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原文传递标准氡室222Rn子体浓度自动定值测量系统及方法

专利名称：	标准氡室222Rn子体浓度自动定值测量系统及方法
摘要：	标准氡室222Rn子体浓度自动定值测量系统及方法，涉及计量装置技术领域。标准氡室222Rn子体浓度自动定值测量系统，包括气体取样装置、低本底α闪烁探头、氡子体浓度自动定值定标器及PC机。氡子体浓度自动定值定标器包括高压电源、低压电源、信号放大器、单道脉冲幅度分析器及FPGA信号测量处理模块。标准氡室222Rn子体浓度自动定值方法，应用于上述的标准氡室氡子体浓度自动定值测量系统，步骤如下：1，自检FPGA信号测量处理模块的计数功能；2，测量本底计数率；3，测量222Rn子体浓度。本发明可实现标准氡室氡子体浓度的自动定值，进而使氡子体浓度测量仪的刻度过程更加简便和智能。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	南华大学
发明人：	赵修良;贺三军;刘丽艳;黄顺;赵艳辉;熊信民;周超;欧阳泽邦;李哲旭;于万瑭
专利状态：	有效
申请日期：	2021-12-04T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-11T00:00:00+0800
申请号：	CN202111471507.1
公开号：	CN114166866A
代理机构：	衡阳市科航专利事务所(普通合伙)
代理人：	刘政旺
分类号：	G01N23/00;G01T1/202;G;G01;G01N;G01T;G01N23;G01T1;G01N23/00;G01T1/202
申请人地址：	421001 湖南省衡阳市蒸湘区常胜西路28号
主权项：	1.标准氡室222Rn子体浓度自动定值测量系统，其特征是：包括气体取样装置、FJ-414低本底α闪烁探头、氡子体浓度自动定值定标器及PC机；气体取样装置用于标准氡室内放射性气体取样；气体取样装置包括取样头、流量计、缓冲瓶、采样泵、调节阀和压力表；取样头上设有用于标准氡室内放射性气体取样的滤膜，取样头、流量计、缓冲瓶及采样泵从前至后依次连通，调节阀设置在缓冲瓶和采样泵之间的管道上，压力表设在取样头与流量计之间的管道上；低本底α闪烁探头用于检测取样头上的氡子体放射的α粒子，其上设有低压线接口、高压线接口和信号线接口；氡子体浓度自动定值定标器包括高压电源、低压电源、信号放大器、单道脉冲幅度分析器及FPGA信号测量处理模块；高压电源与低本底α闪烁探头的高压线接口电连接，高压电源上设有高压调节电位器；低压电源分别与信号放大器、单道脉冲幅度分析器、FPGA信号测量处理模块电连接；信号放大器的信号输入端与低本底α闪烁探头的信号线接口通信连接，信号放大器的信号输出端与单道脉冲幅度分析器的信号输入端通信连接；单道脉冲幅度分析器的信号输出端与FPGA信号测量处理模块通信连接，单道脉冲幅度分析器上设有单道阈值调节电位器；FPGA信号测量处理模块内部设有用于对数字信号进行计数的计数模块； PC机与FPGA信号测量处理模块通信连接；PC机包括自检模块、本底测量模块、样品测量模块、数据存储模块和显示器；自检模块用于自检FPGA信号测量处理模块的计数功能；本底测量模块用于计算未取样的取样管内部的放射性α粒子计数率；样品测量模块用于计算取样头在取样后的222Rn子体浓度，所述222Rn子体由222Rn及其子体在一定时间内衰变产生；自检模块分别与FPGA信号测量处理模块、数据存储模块和显示器通信连接；本底测量模块分别与FPGA信号测量处理模块、数据存储模块和显示器通信连接；样品测量模块分别与FPGA信号测量处理模块、数据存储模块和显示器通信连接；数据存储模块分别与自检模块、本底测量模块和样品测量模块通信连接；显示器分别与自检模块、本底测量模块和样品测量模块通信连接。 2.如权利要求1所述的标准氡室222Rn子体浓度自动定值测量系统，其特征是：其还包括信号发生器；信号发生器的信号输出端与FPGA信号测量处理模块通信连接。 3.如权利要求2所述的标准氡室222Rn子体浓度自动定值测量系统，其特征是：FPGA信号测量处理模块上设有用于对信号发生器发出的数字逻辑脉冲进行计数的计数接口A、用于对单道脉冲幅度分析器发出的数字逻辑脉冲进行计数的计数接口B、用于连接PC机的通讯接口。 4.如权利要求3所述的标准氡室222Rn子体浓度自动定值测量系统，其特征是：高压电源的电压输出范围为0～+1500V连续可调，高压电源中包含了用于调节输出电压的电压控制模块；低压电源包括±5V输出电源和±12V输出电源，+5V输出电源分别为高压电源的电压控制模块、单道脉冲幅度分析器和FPGA信号测量处理模块供电，±12V输出电源为信号放大器供电。 5.如权利要求4所述的标准氡室222Rn子体浓度自动定值测量系统，其特征是：氡子体浓度自动定值定标器还包括显示屏；显示屏与高压电源电连接，其用于显示高压电源的电压。 6.