專利名稱：γ射線測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于煉油塔設(shè)備故障診斷、混相密度測量以及射線頻譜測量的γ射線測試儀。
目前，在工業(yè)生產(chǎn)中使用γ射線測試和檢測已有報道，所使用的儀器有固定式和移動式，功能有單獨測量射線強度或單獨測量射線頻譜的儀器。這些儀器功能上單一，體積大，使用不便。例如，在測量射線強度之前，需要進行預先設(shè)定，如選好射線的單能峰值，上下閾值或閾值和道寬，這給作業(yè)帶來難度，一般未經(jīng)專業(yè)訓練的用戶很難調(diào)好測量儀器；在檢測煉廠塔設(shè)備故障時現(xiàn)場使用220伏的交流電，要經(jīng)過繁雜的審批程序；在煉油塔設(shè)備使用這些儀器時往往要求其在設(shè)備上處于不同位置、角度，儀器的體積和便攜性決定其能否在工業(yè)上應(yīng)用。目前，這些儀器為與計算機聯(lián)機，都使用了擴展機箱，使用了擴展機箱，給攜帶和移動帶來不便。
本發(fā)明目的是提供一種多功能、體積小、便攜性好、顯示直觀的用于煉油塔設(shè)備故障診斷、混相密度測量以及射線頻譜測量的Γ射線測試儀。
本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)γ射線測試儀由線性放大器(1)、幅度選擇器(2)、A/D轉(zhuǎn)換器(3)、計數(shù)器(4)、微機接口(5)、DC/DC變換器(6)、高壓模塊(7)充電器(8)、蓄電池(9)、頻率計(10)、電壓表(11)和琴鍵開關(guān)(12，13)組成，線性放大器(1)的輸入端連接探頭，輸出端連接幅度選擇器(2)，幅度選擇器(2)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器(3)、頻率計(10)、計數(shù)器(4)，計數(shù)器(4)輸出端經(jīng)微機接口(5)連接微機，A/D轉(zhuǎn)換器(3)輸出端也經(jīng)計算機接口(5)連接微機，蓄電池(9)連接DC/DC變換器(6)輸出多路直流電源，DC/DC變換器(6)輸出的其中一路直流電源連接高壓模塊(7)，高壓模塊(7)把低電壓轉(zhuǎn)換為高電壓，接通探頭，蓄電池(9)連接充電器(8)。
本發(fā)明還通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)線性放大器(1)、幅度選擇器(2)、A/D轉(zhuǎn)換器(3)、計數(shù)器(4)、微機接口(5)、DC/DC變換器(6)、高壓模塊(7)和充電器(8)安裝在同一塊線路板上。
蓄電池(9)固定在線路板旁邊，頻率計(10)和電壓表(11)琴鍵開關(guān)(12，13)安裝在面板上。
電壓表(11)連接琴鍵開關(guān)(12)，琴鍵開關(guān)(12)連接切換高壓電壓或下閾值或蓄電池電壓。
頻率計(10)連接琴鍵開關(guān)(13)，琴鍵開關(guān)(13)連接計數(shù)器，切換顯示不同時間段內(nèi)時平均信號頻率。
本發(fā)明幅度選擇器(2)由兩片高速比較器(710)、兩個D型觸發(fā)器、異或門組成，信號輸入端(A)連接比較器(710)+輸入端，比較器(710)-輸入端連接上閾或下閾，上閾和下閾值可分別通過電位器來調(diào)節(jié)，比較器(710)輸出端與D型觸發(fā)器CP觸發(fā)端連接，D型觸發(fā)器D端和Q端與異或門輸入端連接，異或門輸出端與頻率計(10)連接。
異或門輸出的脈沖數(shù)是A點輸入信號脈沖幅值介于上下閾值之間脈沖數(shù)的一半。
