采用单片机实现，作为整个装置的控制核心，单片机通过其输入输出端口与其它各单元进行连接，并对其它各单元的信息进行管理和控制。本发明专利技术的核探测计数装置定时和计数精度高，系统可靠性高，实现了友好的用户交互功能，通过蓝牙网络实现了多点同时同步无线组网测量，该装置结构紧凑、轻便，方便携带，适合于移动测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种核採测计数装置，具体地说，是指一种基于蓝牙无线网络的数字化智能 核探测计数装置。
技术介绍
核探测计数装置是核测量中的基本测量装置，主要用来确定与某些基本物理量(如源强、 转换几率、反应截面等)相关的脉冲计数频率。它配合a、 p、 Y等探头，可进行放射性活度、 剂量等测量。核探测计数装置一般包含高压电源模块、低压电源模块、线性放大器模块、单 道脉冲幅度分析模块和定标模块。高、低压电源模块供给核辐射探测器和其它模块所需的电 源，线性放大器模块对核辐射探测器的输出信号进行放大，脉冲幅度分析模块对放大后的信 号实现脉冲幅度分析，并输出脉冲幅度在上、下甄别阈电压之间的输入信号的整形信号，定 标模块对其进行计数，上、下甄别阈电压之差为道宽电压，通过以道宽电压为间隔连续变化 上、下甄别阈电压进行测量，可以测得输入信号的脉冲幅度分布谱，完成单道脉冲幅度分析 功能。若将放大后的信号直接输入定标模块，可测得脉冲总计数，实现定标计数功能。传统 的核探测计数装置一般采用分立元件或小规模集成电路搭建，测量时上、下甄别阈电压需由 人工调节电位器改变其大小，影响道宽的一致性和各道的定位精度，操作麻烦，核探测计数 装置计数时不能实现无人监控、多次重复测量及保存数据，使用不方便，并且体积大、造价 高。另一方面，由于核辐射环境一般会对人体健康带来一定的影响，特别是对于辐射较强的 场合，更有必要对原有系统进行改进，使现场测试人员能够尽可能远离测试环境。与此同时， 由于核探测计数装置的探头可测量的面积有限，若想同时对一定范围内的核辐射进行测量和 监控，这时便要求核探测计数装置可实现多点同时同步测量。然而，目前还没有相关的文献 或产品对该问题提出解决方案。专利技术 内 容本专利技术为了解决传统核探测计数装置计数和定时精度低、系统可互操作性差，无法实现远离 测试环境的实时测量及多点同时同步测量的缺陷，提供一种基于蓝牙无线网络的数字化智能 核探测计数装置，采用先进的高性能单片机作为中央处理单元，结合硬件门控电路实现了高 精度的定时计数功能；采用高集成蓝牙通信单元实现蓝牙无线通信，解决了核探测计数装置 的远程实时测量及多点同时同步测量的问题；釆用蜂鸣器和LED指示灯构成声光报警单元，实现自动声光报警功能；具备液晶、键盘和USB接口实现了友好的人机交互界面；利用可 编程增益放大器实现了输入信号的自适应增益放大。为实现上述的目的，本专利技术采用的技术方案如下 一种基于蓝牙无线网络的数字化智能核探测计数装置，主要包括中央处理器单元、信号输 入处理单元、液晶显示与键盘接口单元、USB接口单元、蓝牙通信单元、日历时间单元、声 光报警单元和供配电管理单元。中央处理器单元釆用单片机实现，作为整个装置的控制核心，单片机通过其输入输出端 口与其它各单元进行连接，并对其它各单元的信息进行管理和控制。信号输入处理单元由可编程增益放大器、甄别电路、脉冲成形电路、反符合电路、阈值 调整电路和门控电路组成，所述的可编程增益放大器对来自探头的输入信号进行自适应放大， 放大后的模拟信号将由单片机的A/D采集端口进行采样，单片机根据采样值自适应调节可编程放大器的放大倍数，也可以通过手动设置放大倍数，最终可编程增益放大器将输入信号放 大到适当的幅度。甄别电路采用工业级比较器芯片构成，放大后的信号经过甄别电路可以得 到TTL电平的高低电平信号，通过脉冲成形电路将甄别电路得到的TTL电平信号成形为单 片机可以计数的脉冲信号，反符合电路将上、下甄别电路得到的信号进行符合，若信号幅度 处于上、下甄别阈电压之间，则将成形后的脉冲信号通过门控电路送到单片机的计数器端口 进行计数，完成核定标计数功能；另外，通过阈值调整电路可由单片机精确调节甄别电路的 阈值比较电压，上、下甄别阈电压之差为道宽电压，通过以道宽电压为间隔连续变化上、下 甄别阈电压进行测量，可以测得输入信号的脉冲幅度分布谱，完成脉冲幅度分析功能。液晶显示与键盘接口单元实现核探测计数装置与用户之间的信息交互。液晶显示连接到 单片机的地址/数据总线，键盘连接到单片机的1/Q端口，由单片机程序控制，以用户菜单 形式显示测量条件和测量结果，用户可通过键盘输入选择各级菜单，设置测量条件和控制测 量过程的启停。