專利名稱：高能電子束流流強的測試系統的制作方法
高能電子束流流強的測試系統技術領域
本發明屬于電子技術領域，具體涉及一種高能電子束流流強的測試系統。
背景技術：
在電子加速器中，輸出流強是一個重要的技術指標，直接關系到加速器輸出劑量率的大小，因此對束流流強的測試及其重要。
傳統的束流流強測試方法采用法拉第筒直接測量的方法，但是由于電子加速器在發射束流的時候，束流能量高，劑量率大，會對人體造成很大的電離輻射損傷，因此通常采用波形記憶貯存的方法實施，對設備的調試帶來的極大的不便。發明內容
本發明的目的是:提供一種采用計算機技術和高精度小信號束流采集技術的系統，實現對電子加速器出射束流流強的實時采集，并顯示在計算機上。
本發明的技術方案是:一種高能電子束流流強的測試系統，它包括:法拉第筒、模擬采樣放大電路、電壓/頻率轉換電路V/F、頻率/數字轉換電路F/D、數據處理電路、通信電路以及顯控計算機；
脈沖束流打入所述法拉第筒中，并由所述模擬采樣放大電路采集放大，所述電壓/頻率轉換電路V/F把經過所述模擬采樣放大電路輸入的束流流強信號由模擬電壓值轉換成頻率值，所述頻率/數字轉換電路F/D將所述電壓/頻率轉換電路V/F輸出的頻率值轉換成數字量，送給所述數據處理電路，所述數據處理電路進行運算后送給所述通信電路，所述通信電路再與所述顯控計算機進行數據交換；
所述顯控計算機控制所述數據處理電路進行數據處理，同時接收所述通信電路送出的束流流強數據，并進行顯示；
所述模擬采樣放大電路的連接關系為:運算放大器NI的正輸入端一方面接束流輸入，一方面通過并聯的電容C2、電阻Rl接地，運算放大器NI的負輸入端與所述運算放大器NI的輸出端連接，運算放大器NI的7腳接+15V，5腳與I腳間接入可調電阻RP3，4腳接可調電阻RP3的滑動端，8腳接穩壓二極管V3，穩壓二極管V3的正極接地，運算放大器NI的輸出端連接電容C4后，一方面通過電阻R5接地，一方面通過電阻R3接入運算放大器N3的負輸入端，另一方面通過電阻R12接入運算放大器N2的負輸入端，運算放大器NI的輸出端與電容C4之間通過電容Cl接地；運算放大器N3的正輸入端一方面通過電阻R4接入運算放大器N3的負輸入端，另一方面接地，運算放大器N3的7腳接+15V，4腳接-15V，8腳接入5腳后連接可調電阻RPl的一端，可調電阻RPl的另一端接入運算放大器N3的I腳，可調電阻RPl的滑動端接+15V，運算放大器N3的2腳與輸出端之間接入二極管Vl，其中2腳連接二極管Vl的負極，輸出端連接二極管Vl的正極，運算放大器N3的輸出端通過二極管V2、電阻R12接入運算放大器N2的負輸入端，運算放大器N2的正輸入端通過電阻R13接地，運算放大器N2的7腳接+15V，4腳接-15V，5腳與8腳接可調電阻RP2，可調電阻RP2的滑動端接入運算放大器N2的4腳，運算放大器N2的負輸入端與輸出端之間接入電容C10，電容ClO與放電開關SI并聯，運算放大器N2的輸出端輸出放大后的束流；
所述電壓/頻率轉換電路V/F的連接關系為:AD652芯片Ul的7腳接輸入的電壓信號VIN1，10腳接輸入的CLK信號，8腳接-12V，6腳接地，5腳通過電容C17接入4腳，4腳接入14腳，I腳接+12V，15腳接16腳，9腳接+12V，12腳接DGND，13腳接地，11腳一方面通過并聯的電阻R82、電容C71接+5V，另一方面接入75110芯片U2的I腳與2腳；75110芯片U2的3腳一方面通過電阻R17接+5V，另一方面與75110芯片U2的10腳連接，75110芯片U2的4腳、5腳、6腳、7腳接地，11腳接-5V，14腳接+5V，13腳一方面通過電阻R80接DGND, 一方面通過電容C61接地，另一方面輸出頻率信號，12腳一方面通過電阻R8接地，一方面通過電容C62接地，另一方面輸出頻率信號；
