一種自動(dòng)消除PIPS a能譜峰溫度漂移的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種自動(dòng)消除PIPS?a能譜峰溫度漂移的方法及裝置，該處理方法利用閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路消除PIPS探測(cè)器因溫度變化造成的峰位漂移，脈沖幅度甄別電路的閾值電平由閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整，其調(diào)節(jié)根據(jù)環(huán)境溫度變化自動(dòng)進(jìn)行，確保α粒子能量分辨不受環(huán)境影響。該裝置包括PIPS探測(cè)器、前置放大電路、放大成形電路、脈沖幅度甄別電路、單片機(jī)、閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路及溫濕度傳感器；整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便；提高了監(jiān)測(cè)靈敏度,并能適應(yīng)核設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)的連續(xù)監(jiān)測(cè)要求。
【專利說(shuō)明】—種自動(dòng)消除PIPS a能譜峰溫度漂移的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種消除PIPS a能譜峰溫度漂移自動(dòng)調(diào)節(jié)方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]氡測(cè)量是一個(gè)涉及核科學(xué)、核技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、地理科學(xué)和環(huán)境科學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域的復(fù)雜問(wèn)題。近年來(lái)，半導(dǎo)體探測(cè)器的出現(xiàn)，特別是PIPS (離子注入硅探測(cè)器)以其耐用、能量分辨高，能很好地鑒別出各個(gè)核素(如218Po,214Po等)釋放的a粒子能量，但是溫度對(duì)半導(dǎo)體有著很大的影響，由于測(cè)量環(huán)境溫度的變化，相同能量的α粒子經(jīng)PIPS探測(cè)器檢測(cè)后其信號(hào)的幅度發(fā)生變化，從而不能準(zhǔn)確甄別出α粒子能量，進(jìn)而影響氡的準(zhǔn)確測(cè)量。因此，消除PIPS探測(cè)器溫度漂移是必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中PIPS探測(cè)器受溫度影響較大，能譜測(cè)量精度低的問(wèn)題，提供了一種自動(dòng)消除PI PS a能譜峰溫度漂移的方法及裝置。
[0004]一種自動(dòng)消除PIPS a能譜峰溫度漂移的方法，PIPS探測(cè)器檢測(cè)測(cè)量室內(nèi)α粒子產(chǎn)生的電信號(hào)經(jīng)前置放大電路處理后，然后由放大成形電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大成形，再由脈沖幅度甄別電路對(duì)信號(hào)幅度進(jìn)行甄別后送入單片機(jī)；單片機(jī)計(jì)算出閾值能道譜數(shù)，閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路按照閾值能道譜數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)脈沖幅度甄別電路的閾值電平，單片機(jī)對(duì)脈沖幅度甄別電路輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)；
[0005]單片機(jī)利用溫濕度傳感器采集的測(cè)量室內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)X，按照以下公式獲得閾值能道譜數(shù)Y:
[0006]Y = 434Κ.exp(-0.001121χ)_0.5637Κ.exp (0.1428x)
[0007]其中，K為不同能量粒子閾值比例系數(shù)，能量為6.0MeV的α粒子，粒子閾值比例

M
系數(shù)K為1，粒子能量為M時(shí)，粒子閾值比例系數(shù)K為匸；


?Μ
[0008]閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路按照閾值能道譜數(shù)1024對(duì)應(yīng)輸出的閾值電平為IOV進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，輸出閾值電平為
[0009]當(dāng)脈沖幅度甄別電路輸入脈沖的幅度超過(guò)閾值電平時(shí)，則輸出一個(gè)數(shù)字脈沖；若輸入脈沖的幅度低于閾值電平時(shí)則無(wú)輸出脈沖。
[0010]當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路使閾值電平降低，反之，當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)，閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路使閾值電平升高，以獲得閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路的輸出數(shù)據(jù)；