本發(fā)明A/D轉(zhuǎn)換器(3)由由緩沖器、開關(guān)(CD4051)、D型觸發(fā)器、A/D芯片(CA3318)組成，信號從輸入端(A)連接緩沖器+輸入端，緩沖器輸出端經(jīng)過一個快速二極管連接開關(guān)(CD4051)的輸入端，開關(guān)(CD4051)輸出端連接另一緩沖器+輸入端，緩沖器+輸入端和地之間還連接一電容，此緩沖器輸出端連接A/D芯片(CA3318)，A/D芯片(CA3318)和開關(guān)(CD4051)的控制輸入端連接D型觸發(fā)器Q輸出端，D型觸發(fā)器CP觸發(fā)端連接下閾比較器輸出端，D端和 端連接計算機的控制輸出端。
A/D轉(zhuǎn)換器(3)對脈沖幅值大于下閾的數(shù)值進行采集，幅值的大小反映γ粒子的能量。
本發(fā)明微機接口(5)由地址譯碼器、數(shù)據(jù)鎖存器、數(shù)據(jù)緩沖器組成，采用與計算機打印口聯(lián)機方式，從計算機的打印口地址378H輸出8路數(shù)字信號OD0～OD7，其中OD4～OD7四路數(shù)字信號輸入到地址譯碼器，地址379H輸入5路數(shù)字信號ID3～ID7，鎖存器允許4路數(shù)字信號OD0～OD3輸出，一個緩沖器允許4路數(shù)字信號ID4～ID7輸入。
本發(fā)明使用了4個數(shù)據(jù)鎖存器，12個數(shù)據(jù)緩沖器，用3片74393組成24位做計數(shù)器。
本發(fā)明頻率計(10)采用液晶顯示屏(17)、分頻器(14)、晶體振蕩器、琴鍵開關(guān)(13)、計數(shù)器(16)、二進制計數(shù)器(15)組成，射線脈沖信號進入二進制計數(shù)器(15)進行分頻，晶體振蕩器產(chǎn)生的時間脈沖信號進入分頻器(14)分頻，信號分頻和時間分頻連接到琴鍵開關(guān)(13)，可選擇4、8、16信號和時間分頻或者其它分頻，選擇后信號輸入到計數(shù)器(16)，在設(shè)定時間內(nèi)計數(shù)完畢后，更新顯示屏(17)平均頻率并立即重復進行下一次的計數(shù)測量。
本發(fā)明


如下
圖1為γ射線測試儀儀表結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為γ射線測試儀幅度選擇器電路示意圖；圖3為γ射線測試儀A/D轉(zhuǎn)換器電路示意圖；圖4為γ射線測試儀微機接口電路示意圖；圖5為γ射線測試儀頻率計電路示意圖。
以下結(jié)合附圖詳述實施例。
本發(fā)明來自探頭的信號經(jīng)過線性放大器(1)后進入幅度選擇器(2)或者A/D轉(zhuǎn)換器(3)，經(jīng)過幅度選擇器(2)后的信號可由頻率計(10)進行頻率測量并顯示測量結(jié)果，也可以通過計數(shù)器(4)進行計數(shù)、計數(shù)結(jié)果經(jīng)微機接口(5)輸入到計算機。A/D轉(zhuǎn)換器(3)轉(zhuǎn)換結(jié)果也經(jīng)過微機接口(5)輸入到計算機。單一電壓的蓄電池(9)通過DC/DC變換器(6)獲得多路直流電源，高壓模塊(7)把低電壓轉(zhuǎn)換為高電壓，其輸出的電壓值可控，此高壓提供給探頭。當蓄電池(9)電量不足時，可通過充電器(8)進行充電。電壓表(11)通過琴鍵開關(guān)(12)切換可顯示高壓電壓、下閾值或蓄電池電壓。頻率計(10)通過琴鍵開關(guān)(13)切換可顯示不同時間段內(nèi)時平均信號頻率。
本發(fā)明幅度選擇器電路中，經(jīng)過線性放大后的信號輸入到A，上、下閾值可通過電位器進行調(diào)節(jié)。在本電路中采用了兩片高速比較器(型號710)。
當脈沖信號的幅值小于下閾時，兩比較器的輸出電平不變(處于低電平)，D型觸發(fā)器的輸出電平(即B、C兩點處的電平)也不變，使得異或門的輸出電平不變。當脈沖信號的幅值大于上閾時，A點信號就能大于閾值(即上或下閾值)，相應(yīng)的比較器將輸出高電平，因此A點的一個脈沖信號變化，在兩比較器也將產(chǎn)生一個相應(yīng)的一個脈沖信號。這兩個脈沖信號分別觸發(fā)兩個D型觸發(fā)器，使得兩D型觸發(fā)器的輸出電平(即B、C兩點處的電平)都發(fā)生變化，即脈沖之前與脈沖之后的電平剛好相反，原來是高電平的變?yōu)榈碗娖?，原來是低電平的變?yōu)楦唠娖?。由于B、C兩點的電平是同時變化的，因此異或門的輸出電平還是保持不變。當脈沖信號的幅值大于下閾，但是小于上閾時，原理同上，A點的一個脈沖變化，將使B點的電平發(fā)生變化，但是C點電平維持不變，使得異或門的輸出電平發(fā)生變化。
