一種在線實時戶外氣溶膠監測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及戶外環境輻射監測技術領域，具體的說是一種在線實時戶外氣溶膠監測裝置。
【背景技術】
[0002]核設施發生核事故時，放射性物質可能由核設施反應堆、一二回路泄漏到周圍的大氣環境中形成放射性氣溶膠分布，放射性氣溶膠懸浮在大氣環境中被人體吸入，氣溶膠經過一段時間沉積在地表后可通過生態系統循環進入食物、水中被人體食入，這都會對人體造成嚴重的持久性的內照射傷害，危害人體健康。
[0003]在線測量核設施周邊大氣環境中的放射性氣溶膠活度濃度含量，可以實時監測空氣的放射性污染水平，及時發現可能的放射性泄漏事故，確保核設施的核相關工藝正常可靠工作，有利于保障核設施的核安全，保證工作人員和周邊居民的身體健康。
[0004]目前核設施周邊大氣環境中的放射性氣溶膠測量采用在線取樣結合實驗室分析的測量手段，在線使用過濾取樣介質進行空氣取樣，取樣樣品定期拿到實驗室中使用輻射測量設備測量樣品中的放射性氣溶膠活度，結合取樣流量人工計算得到空氣中的放射性氣溶膠活度濃度含量，這種方式周期長(一般一個星期)、工序多、操作復雜、人為干預度高，不能及時、快速、有效的發現空氣中的放射性污染，不利用維護核設施的核安全和保證人員的輻射健康。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術的不足，提供一種在線實時戶外氣溶膠監測裝置，該裝置不僅可以進行戶外大氣環境中放射性氣溶膠樣品的自動取樣，而且在取樣的同時可以自動在線實時測量取樣樣品中的放射性氣溶膠活度濃度，設備可耐受戶外嚴酷的高低溫變化、高濕熱環境，長期穩定可靠的自動取樣并在線測量空氣中的放射性氣溶膠含量。
[0006]本實用新型的目的是通過如下技術措施來實現的:一種在線實時戶外氣溶膠監測裝置，包括自動取樣單元、輻射探測單元、信號處理單元、戶外環境溫濕度控制單元、電氣控制單元、防護機柜，所述自動取樣單元在栗動力作用下抽氣使用高效濾紙進行空氣的自動取樣;輻射探測單元測量取樣濾紙中的放射性物質發射的α、β、γ射線;信號處理單元處理輻射探測裝置測量的輻射信號并結合其他參數計算放射性活度濃度；電氣控制單元進行電源的開關控制和抽氣栗的控制;戶外環境溫濕度控制單元控制防護機柜內的大氣環境溫濕度水平，確保設備正常可靠工作;防護機柜將設備密封，和戶外大氣隔離。
[0007]所述自動取樣單元包括依次通過管路附件連接的取樣進氣口、截止閥、自動取樣器、流量計、流量調節閥、抽氣栗、消音器、截止閥、取樣出氣口，所述自動取樣器并聯壓差計，所述抽氣栗、流量計、壓差計、自動取樣器分別與電氣控制單元相連；自動取樣器中含有取樣濾紙和自動走紙機構，自動走紙機構與直流電機相連。在電機控制下可以進行濾紙卷的自動走紙，濾紙卷長10米，每次走紙4cm后可工作4?5小時，單卷濾紙可連續不間斷使用不少于40天;流量計使用質量流量法測量標況下的標準流量，在溫濕度和氣壓改變時不需要進行修正換算，可同時測量瞬時流量和累積流量;抽氣栗采用石墨刮片栗提供取樣動力，可連續不間斷以不大于110L/min的流量抽氣；消音器安裝外抽氣栗出氣口后部，將出氣中的噪音吸收，防止排氣的聲音過大。
[0008]所述輻射探測單元包括輻射探測元件、前置放大電路和準直結構，輻射探測元件正對自動取樣器中的濾紙設置，輻射探測元件的輸出端與前置放大電路相連，前置放大電路與信號處理單元相連，信號處理單元與電氣控制單元相連;輻射探測元件采用低噪聲高探測效率的PIPS半導體將輻射信號轉化為弱電信號，使用雙探測器結構，正對濾紙的探測器測量濾紙上過濾的氣溶膠發射的放射性射線，后面的探測器測量環境Y射線以進行補償;前置放大電路將由輻射信號轉化的弱電信號進行多級包括電荷放大+電壓放大的放大處理;所述前置放大電路與信號處理單元相連;準直結構屏蔽路徑長導致的能量衰減比較嚴重的α輻射信號，提高測量的α能峰分辨率。
