全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置，用本装置替代人工把放射源放到每个探测器测量端前，对每个探测器进行检测，确定该探测器的探测效率、灵敏度，整个过程可以实现少量人工干预的自动完成，解决手工操作方法的不足和潜在的危害。其技术方案为：采用了单片机为核心的控制技术，利用以滚珠丝杆螺母机械为执行机构，利用步进电机精确驱动滚珠丝杆螺母机械执行机构，实现了α、β和γ平面源的多维空间的定位和移动，解决了全身放射性表面污染监测系统的检测和校正问题，实现了检测自动化。
【专利说明】全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种放射性污染的检测装置，尤其涉及全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置。
【背景技术】
[0002]随着核电站的建造，在核电站工作的人员也越来越多，在辐射控制区的工作人员可能会受到射线辐射和沾染放射性物质，核电站建立全身放射性表面污染监测系统来检测进入辐射控制区人员的辐射和沾染放射性物质情况，通过全身放射性表面污染监测系统上的探测器，可以及时发现放射性表面污染情况，采取相应的措施消除危险。该设备的正常运行对保障核电站工作人员的人身安全发挥着重大作用。
[0003]全身放射性表面污染监测系统是一个多维的空间，其检测方向包括:前、左、右、上、底等几个面，并且每个面不一定垂直，并有可能形状各异。
[0004]人员进出门时，人员站在监测系统内，可以通过四周的探测器和检测设备对人员的全身的放射性污染进行快速检测，确定是否被沾染放射性物质和被沾染的部位，对工作人员的安全起到保护作用。
[0005]监测系统上安装的探测器或仪器是否工作正常、检测的精度和灵敏度是否达到要求，这对保障核电站工作人员的安全非常重要。对于不同型号的探测器和不同厂家的检测设备而言，其检测的精度和灵敏度是有差异的，对同一型号的探测器和检测设备在工作不同时间后，其探测效率、灵敏度和精度也会发生变化。探测器和检测设备随着时间的推移会使探测效率、灵敏度和精度发生变化，使得监测系统不能够起到安全保障的作用。为此，要保证监测系统的可靠性，应对监测系统的探测器和检测设备进行检验和校正。
[0006]如何检测监测系统的探测器的可靠性和灵敏度是一个非常关键的问题，由于监测系统体积和空间大，一般体积为长:700mm,宽:650mm,深:400mm,高1800mm,形状不一定是规则的立方体。目前没有专门的自动化校正设备和装置，现在采用的方法是采用一定活度的放射源，让每个探测器进行测量，根据该测量的数据来确定该探测器的探测效率、灵敏度，从而判断检测监测系统上探测器的可靠性和灵敏度。由于监测系统的探测器众多，靠人工把放射源拿到每个探测器前，停留一段时间让探测器测量，然后再把放射源拿到下一个探测器前测量，如此进行检测每个探测器的工作状态。在整个过程中，耗费时间较长，并且人拿着放射源检查探测器，可能沾污到放射性物质。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于解决上述问题，提供了一种全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置，用本装置替代人工把放射源放到每个探测器测量端前，对每个探测器进行检测，确定该探测器的探测效率、灵敏度，整个过程可以实现少量人工干预的自动完成，解决手工操作方法的不足和潜在的危害。
[0008]本发明的技术方案为:本发明揭示了一种全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置，包括检测控制芯片、与检测控制芯片电性连接的驱动控制检测电路、与驱动控制检测电路电性连接的步进电机、与步进电机连接的滚珠丝杠螺母移动机构以及与驱动控制检测电路电性连接的位置传感器，其中检测控制芯片向驱动控制检测电路发出指令，由驱动控制检测电路驱动步进电机作为驱动力，以滚珠丝杠螺母移动机构作为执行机构完成XYZ三维坐标的精密移动。
[0009]根据本发明的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置的一实施例，驱动控制检测电路、步进电机、滚珠丝杠螺母移动机构和位置传感器包括X坐标上的驱动控制检测电路及与其配套的步进电机、滚珠丝杠螺母移动机构和位置传感器，Y坐标上的驱动控制检测电路及与其配套的步进电机、滚珠丝杠螺母移动机构和位置传感器，Z坐标上的驱动控制检测电路及与其配套的步进电机、滚珠丝杠螺母移动机构和位置传感器。
[0010]根据本发明的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置的一实施例，位置传感器包括近端位置传感器和远端位置传感器，XYZ三维坐标是根据步进电机的步数和螺距计算得到，每一组近端位置传感器和远端位置传感器均安装在对应的移动机构的起点和终点，以定位XYZ三维坐标精密移动的零点和最大位移。
[0011]根据本发明的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置的一实施例，Z坐标上的滚珠丝杠螺母移动机构是双层滚珠丝杠螺母移动机构，通过双层滚珠丝杠螺母的叠加实现每层移动距离为最大距离的一半，两层移动距离为单层移动距离的两倍。