從上可知，當脈沖信號的幅值小于下閾或大于上閾時，A點的一個脈沖變化不能夠使異或門的輸出電平發(fā)生變化。當脈沖信號的幅值大于下閾且小于上閾時，A點的一個脈沖變化使異或門的輸出電平發(fā)生變化。因此在異或門輸出的脈沖數(shù)正好是A點信號脈沖幅值介于上下閾值之間脈沖數(shù)的一半。
本發(fā)明A/D轉(zhuǎn)換器是使模擬脈沖信號的幅值轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，它只能對脈沖幅值大于下閾的數(shù)值進行采集。幅值的大小反映了γ粒子的能量。
本發(fā)明脈沖幅值A(chǔ)/D轉(zhuǎn)換電路，當計算機發(fā)出開始采樣命令(高電平)時，此時D型觸發(fā)器的輸出Q電平為低電平，使開關(guān)(CD4051)打開，來自線性放大后的信號將對電容快速充電，當一個幅值大于下閾的脈沖來到時，使下閾比較器的輸出端也相應(yīng)產(chǎn)生一個脈沖，此脈沖觸發(fā)D型觸發(fā)器，使得觸發(fā)器的輸出Q電平變?yōu)楦唠娖?，使開關(guān)CD4051關(guān)閉，并啟動A/D轉(zhuǎn)換，此時電容兩端的電壓值就是相應(yīng)脈沖的幅值。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果即為幅值。
本發(fā)明為了便于與任何計算機聯(lián)機，采用了與計算機打印口(打印口是標準接口)聯(lián)機的微機接口，使得在現(xiàn)場可使用便攜式計算機，不需要擴展機箱。從計算機的打印口可在地址378H輸出8路數(shù)字信號(OD0～OD7)，在地址379H輸入輸入5路數(shù)字信號(ID3～ID7)。
OD4～OD7四路數(shù)字信號輸入到地址譯碼器，地址譯碼器由兩片74138芯片構(gòu)成，可得到16個地址代碼，此地址代碼再控制數(shù)據(jù)鎖存器(74373)或數(shù)據(jù)緩沖器(74244)的動作。每個地址代碼只控制一個數(shù)據(jù)鎖存器和緩沖器，一個鎖存器允許4路數(shù)字信號OD0～OD3輸出，一個緩沖器允許4路數(shù)字信號ID4～ID7輸入。本發(fā)明使用了4個地址代碼用于控制4個數(shù)據(jù)鎖存器，其余12個用于控制12個數(shù)據(jù)緩沖器。
一個數(shù)據(jù)鎖存器輸出的3路數(shù)字信號分別用于控制計數(shù)器(4)的清零、計數(shù)脈沖頻率信號的有效性、A/D轉(zhuǎn)換的動作，另1路數(shù)字信號空余。一個數(shù)據(jù)鎖存器的信號用于控制移動裝置中的步進電機。還有兩個數(shù)據(jù)鎖存器空余。
本發(fā)明采用8位高速A/D轉(zhuǎn)換器(用C A3318)，占用了2個數(shù)據(jù)緩沖器。計數(shù)器(由3片74393組成)是24位，因此計數(shù)器占用了6個數(shù)據(jù)緩沖器。其余4個數(shù)據(jù)緩沖器空余。
本發(fā)明頻率計采用液晶顯示，以延長電池的使用時間。
晶體振蕩器產(chǎn)生一個均勻脈沖信號，經(jīng)分頻器(14)可得到4秒、8秒、16秒等的時間分頻，待測脈沖信號經(jīng)二進制計數(shù)器(15)得到4、8、16等信號分頻。時間分頻和信號分頻連接到琴鍵開關(guān)(13)，可選擇4、8、16等時間和信號分頻中任一種。選擇后信號輸入到計數(shù)器(16)進行計數(shù)，時間長度為選擇后的時間。在設(shè)定時間內(nèi)計數(shù)完畢后，立即更新顯示屏(17)，并且計數(shù)器重復進行下一個頻率計數(shù)。因此顯示屏顯示的數(shù)就是設(shè)定時間段內(nèi)的時平均頻率。