所述頻率/數字轉換電路F/D由74HC590芯片D23、74HC590芯片D24以及一個時序脈沖產生電路組成，74HC590芯片D23的11腳與74HC590芯片D24的11腳接頻率信號輸入，4HC590芯片D23的14腳與74HC590芯片D24的14腳接入所述顯控計算機，由所述顯控計算機選擇芯片輸入，74HC590芯片D23的13腳接入12腳，9腳接入74HC590芯片D24的12腳；時序脈沖產生電路的連接方式為:74HC74芯片D12B的10腳與13腳接入VCC，11腳接時鐘輸入，12腳接8腳，9腳接4020芯片D15的10腳，4020芯片D15的11腳連接電阻R5后，一方面接入74HC08芯片D9C的8腳，另一方面接入74HC14芯片D17C的5腳，4020芯片D15的9腳一方面連接74HC08芯片D9C的9腳，另一方面接入74HC14芯片D17B的3腳，4020芯片D15的2腳一方面接入74HC08芯片D9C的10腳，另一方面接入74HC08芯片D9B的5腳；74HC14芯片D17B的4腳接入74HC08芯片D9B的4腳；74HC08芯片D9B的6腳一方面通過電容C15接地，另一方面分別接入74HC590芯片D23的13腳與74HC590芯片D24的13腳；74HC14芯片D17C的6腳一方面通過電容C16接地，另一方面分別接入74HC590芯片D23的10腳與74HC590芯片D24的10腳。
有益效果:(I)本發明中提出了一種利用計算機技術和高精度小信號束流采集技術的方法，實現對電子加速器出射束流流強的實時采集，并顯示在計算機上，為設備的調試帶來了極大的方便。
(2)模擬采集放大電路采用了脈沖放大電路，確保采集束流的正確性。
(3)考慮信號的遠距傳輸和抗干擾能力，本發明中模擬/數字轉換電路采用了 VF，而不直接采用A/D的方式進行。
圖1為本發明的原理框圖2為本發明中模擬采樣放大電路連接示意圖3為本發明中電壓/頻率轉換電路V/F連接示意圖4為本發明中頻率/數字轉換電路F/D連接示意圖5為本發明中模擬采樣放大電路信號轉換示意圖。
具體實施方式
參見附圖1，一種高能電子束流流強的測試系統，它包括:法拉第筒、模擬采樣放大電路、電壓/頻率轉換電路V/F、頻率/數字轉換電路F/D、數據處理電路、通信電路以及顯控計算機；
脈沖束流打入所述法拉第筒中，并由所述模擬采樣放大電路采集放大，所述電壓/頻率轉換電路V/F把經過所述模擬采樣放大電路輸入的束流流強信號由模擬電壓值轉換成頻率值，所述頻率/數字轉換電路F/D將所述電壓/頻率轉換電路V/F輸出的頻率值轉換成數字量，送給所述數據處理電路，所述數據處理電路進行運算后送給所述通信電路，所述通信電路再與所述顯控計算機進行數據交換；
所述顯控計算機控制所述數據處理電路進行數據處理，同時接收所述通信電路送出的束流流強數據，并進行顯示；