[0011]單片機(jī)根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)值和刻度因子計(jì)算出當(dāng)前氡濃度C，再通過(guò)IXD顯示屏顯示其測(cè)量的氡濃度C。
[0012]氡濃度C = A*N，A表示對(duì)應(yīng)的刻度因子，N為脈沖計(jì)數(shù)值。
[0013]所述公式Y(jié) = 434Κ.exp (-0.001121x) -0.5637K.exp (0.1428x)是通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)溫度和閾值能道譜數(shù)進(jìn)行曲線擬合獲得，溫度數(shù)據(jù)X由溫濕度傳感器測(cè)量獲得，閾值能道譜數(shù)是指單一能量粒子在溫度為X時(shí)的能譜圖中脈沖計(jì)數(shù)從有到無(wú)時(shí)的能道譜數(shù)。
[0014]粒子能量在測(cè)量時(shí)的能譜圖中高于(或低于)該閾值能譜道數(shù)時(shí)，測(cè)量?jī)x檢測(cè)到有脈沖計(jì)數(shù)；否則檢測(cè)到無(wú)脈沖計(jì)數(shù)。
[0015]一種自動(dòng)消除PIPS a能譜峰溫度漂移的裝置，依據(jù)上述方法包括PIPS探測(cè)器、前置放大電路、放大成形電路、脈沖幅度甄別電路、單片機(jī)、閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路及溫濕度傳感器；
[0016]所述PIPS探測(cè)器、前置放大電路、放大成形電路、脈沖幅度甄別電路及單片機(jī)依次相連，所述閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路的輸入端和輸出端分別與單片機(jī)的輸出端和脈沖幅度甄別電路相連，所述溫濕度傳感器與所述單片機(jī)相連；
[0017]其中，所述放大成形電路用于將前置放大器輸出的脈沖幅度和波形進(jìn)行放大，并形成高斯波形；
[0018]其中，所述脈沖幅度甄別電路是指將模擬脈沖轉(zhuǎn)換成數(shù)字邏輯脈沖輸出的電路，當(dāng)輸入脈沖的幅度超過(guò)設(shè)定的閾值電平時(shí)，則輸出一個(gè)脈沖，若輸入脈沖的幅度低于設(shè)定的閾值電平時(shí)則無(wú)輸出脈沖；
[0019]所述閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路是指脈沖幅度甄別電路中的閾值電平隨溫度變化而改變的電路，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路使閾值電平降低，反之，當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)，閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路使閾值電平升高。
[0020]所述閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路按照閾值能道譜數(shù)1024對(duì)應(yīng)輸出的閾值電平為IOV進(jìn)行
自動(dòng)調(diào)節(jié)，輸出閾值電平為其中，Y = 434K.exp(-0.001121x) -0.5637K *exp (0.142

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8x)，Y為閾值能道譜數(shù)，X為溫濕度傳感器采集的測(cè)量室內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，exp為指數(shù)符號(hào)。
[0021]所述單片機(jī)型號(hào)為STC15F2K60。
[0022]有益效果
[0023]本發(fā)明提供了一種自動(dòng)消除PIPS a能譜峰溫度漂移的方法及裝置，該處理方法利用閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路消除PIPS探測(cè)器因溫度變化造成的峰位漂移，脈沖幅度甄別電路的閾值電平由閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整，其調(diào)節(jié)根據(jù)環(huán)境溫度變化自動(dòng)進(jìn)行，以確保α粒子能量分辨不受環(huán)境影響。該裝置包括PIPS探測(cè)器、前置放大電路、放大成形電路、脈沖幅度甄別電路、單片機(jī)、閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路及溫濕度傳感器；整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便；提高了監(jiān)測(cè)靈敏度，并能適應(yīng)核設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)的連續(xù)監(jiān)測(cè)要求。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為溫度與閾值能道譜數(shù)的關(guān)系示意圖；
[0026]圖3為閾值能道譜數(shù)調(diào)節(jié)示意圖，其中，圖(a)為21.3°C時(shí)閾值能道譜數(shù)是455道，圖(b)為35.5 °C時(shí) 閾值能道譜數(shù)是367道。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。[0028]如圖1所示，一種自動(dòng)消除PIPS a能譜峰溫度漂移的裝置，包括PIPS探測(cè)器、前置放大電路、放大成形電路、脈沖幅度甄別電路、單片機(jī)、閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路及溫濕度傳感器；
[0029]選用型號(hào)為STC15F2K60的單片機(jī)。