本發(fā)明效果和優(yōu)點如下
1.將測量射線強度的功能和多道脈沖幅度儀結(jié)合起來。由于本發(fā)明有測量射線信號脈沖幅度的功能，即可以測量射線頻譜，使得在測量射線強度時，即使未經(jīng)專業(yè)訓練的用戶都能很容易調(diào)好測量儀器。
2.針對檢測煉廠塔設(shè)備故障，本發(fā)明加強了儀器的便攜性，儀器的體積縮小為290×190×100mm，把線性放大器、幅度選擇器、A/D轉(zhuǎn)換器、響應(yīng)頻率較高的計數(shù)器、高低壓電源和微機接口安裝在同一塊線路板上。
3.將微機接口與計算機的打印口相連，不但使儀器與計算機容易聯(lián)機，而且避免了在使用便攜計算機時還要用擴展機箱。
4.儀器采用了蓄電池供電，避免了在現(xiàn)場使用220伏的交流電，表頭全部采用液晶顯示，所有元件選用都按省電方式處理，整機耗電極小。
5.儀器可測量某一時間段內(nèi)的脈沖信號平均頻率，測量時間段可調(diào)。
6.儀器安裝了頻率計，因此它可不與計算機連接，單獨進行射線強度的測量。
權(quán)利要求
1.γ射線測試儀由探頭、線性放大器(1)、幅度選擇器(2)、A/D轉(zhuǎn)換器(3)、計數(shù)器(4)、微機接口(5)、DC/DC變換器(6)、高壓模塊(7)充電器(8)、蓄電池(9)、頻率計(10)、電壓表(11)和琴鍵開關(guān)(12，13)組成，其特征在于線性放大器(1)的輸入端連接探頭，輸出端連接幅度選擇器(2)，幅度選擇器(2)輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器(3)、頻率計(10)、計數(shù)器(4)，計數(shù)器(4)輸出端經(jīng)微機接口(5)連接微機，A/D轉(zhuǎn)換器(3)輸出端也經(jīng)微機接口(5)連接微機，蓄電池(9)連接DC/DC變換器(6)輸出多路直流電源，DC/DC變換器(6)輸出的其中一路直流電源連接高壓模塊(7)，高壓模塊(7)把低電壓轉(zhuǎn)換為高電壓，接通探頭，蓄電池(9)連接充電器(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的γ射線測試儀，其特征在于線性放大器(1)、幅度選擇器(2)、A/D轉(zhuǎn)換器(3)、計數(shù)器(4)、微機接口(5)、DC/DC換器(6)、高壓模塊(7)和充電器(8)安裝在同一塊線路板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的γ射線測試儀，其特征在于蓄電池(9)固定在線路板旁邊，頻率計(10)和電壓表(11)琴鍵開關(guān)(12，13)安裝在面板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的γ射線測試儀，其特征在于電壓表(11)連接琴鍵開關(guān)(12)，琴鍵開關(guān)(12)連接高壓電壓或下閾值或蓄電池電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的γ射線測試儀，其特征在于頻率計(10)連接琴鍵開關(guān)(13)，琴鍵開關(guān)(13)連接計數(shù)器，切換顯示不同時間段內(nèi)時平均信號頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的γ射線測試儀，其特征在于幅度選擇器(2)由兩片高速比較器(710)、兩個D型觸發(fā)器、異或門組成，信號輸入端(A)連接比較器(710)+輸入端，比較器(710)-輸入端連接上閾或下閾，上閾和下閾值可分別通過電位器來調(diào)節(jié)，比較器(710)輸出端與D型觸發(fā)器CP觸發(fā)端連接，D型觸發(fā)器D端和Q端與異或門輸入端連接，異或門輸出端與頻率計(10)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、6所述的γ射線測試儀，其特征在于異或門輸出的脈沖數(shù)是A點輸入信號脈沖幅值介于上下閾值之間脈沖數(shù)的一半。