[0009]所述信號處理單元用于接收放大后的輻射信號并通過模數變化轉化為α、β、γ混合測量能譜;對能譜進行后期的處理和分析，結合輸入的流量信號和其他工作參數(如輻射探測效率、濾紙過濾效率、濾紙自系數因子等)計算放射性氣溶膠活度濃度;接收壓差計測量的濾紙兩端壓差信號并進行抽氣栗的自動控制；顯示實時活度濃度測量結果、取樣流量、濾紙兩端壓差、設備工作狀態、報警信號以及工作歷史記錄;提供對外通訊功能，包括RS485通訊、4?20mA測量信號輸出和報警開關量輸出。
[0010]所述電氣控制單元由保險絲座、空氣開關、指示燈、繼電器、旋鈕開關和端子排等組成。保險絲座提供電源過載保護;空氣開關進行電源輸入控制;指示燈提示電源和抽氣栗狀態，繼電器提供抽氣栗自動控制;旋鈕開關提供抽氣栗人工控制，端子排提供各種信號和電源轉接。
[0011]所述戶外環境溫濕度控制單元包括溫度開關，溫度開關的輸入端與電氣控制單元相連，溫度開關的輸出端與柜內風扇、電加熱器和戶外空調相連。溫度開關實時測量防護機柜內溫度并提供電源切換接口連接風扇、電加熱器和空調;風扇為機柜內部空氣循環提供動力；電加熱器在柜內溫度過低時加熱機柜內部空氣;戶外空調提供高效制冷或加熱空氣，確保柜內空氣溫度滿足設備內部電氣組件工作要求。
[0012]本實用新型在線實時戶外氣溶膠監測裝置，不僅可以進行戶外大氣環境中放射性氣溶膠樣品的自動取樣，而且在取樣的同時可以自動在線實時測量取樣樣品中的放射性氣溶膠活度濃度，設備可耐受戶外嚴酷的高低溫變化、高濕熱環境，長期穩定可靠的自動取樣并在線測量空氣中的放射性氣溶膠含量。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型取樣原理圖。
[0014]其中:1.取樣進氣口，2.手動截止閥，3.輻射探測單元，4.壓差計，5.自動取樣器，6.流量計，7.流量調節閥，8.抽氣栗，9.消音器，10.取樣出氣口。
[0015]圖2為本實用新型電氣原理圖。
[0016]其中:11.電氣控制單元，12.信號處理單元，13.溫度開關，14.電加熱器，15.風扇，16.戶外空調，17.戶外環境溫濕度控制單元，18.自動取樣單元。
[0017]圖3為本實用新型取樣探測結構原理圖。
[0018]其中:19.前置放大電路，20.PIPS半導體探測元件，21.濾紙，22.濾紙卷，23.直流電機。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本實用新型作進一步的描述。
[0020]本實施例裝置取樣原理如圖1所示，取樣時抽氣栗8啟動，空氣由取樣進氣口I進入設備，手動截止閥2用于控制氣路的通斷，自動取樣器5中的過濾用高效濾紙以99%以上的過濾效率過濾空氣中的放射性氣溶膠，壓差計4測量取樣濾紙兩端的壓力差，壓差信號反饋給信號處理單元用來控制直流電機23實現自動走紙，輻射探測單元3正對取樣濾紙測量過濾下的氣溶膠發射的α、β射線，流量計6測量取樣流量并顯示瞬時流量和累積流量，消音器9在抽氣栗8出氣口后方消除抽氣栗的排氣噪聲。