參見附圖2，所述模擬采樣放大電路的連接關系為:運算放大器NI的正輸入端一方面接束流輸入，一方面通過并聯的電容C2、電阻Rl接地，運算放大器NI的負輸入端與所述運算放大器NI的輸出端連接，運算放大器NI的7腳接+15V，5腳與I腳間接入可調電阻RP3, 4腳接可調電阻RP3的滑動端，8腳接穩壓二極管V3，穩壓二極管V3的正極接地，運算放大器NI的輸出端連接電容C4后，一方面通過電阻R5接地，一方面通過電阻R3接入運算放大器N3的負輸入端，另一方面通過電阻R12接入運算放大器N2的負輸入端，運算放大器NI的輸出端與電容C4之間通過電容Cl接地；運算放大器N3的正輸入端一方面通過電阻R4接入運算放大器N3的負輸入端，另一方面接地，運算放大器N3的7腳接+15V，4腳接-15V，8腳接入5腳后連接可調電阻RPl的一端，可調電阻RPl的另一端接入運算放大器N3的I腳，可調電阻RPl的滑動端接+15V，運算放大器N3的2腳與輸出端之間接入二極管VI，其中2腳連接二極管Vl的負極，輸出端連接二極管Vl的正極，運算放大器N3的輸出端通過二極管V2、電阻R12接入運算放大器N2的負輸入端，運算放大器N2的正輸入端通過電阻R13接地，運算放大器N2的7腳接+15V，4腳接-15V，5腳與8腳接可調電阻RP2，可調電阻RP2的滑動端接入運算放大器N2的4腳，運算放大器N2的負輸入端與輸出端之間接入電容C10，電容ClO與放電開關SI并聯，運算放大器N2的輸出端輸出放大后的束流；
從法拉第筒收集的脈沖束流經電阻Rl流向大地，由此在電阻Rl上產生了一個脈沖電壓，該脈沖電壓首先經過運算放大器NI組成的射隨器，然后進入由運算放大器N3構成脈沖放大電路，脈沖放大電路具備隔直的功能，隨后進入由運算放大器N2組成脈沖采樣放大保持電路；在未考慮信號的延遲和脈沖抖動等方面的因素的情況下的模擬采樣放大電路的信號轉換示意圖如圖5所示；
參見附圖3，所述電壓/頻率轉換電路V/F的連接關系為:AD652芯片Ul的7腳接輸入的電壓信號VIN1，10腳接輸入的CLK信號，8腳接-12V，6腳接地，5腳通過電容C17接入4腳，4腳接入14腳，I腳接+12V，15腳接16腳，9腳接+12V，12腳接DGND，13腳接地，11腳一方面通過并聯的電阻R82、電容C71接+5V，另一方面接入75110芯片U2的I腳與2腳；75110芯片U2的3腳一方面通過電阻R17接+5V，另一方面與75110芯片U2的10腳連接，75110芯片U2的4腳、5腳、6腳、7腳接地，11腳接-5V，14腳接+5V，13腳一方面通過電阻R80接DGND，一方面通過電容C61接地，另一方面輸出頻率信號，12腳一方面通過電阻R8接地，一方面通過電容C62接地，另一方面輸出頻率信號；
AD652芯片Ul為V/F轉換芯片，它把輸入的電壓信號VINl，轉換成頻率信號，轉換的頻率信號最高值由輸入的CLK信號決定，轉換后的頻率信號經過差分放大后輸出；
參見附圖4，所述頻率/數字轉換電路F/D由74HC590芯片D23、74HC590芯片D24以及一個時序脈沖產生電路組成，74HC590芯片D23的11腳與74HC590芯片D24的11腳接頻率信號輸入，4HC590芯片D23的14腳與74HC590芯片D24的14腳接入所述顯控計算機，由所述顯控計算機選擇芯片輸入，74HC590芯片D23的13腳接入12腳，9腳接入74HC590芯片D24的12腳；時序脈沖產生電路的連接方式為:74HC74芯片D12B的10腳與13腳接入VCC，11腳接時鐘輸入，12腳接8腳，9腳接4020芯片D15的10腳，4020芯片D15的11腳連接電阻R5后，一方面接入74HC08芯片D9C的8腳，另一方面接入74HC14芯片D17C的5腳，4020芯片D15的9腳一方面連接74HC08芯片D9C的9腳，另一方面接入74HC14芯片D17B的3腳，4020芯片D15的2腳一方面接入74HC08芯片D9C的10腳，另一方面接入74HC08芯片D9B的5腳；74HC14芯片D17B的4腳接入74HC08芯片D9B的4腳；74HC08芯片D9B的6腳一方面通過電容C15接地，另一方面分別接入74HC590芯片D23的13腳與74HC590芯片D24的13腳；74HC14芯片D17C的6腳一方面通過電容C16接地，另一方面分別接入74HC590芯片D23的10腳與74HC590芯片D24的10腳；