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的γ射線測試儀，其特征在于A/D轉(zhuǎn)換器(3)由緩沖器、開關(guān)(CD4051)、D型觸發(fā)器、A/D芯片(CA 3318)組成，信號從輸入端(A)連接緩沖器+輸入端，緩沖器輸出端經(jīng)過一個快速二極管連接開關(guān)(CD4051)的輸入端，開關(guān)(CD4051)輸出端連接另一緩沖器+輸入端，緩沖器+輸入端和地之間還連接一電容，此緩沖器輸出端連接A/D芯片(CA3318)，A/D芯片(CA3318)和開關(guān)(CD4051)的控制輸入端連接D型觸發(fā)器Q輸出端，D型觸發(fā)器CP觸發(fā)端連接下閾比較器輸出端，D端和 端連接計算機的控制輸出端。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、8所述的γ射線測試儀，其特征在于A/D轉(zhuǎn)換器(3)對脈沖幅值大于下閾的數(shù)值進行采集，幅值的大小反映γ粒子的能量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的γ射線測試儀，其特征在于微機接口(5)由地址譯碼器、數(shù)據(jù)鎖存器、數(shù)據(jù)緩沖器組成，采用與計算機打印口聯(lián)機方式，從計算機的打印口地址378H輸出8路數(shù)字信號OD0～OD7，其中OD4～OD7四路數(shù)字信號輸入到地址譯碼器，地址379H輸入5路數(shù)字信號ID3～ID7，鎖存器允許4路數(shù)字信號OD0～OD3輸出，一個緩沖器允許4路數(shù)字信號ID4～ID7輸入。
11.根據(jù)權(quán)利要求1、10所述的γ射線測試儀，其特征在于微機接口(5)鎖存器為4個，數(shù)據(jù)緩沖器為12個，3片74393芯片組成24位做計數(shù)器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的γ射線測試儀，其特征在于頻率計(10)采用液晶顯示屏(17)、分頻器(14)、晶體振蕩器、琴鍵開關(guān)(13)、計數(shù)器(16)、二進制計數(shù)器(15)組成，射線脈沖信號進入二進制計數(shù)器(15)進行分頻，晶體振蕩器產(chǎn)生的時間脈沖信號進入分頻器(14)分頻，信號分頻和時間分頻連接到琴鍵開關(guān)(13)，可選擇4、8、16信號和時間分頻或者其它分頻，選擇后信號輸入到計數(shù)器(16)，在設(shè)定時間內(nèi)計數(shù)完畢后，更新顯示屏(17)平均頻率并立即重復進行下一次的計數(shù)測量。
全文摘要
本發(fā)明用于煉油塔設(shè)備故障診斷、混相密度測量以及射線頻譜測量,線性放大器的輸入端連接探頭,輸出端連接幅度選擇器,幅度選擇器輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器、頻率計、計數(shù)器,計數(shù)器輸出端經(jīng)微機接口連接微機,A/D轉(zhuǎn)換器輸出端也經(jīng)計算機接口連接微機,蓄電池連接DC/DC變換器輸出多路直流電源,DC/DC變換器輸出的其中一路直流電源連接高壓模塊,高壓模塊把低電壓轉(zhuǎn)換為高電壓,接通探頭,本發(fā)明功能多、體積小、便攜性好、顯示直觀。
文檔編號G01N23/02GK1385692SQ0111589
公開日2002年12月18日 申請日期2001年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月14日
發(fā)明者魏偉勝, 鮑曉軍 申請人:中國石油化工股份有限公司, 石油大學(北京)