[0021]本實施例裝置電氣原理如圖2所示，電氣控制單元11從外部取電并和外部通訊;信號處理單元12從輻射探測單元3中取輻射信號處理分析并將測量結果通過電氣控制單元11對外發送;戶外溫濕度控制單元17從電氣控制單元取電，其內部的溫度開關13測量機柜內部空氣溫度，并設置高、低溫度觸發值用來觸發電加熱器14、風扇15和戶外空調16投入工作；自動取樣單元18從電氣控制單元取電，分別給抽氣栗8、流量計4、壓差計6和自動取樣器5中的電機供電，流量計4和壓差計6的信號通過電氣控制單元11轉送給信號處理單元12用來計算放射性氣溶膠活度濃度和控制走紙。
[0022]本實施例裝置在線取樣實時探測結構原理如圖3所示。輻射探測單元3正對自動取樣器5，自動取樣器5中包括濾紙卷22和直流電機23，信號處理單元12接收壓差計6測量的濾紙21兩端壓差信號，控制直流電機23電源從而實現濾紙21的自動走紙;輻射探測單元3中包括PIPS半導體探測元件20、前置放大電路19，PIPS半導體探測元件20正對濾紙上過濾的放射性氣溶膠，接收其發射的α、β射線，并將輻射信號轉化為弱脈沖電信號，前置放大電路19包括一級電荷放大電路、二級電壓放大電路和R-C、C-R電路，用來放大和整形弱脈沖電信號并將放大處理后的信號發送給信號處理單元12進行放射性氣溶膠活度濃度含量的最終計笪并ο
[0023]綜上所述，以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并非用于限定本實用新型的保護范圍。凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種在線實時戶外氣溶膠監測裝置，包括自動取樣單元、輻射探測單元、信號處理單元、戶外環境溫濕度控制單元、電氣控制單元、防護機柜，其特征在于:所述自動取樣單元包括依次通過管路附件連接的取樣進氣口、截止閥、自動取樣器、流量計、流量調節閥、抽氣栗、消音器、截止閥、取樣出氣口，所述自動取樣器并聯壓差計，所述抽氣栗、流量計、壓差計、自動取樣器分別與電氣控制單元相連;所述輻射探測單元包括輻射探測元件和前置放大電路，輻射探測元件正對自動取樣器中的濾紙設置，輻射探測元件的輸出端與前置放大電路相連，前置放大電路與信號處理單元相連，信號處理單元與電氣控制單元相連;所述戶外環境溫濕度控制單元包括溫度開關，溫度開關的輸入端與電氣控制單元相連，溫度開關的輸出端與柜內風扇、電加熱器和戶外空調相連。2.根據權利要求1所述的在線實時戶外氣溶膠監測裝置，其特征在于:所述自動取樣器中含有取樣濾紙和自動走紙機構，自動走紙機構與直流電機相連。3.根據權利要求1所述的在線實時戶外氣溶膠監測裝置，其特征在于:所述輻射探測元件采用雙探測器結構的PIPS半導體探測元件。4.根據權利要求1所述的在線實時戶外氣溶膠監測裝置，其特征在于:所述輻射探測單元設有用于屏蔽路徑長導致的能量衰減的α輻射信號的準直結構。
【專利摘要】本實用新型涉及戶外環境輻射監測技術領域，提供一種在線實時戶外氣溶膠監測裝置，包括自動取樣單元、輻射探測單元、信號處理單元、戶外環境溫濕度控制單元、電氣控制單元、防護機柜。本實用新型裝置不僅可以進行戶外大氣環境中放射性氣溶膠樣品的自動取樣，而且在取樣的同時可以自動在線實時測量取樣樣品中的放射性氣溶膠活度濃度，設備可耐受戶外嚴酷的高低溫變化、高濕熱環境，長期穩定可靠的自動取樣并在線測量空氣中的放射性氣溶膠含量。
【IPC分類】G01T1/167
【公開號】CN205384375
【申請號】CN201521037675
【發明人】陳祥磊, 郭智榮, 左亮周, 廖武, 徐江濤, 柳彬
【申請人】中國船舶重工集團公司第七〇九研究所, 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
【公開日】2016年7月13日
【申請日】2015年12月14日