[发明专利]一种双GM计数管宽量程伽马剂量计及监测方法

权利要求书

1.一种双GM计数管宽量程伽马剂量计，其特征在于，包括低压电源、高压电源、高量程GM计数管、低量程GM计数管、阳极负载、阴极负载、信号调理电路、量程切换电路、单片机工作系统、通讯模块以及上位机；低压电源用于给伽马剂量计提供工作电压，连接至伽马剂量计中需要供电的芯片和模块；高压电源用于给高量程GM计数管和低量程GM计数管提供工作电压；高量程GM计数管和低量程GM计数管用于检测环境中的伽马射线，两个GM计数管的阳极通过阳极负载连接至高压电源，两个GM计数管的阴极连接至阴极负载；信号调理电路包括高量程GM计数管信号调理电路和低量程GM计数管信号调理电路，两个信号调理电路分别将各自的GM计数管产生的电流脉冲信号转化为规则的电压脉冲信号，其输入端分别连接至各自的GM计数管的阴极，输出端连接至单片机工作系统；量程切换电路包括高量程GM计数管量程切换电路和低量程GM计数管量程切换电路，分别用于控制各自的GM计数管的开通和关断，其控制端连接至单片机工作系统，另一端连接至阴极负载；单片机工作系统用于采集高量程GM计数管和低量程GM计数管产生的脉冲信号并转化为剂量率、控制高量程GM计数管和低量程GM计数管自动完成量程切换；单片机工作系统通过通讯模块将剂量率传送至上位机，实时显示当前剂量率。

2.如权利要求1所述的双GM计数管宽量程伽马剂量计，其特征在于，高量程GM计数管信号调理电路和低量程GM计数管信号调理电路的结构相同，均包括阴极负载电路、CR微分电路、双向限幅电路和幅值甄别器；对低量程GM计数管信号调理电路描述如下：所述阴极负载电路由第一电容(C1)和第一电阻(R1)并联组成，其输入端连接至低量程GM计数管(LGM)阴极，输出端连接至第一开关三极管(Q1)的集电极，将低量程GM计数管(LGM)产生的电流脉冲信号转化为电压脉冲信号；所述CR微分电路由第二电容(C2)和第二电阻(R2)串联组成，第二电容(C2)和第二电阻(R2)的连接点作为CR微分电路的输出端，第二电容(C2)另一端连接至低量程GM计数管(LGM)阴极，第二电阻(R2)另一端接地，CR微分电路将低量程GM计数管(LGM)阴极电压脉冲信号进一步转化为具有预设幅值和脉宽的电压脉冲信号，在一定程度上使前级堆叠的脉冲信号相互分开，减少高剂量率下的漏计数；所述双向限幅电路由第五电阻(R5)、第一开关二极管(D1)和第二开关二极管(D2)组成，第五电阻(R5)的输入端连接至CR微分电路的输出端，第一开关二极管(D1)负极连接至+5V，第一开关二极管(D1)正极连接至第二开关二极管(D2)负极，第二开关二极管(D2)正极接地，第一开关二极管(D1)和第二开关二极管(D2)的连接点连接至第五电阻(R5)的输出端和第一电压比较器(U1)的正向输入端，双向限幅电路将电压脉冲幅值限制在-0.6V～+5.6V之间，保护后级幅值甄别器；所述幅值甄别器由第一电压比较器(U1)和第一电位器(RP1)组成，第一电位器(RP1)两端分别连接至+5V和地，第一电位器(RP1)滑动端连接至第一电压比较器(U1)的负向输入端，用来调节幅值甄别器的阈值电压，幅值甄别器将前级脉冲信号转化为规则矩形电压脉冲信号。

3.如权利要求1所述的双GM计数管宽量程伽马剂量计，其特征在于，高量程GM计数管量程切换电路和低量程GM计数管量程切换电路相同，其中低量程GM计数管(LGM)的量程切换电路由第一开关三极管(Q1)、第三电阻(R3)和第四电阻(R4)组成；第一开关三极管(Q1)的集电极连接至阴极负载电路，第一开关三极管(Q1)的基极通过第三电阻(R3)连接至单片机工作系统，第一开关三极管(Q1)的发射极接地，在第一开关三极管(Q1)的基极和发射极间跨接第四电阻(R4)确保其工作状态的稳定；当单片机工作系统控制第一开关三极管(Q1)开通时，低量程GM计数管(LGM)能在正常工作电压下产生电流脉冲信号，反之低量程GM计数管(LGM)则无法工作；在任何时刻，低量程GM计数管(LGM)的量程切换电路中第一开关三极管(Q1)和高量程GM计数管(HGM)的量程切换电路中第二开关三极管(Q2)有且仅有一个导通，即任何时刻有且仅有一个GM计数管处于工作状态，从而实现双GM计数管的量程切换控制。