如权利要求5所述的标准氡室222Rn子体浓度自动定值测量系统，其特征是：本底测量模块的运行逻辑参照公式1；公式1：nb＝NBtb；式1中，nb为本底计数率，Nb为本底计数，tb为本底计数对应的时长。 7.如权利要求6所述的标准氡室222Rn子体浓度自动定值测量系统，其特征是：样品测量模块的运行逻辑参照公式2、3、4；公式2：公式3：公式4：式2、3、4中，C2为218Po的浓度，单位为Bq·m-3；C3为214Pb的浓度，单位为Bq·m-3；C4为214Bi的浓度，单位为Bq·m-3；G(2,5)为取样后2-5min时间段内测量样品的α粒子计数；G(6，20)为取样后6-20min时间段内测量样品的α粒子计数；G(21，30)为取样后20-30min时间段内测量样品的α粒子计数；nb为本底计数率；ν为采样流率；E为探测效率；η为滤膜过滤效率；Kα为滤膜自吸收因子。 8.一种标准氡室222Rn子体浓度自动定值测量方法，应用于权利要求7所述的标准氡室222Rn子体浓度自动定值测量系统，其特征是，步骤如下： S01，自检FPGA信号测量处理模块的计数功能： a、首先信号发生器输出一个标准信号至FPGA信号测量处理模块，然后在自检模块上预设计数时长和计数次数，计数时长需大于标准信号的一倍周期，计数次数为至少为三次，接着由自检模块发出一个开始计数信号； b、FPGA信号测量处理模块通过通讯接口接收开始计数信号后，立即对标准信号进行计数，计数结束后，FPGA信号测量处理模块将计数值通过通讯接口传递给自检模块； c、自检模块接收到计数值后，先根据每一次计数的计数时长和计数值分别计算计数率，再求平均计数率；自检模块一方面控制显示器显示平均计数率，另一方面控制数据存储模块存储计数值和计数率以便于后续查阅； d、操作人员根据实际测量的计数率与标准信号的频率之间的误差，判断FPGA信号测量处理模块的计数功能是否正常，若正常，则进入下一步骤；本步骤中，标准信号为频率固定的方波信号；本步骤中，实际测量的计数率与标准信号的频率之间的误差在1％的范围内，表示FPGA信号测量处理模块的计数功能正常； S02，测量本底计数率：将未从标准氡室取样的取样头安装在低本底α闪烁探头上，启动低本底α闪烁探头、氡子体浓度自动定值定标器和PC机，低本底α闪烁探头的测量信号经由信号放大器进行放大，再通过单道脉冲幅度分析器进行模数转换，将电信号转换为数字信号，再通过FPGA信号测量处理模块对数字信号进行计数，然后FPGA信号测量处理模块将计数值传递至本底测量模块，由本底测量模块测量本底计数率，结果通过显示器显示，并存储至数据存储模块中；本步骤中，本底测量模块的运行逻辑参照公式1；公式1：nb＝NB/tb；式1中，nb为本底计数率，Nb为本底计数，tb为本底计数对应的时长； S03，测量222Rn子体浓度：氡子体由氡及其子体衰变而产生，包括218Po、214Pb、214Bi三种；现分别计算三种氡子体的浓度；测量218Po浓度：将从标准氡室取样的取样头安装在低本底α闪烁探头上，然后立即启动低本底α闪烁探头、氡子体浓度自动定值定标器和PC机；低本底α闪烁探头的测量信号经由信号放大器进行放大，再通过单道脉冲幅度分析器进行噪声甄别，并将信号转换为数字逻辑脉冲，再通过FPGA信号测量处理模块对数字逻辑脉冲进行计数，然后FPGA信号测量处理模块将计数值传递至样品测量模块，由样品测量模块计算218Po浓度，结果通过显示器显示，并存储至数据存储模块中；测量214Pb浓度：将从标准氡室取样的取样头安装在低本底α闪烁探头上，然后立即启动低本底α闪烁探头、氡子体浓度自动定值定标器和PC机；低本底α闪烁探头的测量信号经由信号放大器进行放大，再通过单道脉冲幅度分析器进行噪声甄别，并将信号转换为数字逻辑脉冲，再通过FPGA信号测量处理模块对数字逻辑脉冲进行计数，然后FPGA信号测量处理模块将计数值传递至样品测量模块，由样品测量模块计算214Pb浓度，结果通过显示器显示，并存储至数据存储模块中；测量214Bi浓度：将从标准氡室取样的取样头安装在低本底α闪烁探头上，然后立即启动低本底α闪烁探头、氡子体浓度自动定值定标器和PC机；低本底α闪烁探头的测量信号经由信号放大器进行放大，再通过单道脉冲幅度分析器进行噪声甄别，并将信号转换为数字逻辑脉冲，再通过FPGA信号测量处理模块对数字逻辑脉冲进行计数，然后FPGA信号测量处理模块将计数值传递至样品测量模块，由样品测量模块计算214Bi浓度，结果通过显示器显示，并存储至数据存储模块中；本步骤中，样品测量模块对218Po浓度的计算过程参照公式2；公式2：样品测量模块对214Pb浓度的计算过程参照公式3；公式3：样品测量模块对214Bi浓度的计算过程参照公式4；公式4：式2、3、4中，C2为218Po的浓度，单位为Bq·m-3；C3为214Pb的浓度，单位为Bq·m-3；C4为214Bi的浓度，单位为Bq·m-3；G(2,5)为取样后2-5min时间段内测量样品的α粒子计数；G(6，20)为取样后6-20min时间段内测量样品的α粒子计数；G(21，30)为取样后20-30min时间段内测量样品的α粒子计数；nb为本底计数率；ν为采样流率；E为探测效率；η为滤膜过滤效率；Kα为滤膜自吸收因子。
所属类别：	发明专利