頻率/數字轉換電路F/D為一個最高可以到16位的F/D轉換電路，其中芯片D12、D15、D17、D9組成F/D時序脈沖發生電路，主要用以產生電路所需的計數脈沖和清零脈沖，供轉換電路使用，輸入的芯片選擇I輸入和芯片選擇2輸入由計算機控制，通過數據總線讀取轉換的數據；
轉換的頻率上限由“時鐘輸入”確定，D23和D24的74HC590芯片組成了 F/D轉換電路，它把“頻率信號輸入”轉換成8位數字信號，經過數字處理電路與通信電路后由計算機控制進行讀取。其中，通信電路可以采用串行口數據傳送、網絡通信等多種數據傳送方法進行。法拉第筒作為束流收集的部件使用，該部件為一個導體，其橫斷面應該能夠覆蓋出射束流，以確保能收集絕大多數的電子束流；在較大束流收集的情況下，法拉第筒會出現過熱的現象，應該采取必要的冷卻措施，保證束流的順利采集。
權利要求
1.一種高能電子束流流強的測試系統，其特征是，它包括:法拉第筒、模擬采樣放大電路、電壓/頻率轉換電路ν/F、頻率/數字轉換電路F/D、數據處理電路、通信電路以及顯控計算機； 脈沖束流打入所述法拉第筒中，并由所述模擬采樣放大電路采集放大，所述電壓/頻率轉換電路V/F把經過所述模擬采樣放大電路輸入的束流流強信號由模擬電壓值轉換成頻率值，所述頻率/數字轉換電路F/D將所述電壓/頻率轉換電路V/F輸出的頻率值轉換成數字量，送給所述數據處理電路，所述數據處理電路進行運算后送給所述通信電路，所述通信電路再與所述顯控計算機進行數據交換； 所述顯控計算機控制所述數據處理電路進行數據處理，同時接收所述通信電路送出的束流流強數據，并進行顯示； 所述模擬采樣放大電路的連接關系為:運算放大器NI的正輸入端一方面接束流輸入，一方面通過并聯的電容C2、電阻Rl接地，運算放大器NI的負輸入端與所述運算放大器NI的輸出端連接，運算放大器NI的7腳接+15V，5腳與I腳間接入可調電阻RP3，4腳接可調電阻RP3的滑動端，8腳接穩壓二極管V3，穩壓二極管V3的正極接地，運算放大器NI的輸出端連接電容C4后，一方面通過電阻R5接地，一方面通過電阻R3接入運算放大器N3的負輸入端，另一方面通過電阻R12接入運算放大器N2的負輸入端，運算放大器NI的輸出端與電容C4之間通過電容Cl接地；運算放大器N3的正輸入端一方面通過電阻R4接入運算放大器N3的負輸入端，另一方面接地，運算放大器N3的7腳接+15V，4腳接-15V，8腳接入5腳后連接可調電阻RPl的一端，可調電阻RPl的另一端接入運算放大器N3的I腳，可調電阻RPl的滑動端接+15 V，運算放大器N3的2腳與輸出端之間接入二極管VI，其中2腳連接二極管Vl的負極，輸出端連接二極管Vl的正極，運算放大器N3的輸出端通過二極管V2、電阻R12接入運算放大器N2的負輸入端，運算放大器N2的正輸入端通過電阻R13接地，運算放大器N2的7腳接+15V，4腳接-15V，5腳與8腳接可調電阻RP2，可調電阻RP2的滑動端接入運算放大器N2的4腳，運算放大器N2的負輸入端與輸出端之間接入電容C10，電容ClO與放電開關SI并聯，運算放大器N2的輸出端輸出放大后的束流； 