[0030]所述PIPS探測(cè)器、前置放大電路、放大成形電路、脈沖幅度甄別電路及單片機(jī)依次相連，所述閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路的輸入端和輸出端分別與單片機(jī)的輸出端和脈沖幅度甄別電路相連，所述溫濕度傳感器與所述單片機(jī)相連；
[0031]其中，所述放大成形電路用于將前置放大器輸出的脈沖幅度和波形進(jìn)行放大，并形成高斯波形；
[0032]其中，所述脈沖幅度甄別電路是指將模擬脈沖轉(zhuǎn)換成數(shù)字邏輯脈沖輸出的電路，當(dāng)輸入脈沖的幅度超過(guò)設(shè)定的閾值電平時(shí)，則輸出一個(gè)脈沖；若輸入脈沖的幅度低于設(shè)定的閾值電平時(shí)則無(wú)輸出脈沖；
[0033]所述閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路是指脈沖幅度甄別電路中的閾值電平隨溫度變化而改變的電路，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路使閾值電平降低；反之，當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)，閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路使閾值電平升高。
[0034]所述閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路按照閾值能道譜數(shù)1024對(duì)應(yīng)輸出的閾值電平為IOV進(jìn)行

自動(dòng)調(diào)節(jié)，輸出閾值電平為 y10/1024Y,其中，Y = 434K.exp (-0.001121x) -0.5637K.exp (0.142
8x)，Y為閾值能道譜數(shù)，X為溫濕度傳感器采集的測(cè)量室內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，exp為指數(shù)符號(hào)。
[0035]一種自動(dòng)消除PIPS a能譜峰溫度漂移的方法，PIPS探測(cè)器檢測(cè)測(cè)量室內(nèi)α粒子產(chǎn)生的電信號(hào)經(jīng)前置放大電路處理后，然后由放大成形電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大成形，再由脈沖幅度甄別電路對(duì)信號(hào)幅度進(jìn)行甄別后送入單片機(jī)；單片機(jī)計(jì)算出閾值能道譜數(shù)，閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路按照閾值能道譜數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)脈沖幅度甄別電路的閾值電平，單片機(jī)對(duì)脈沖幅度甄別電路輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)；
[0036]單片機(jī)利用溫濕度傳感器采集的測(cè)量室內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)X，按照以下公式獲得閾值能道譜數(shù)Y:
[0037]Y = 434Κ.exp (-0.001121χ)_0.5637Κ.exp (0.1428x)
[0038]其中，K為不同能量粒子閾值比例系數(shù)，能量為6.0MeV的α粒子，粒子閾值比例
系數(shù)K為1，粒子能量為M時(shí)，粒子閾值比例系數(shù)K為M/0.6
[0039]閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路按照閾值能道譜數(shù)1024對(duì)應(yīng)輸出的閾值電平為IOV進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，輸出閾值電平為10/1024Y;
[0040]當(dāng)脈沖幅度甄別電路輸入脈沖的幅度超過(guò)閾值電平時(shí)，則輸出一個(gè)數(shù)字脈沖，若輸入脈沖的幅度低于閾值電平時(shí)則無(wú)輸出脈沖。
[0041]當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路使閾值電平降低，反之，當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)，閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路使閾值電平升高，以獲得閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路的輸出數(shù)據(jù)；
[0042]單片機(jī)根據(jù)脈沖計(jì)數(shù)值和刻度因子計(jì)算出當(dāng)前氡濃度C，再通過(guò)IXD顯示屏顯示其測(cè)量氡濃度C度。氡濃度C = A*N，A表示對(duì)應(yīng)的刻度因子，N為脈沖計(jì)數(shù)值。[0043]所述公式Y(jié) = 434K.exp (-0.001121x) -0.5637K.exp (0.1428x)是通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)溫度和閾值能道譜數(shù)進(jìn)行曲線擬合獲得，如圖2所示，溫度數(shù)據(jù)X由溫濕度傳感器測(cè)量獲得，閾值能道譜數(shù)是指單一能量粒子在溫度為X時(shí)的能譜圖中脈沖計(jì)數(shù)從有到無(wú)時(shí)的能道譜數(shù)，見(jiàn)表1所示。
[0044]表1
[0045]