USB接口单元连接到单片机的地址/数据总线，通过片选信号使能USB芯片。USB接 口单元可工作于主、从两种模式，工作在主模式时作为U盘存储设备的主机，可以将测量结 果以文件系统的格式存储到U盘移动存储设备中；工作在从模式时作为PC机的从设备，可 实现与PC机的实时数据通信，包括测量结果的监控和测量条件的设置。蓝牙通信单元实现测量结果和测量条件的远距离无线监控，同时能够实现与其它核探测 计数装置进行组网并将结果发送到监控终端上，解决了远程实时测量及多点同时同步测量的 问题。为提高系统可靠性，本专利技术采用高集成的蓝牙通信模块实现蓝牙无线数据传输，模块 通过标准的串行接口与单片机连接。日历时间单元为整个系统提供日历时间功能，为测量结果提供时间和日期标志，并带有可充电的纽扣电池，保证时钟能够持续运行。声光报警单元采用蜂鸣器和LED指示灯构成，通过单片机的I/0 口进行控制，实现自动声光报警，对报警频率进行设置，随着计数频率超过报警频率的幅度大小自动发出不同频 率的报警声音和报警指示，直观感知计数脉冲频率。供配电管理单元为系统各单元供电，系统电源分为低压电源和高压电源，低压电源包括 供给单片机及其外围芯片的3.3V电源，供给液晶显示模块的5V电源，供给信号输入处理单 元的± 12V电源和供给探头的12V低压工作电源。高压电源主要为探头的光电倍增管提供工 作电源，针对不同探头，高压范围不同，由于光电倍增管的输出信号容易受到所加电压的波 动的影响，所以高压模块的电压一定要有很好的稳定性、较小的纹波、漂移和温度系数，为 保证高压的稳定性并实现0-1500V可调，本专利技术采用进口正电压输出的高压电源模块与光 电倍增管配合使用，其突出的特点是高稳定性、高压输出无过冲、纹波和漂移系数小、电 阻/电压调整、结构紧凑。该高压模块包括12V电源输入端、0-1500V高压输出端、0-5V 高压调节端和地线。通过单片机控制0-5V的高压调节端实现0-1500V的高压输出，输出响 应时间200ms，纹波30mVp-p，温度系数土0.03/。C，能够满足探头的光电倍增管对高压 的要求。为了达到便携设计和可移动测量的要求，本专利技术采用4节锂电池串联为系统供电， 并通过单片机对整个装置的电源进行严格管理，当处于非测量模式时将关断不工作单元的电 源，节省电能损耗。本专利技术具有电路简单，结构紧凑，携带和移动测量方便，能够远距离实时获取测量结果 和设置测量条件，性能稳定，智能程度和测量精度高，人机交互性好等优点。与现有技术相 比，本专利技术还具有如下优点1、 充分利用了单片机控制技术实现系统的高智能化，基于可编程增益放大器及信号幅度的测 量自适应调节输入信号的放大倍数，可对不同探头的输出信号进行自动处理；实现自动声光 报警，对报警频率进行设置，随着计数频率超过报警频率的幅度大小自动发出不同频率的报 警声音和报警指示，直观感知计数脉冲频率；阈值及高压输出由单片机控制实现自动精确本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于蓝牙无线网络的数字化智能核探测计数装置，其特征在于：主要包括中央处理器单元、信号输入处理单元、液晶显示与键盘接口单元、ＵＳＢ接口单元、蓝牙通信单元、日历时间单元、声光报警单元和供配电管理单元；中央处理器单元采用单片机实现，作为整个装置的控制核心，单片机通过其输入输出端口与信号输入处理单元连接，控制信号输入处理单元的信号处理过程，并采集信号输入处理单元的脉冲输出信号；　中央处理器单元与液晶显示及键盘接口单元连接，实现核探测计数装置与用户之间的信息交互；　中央处理 器单元与ＵＳＢ接口单元连接，自动识别主／从工作模式，实现将测量结果存入Ｕ盘设备或与上位机进行通信；　中央处理器单元与蓝牙通信单元连接，实现测量结果和测量条件的远距离无线监控，同时实现与其它核探测计数装置进行组网并将结果发送到监控终端上 ；　中央处理器单元与日历时间单元连接，实现整个系统的日历时间功能，为测量结果提供时间和日期标志；　中央处理单元与声光报警单元连接，实现实时测量计数脉冲越限的自动声光报警功能；　中央处理器单元与供配电管理单元连接，实现对锂电 池的充电管理，同时切断不工作单元模块的供电，提高电池续航能力。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董朝阳，徐利杰，王青，陈宇，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]