所述電壓/頻率轉換電路V/F的連接關系為:AD652芯片Ul的7腳接輸入的電壓信號VIN1, 10腳接輸入的CLK信號，8腳接-12V，6腳接地，5腳通過電容C17接入4腳，4腳接入14腳，I腳接+12V，15腳接16腳，9腳接+12V，12腳接DGND，13腳接地，11腳一方面通過并聯的電阻R82、電容C71接+5V，另一方面接入75110芯片U2的I腳與2腳；75110芯片U2的3腳一方面通過電阻R17接+5V，另一方面與75110芯片U2的10腳連接，75110芯片U2的4腳、5腳、6腳、7腳接地，11腳接-5V，14腳接+5V，13腳一方面通過電阻R80接DGND，一方面通過電容C61接地，另一方面輸出頻率信號，12腳一方面通過電阻R8接地，一方面通過電容C62接地，另一方面輸出頻率信號； 所述頻率/數字轉換電路F/D由74HC590芯片D23、74HC590芯片D24以及一個時序脈沖產生電路組成，74HC590芯片D23的11腳與74HC590芯片D24的11腳接頻率信號輸入，4HC590芯片D23的14腳與74HC590芯片D24的14腳接入所述顯控計算機，由所述顯控計算機選擇芯片輸入，74HC590芯片D23的13腳接入12腳，9腳接入74HC590芯片D24的12腳；時序脈沖產生電路的連接方式為:74HC74芯片D12B的10腳與13腳接入VCC，11腳接時鐘輸入，12腳接8腳，9腳接4020芯片D15的10腳，4020芯片D15的11腳連接電阻R5后，一方面接入74HC08芯片D9C的8腳，另一方面接入74HC14芯片D17C的5腳，4020芯片D15的9腳一方面連接74HC08芯片D9C的9腳，另一方面接入74HC14芯片D17B的3腳，4020芯片D15的2腳一方面接入74HC08芯片D9C的10腳，另一方面接入74HC08芯片D9B的5腳；74HC14芯片D17B的4腳接入74HC08芯片D9B的4腳；74HC08芯片D9B的6腳一方面通過電容C15接地，另一方面分別接入74HC590芯片D23的13腳與74HC590芯片D24的13腳；74HC14芯片D17C的6腳一方面通過電容C16接地，另一方面分別接入74HC590芯片D23的10腳與74HC590芯片D24的10腳。
2.如權利要求1所述的一種高能電子束流流強的測試系統，其特征是，對所述法拉第筒增加冷卻裝置。
3.如權利要求1或2所述的一種高能電子束流流強的測試系統，其特征是，所述通訊電路采用串行口數據傳送或網絡通 信進行數據傳遞。
全文摘要
本發明屬于電子技術領域，具體涉及一種高能電子束流流強的測試系統。其技術方案是脈沖束流打入法拉第筒中，并由模擬采樣放大電路采集放大，電壓/頻率轉換電路V/F把經過模擬采樣放大電路輸入的束流流強信號由模擬電壓值轉換成頻率值，頻率/數字轉換電路F/D將電壓/頻率轉換電路V/F輸出的頻率值轉換成數字量，送給數據處理電路，數據處理電路進行運算后送給通信電路，通信電路再與顯控計算機進行數據交換；顯控計算機控制數據處理電路進行數據處理，同時接收通信電路送出的束流流強數據，并進行顯示；本發明中實現對電子加速器出射束流流強的實時采集，并顯示在計算機上，為設備的調試帶來了極大的方便。
文檔編號G01T1/29GK103163547SQ20131004814
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月6日 優先權日2013年2月6日
發明者王春波, 王小軍, 吳建興, 陳璞, 柘江 申請人:江蘇海明醫療器械有限公司