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)消除PIPS a能譜峰溫度漂移的方法，其特征在于，PIPS探測(cè)器檢測(cè)測(cè)量室內(nèi)α粒子產(chǎn)生的電信號(hào)經(jīng)前置放大電路處理后，然后由放大成形電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大成形，再由脈沖幅度甄別電路對(duì)信號(hào)幅度進(jìn)行甄別后送入單片機(jī)；單片機(jī)計(jì)算出閾值能道譜數(shù)，閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路按照閾值能道譜數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)脈沖幅度甄別電路的閾值電平，單片機(jī)對(duì)脈沖幅度甄別電路輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)；單片機(jī)利用溫濕度傳感器采集的測(cè)量室內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)X，按照以下公式獲得閾值能道譜數(shù)Y:
Y = 434Κ.exp(-0.001121x)-0.5637K.exp(0.1428x) 其中，K為不同能量粒子閾值比例系數(shù)，能量為6.0MeV的α粒子，粒子閾值比例系數(shù)K為1，粒子能量為M時(shí),粒子閾值比例系數(shù)K為^^: 閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路按照閾值能道譜數(shù)1024對(duì)應(yīng)輸出的閾值電平為IOV進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，輸出閾值電平為; 當(dāng)脈沖幅度甄別電路輸入脈沖的幅度超過(guò)閾值電平時(shí)，則輸出一個(gè)數(shù)字脈沖，若輸入脈沖的幅度低于閾值電平時(shí)則無(wú)輸出脈沖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)消除PIPSa能譜峰溫度漂移的方法，其特征在于，所述公式Y(jié) = 434K.exp (-0.001121x) -0.5637K.exp (0.1428x)是通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)溫度和閾值能道譜數(shù)進(jìn)行曲線擬合獲得，溫度數(shù)據(jù)X由溫濕度傳感器測(cè)量獲得，閾值能道譜數(shù)是指單一能量粒子在溫度為X時(shí)的能譜圖中脈沖計(jì)數(shù)從有到無(wú)時(shí)的能道譜數(shù)。
3.一種自動(dòng)消除PIPS a能譜峰溫度漂移的裝置，其特征在于，依據(jù)權(quán)利要求1或2所述的消除PIPS a能譜峰溫度漂移自動(dòng)調(diào)節(jié)方法，包括PIPS探測(cè)器、前置放大電路、放大成形電路、脈沖幅度甄別電路、單片機(jī)、閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路及溫濕度傳感器； 所述PIPS探測(cè)器、前置放大電路、放大成形電路、脈沖幅度甄別電路及單片機(jī)依次相連，所述閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路的輸入端和輸出端分別與單片機(jī)的輸出端和脈沖幅度甄別電路相連，所述溫濕度傳感器與所述單片機(jī)相連； 其中，所述放大成形電路用于將前置放大器輸出的脈沖幅度和波形進(jìn)行放大，并形成高斯波形； 其中，所述脈沖幅度甄別電路是指將模擬脈沖轉(zhuǎn)換成數(shù)字邏輯脈沖輸出的電路，當(dāng)輸入脈沖的幅度超過(guò)設(shè)定的閾值電平時(shí)，則輸出一個(gè)脈沖，若輸入脈沖的幅度低于設(shè)定的閾值電平時(shí)則無(wú)輸出脈沖； 所述閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路是指脈沖幅度甄別電路中的閾值電平隨溫度變化而改變的電路，當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路使閾值電平降低，反之，當(dāng)環(huán)境溫度降低時(shí)，閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路使閾值電平升高。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)消除PIPSa能譜峰溫度漂移的裝置，其特征在于，所述閾值自動(dòng)調(diào)節(jié)電路按照閾值能道譜數(shù)1024對(duì)應(yīng)輸出的閾值電平為IOV進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，輸出閾值電平為其中，Y = 434K.exp (-0.001121x) -0.5637K.exp (0.1428x)，Y 為閾值能道譜數(shù)，X為溫濕度傳感器采集的測(cè)量室內(nèi)的溫度數(shù)據(jù)，exp為指數(shù)符號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)消除PIPSa能譜峰溫度漂移的裝置，其特征在于，所述單片機(jī)型號(hào)為STC15 F2K60。
【文檔編號(hào)】G01T1/36GK103984004SQ201410208477
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月16日
【發(fā)明者】肖德濤, 李志強(qiáng), 趙桂芝, 單鍵, 吳喜軍, 李超, 何正忠 申請(qǐng)人:南華大學(xué)