[0012]根据本发明的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置的一实施例，装置还包括圆弧面转动机构，圆弧面转动机构进一步包括:
[0013]转源驱动控制电路，与检测控制芯片电性连接，接收检测控制芯片发出的针对平面放射源的圆弧面转动的指令；
[0014]圆弧面上的步进电机，电性连接转源驱动控制电路，作为实施圆弧面转动的驱动机构；
[0015]转源机构，连接圆弧面上的步进电机，通过步进电机的转动步数控制转角以完成平面放射源的圆弧面转动和定位，其中转动的起点和终点由安装零件的两个面的位置定位，中间位为90°，配合XYZ三维坐标的移动，实现第四维方位方向上的对圆弧面的移动。
[0016]根据本发明的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置的一实施例，装置还包括手工换向机构，通过在平面放射源的顶部面的移动，配合XYZ三维坐标的移动对监测系统的顶部面即第五维方向进行检查。
[0017]根据本发明的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置的一实施例，装置还装有显示器以显示各方位的坐标和参数。
[0018]根据本发明的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置的一实施例，检测控制芯片是单片机系统。
[0019]根据本发明的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置的一实施例，装置还包括数据传输接口、外围设备操作接口。
[0020]根据本发明的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置的一实施例，数据传输接口包括串行数据接口以及无线传输接口。
[0021]本发明对比现有技术有如下的有益效果:本发明采用了单片机为核心的控制技术，利用以滚珠丝杆螺母机械为执行机构，利用步进电机精确驱动滚珠丝杆螺母机械执行机构，实现了 α、β和Y平面源的多维空间的定位和移动，解决了全身放射性表面污染监测系统的检测和校正问题，实现了检测自动化。本发明的装置替代人工把放射源放到每个探测器或检测设备前，对每个探测器进行检测和校验，确定该探测器的探测效率、灵敏度。整个过程只需少量人工干预，可以自动完成对各个面和方位探测器的检测。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1示出了本发明的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置的较佳实施例的原理图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例对本发明做进一步的描述。
[0024]图1示出了本发明的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置的较佳实施例的原理。请参见图1，本实施例的多维检测装置包括作为控制检测核心的检测控制芯片I (在本实施例中是C8051F020单片机I)、多组移动装置、平面放射源的圆弧面转动机构以及手动换向机构7。单片机I完成整个装置的移动控制、位置检测、坐标计算和显示。在本实施例中，这多组移动装置分别是:Χ坐标上的驱动控制检测电路20及与其配套的步进电机21 (作为驱动动力)、滚珠丝杠螺母移动机构24 (作为执行机构)和位置传感器(分别是近端位置传感器22和远端位置传感器23);Υ坐标上的驱动控制检测电路30及与其配套的步进电机31、滚珠丝杠螺母移动机构34和位置传感器(分别是近端位置传感器32和远端位置传感器33) ；Ζ坐标上的驱动控制检测电路及与其配套的步进电机、滚珠丝杠螺母移动机构和位置传感器。Z坐标上采用双层滚珠丝杠螺母移动机构，在图1中，分为Zl坐标上的驱动控制检测电路40及与其配套的步进电机41、滚珠丝杠螺母移动机构44和位置传感器(分别是近端位置传感器42和远端位置传感器43);Ζ2坐标上的驱动控制检测电路50及与其配套的步进电机51、滚珠丝杠螺母移动机构54和位置传感器(分别是近端位置传感器52和远端位置传感器53)。通过双层滚珠丝杠螺母的叠加实现每层移动距离为最大距离的一半，两层移动距离为单层移动距离的两倍(例如，每层移动距离900mm，两层共以最大移动尺寸达到1800_的大距离)，从而达到增加移动距离的目的。
[0025]每一维(例如X坐标、Y坐标、Zl坐标、Z2坐标)上的结构和运作原理相同，这里以X坐标上的为例来说明，X坐标上的驱动控制检测电路20与单片机I电性连接，单片机I向驱动控制检测电路20发出指令。步进电机21与驱动控制检测电路20电性连接，由驱动控制检测电路20驱动步进电机21作为驱动力。滚珠丝杠螺母移动机构24与步进电机21连接，近端位置传感器22和远端位置传感器23分别和驱动控制检测电路20电性连接。最后以滚珠丝杠螺母移动机构24作为执行机构完成XYZ三维坐标的精密移动。在单片机I的控制下，步进电机21带动滚珠丝杠螺母移动机构24转动，丝杠上的螺母将转动转换为直线移动，根据步进电机21的步数和螺距计算得到XYZ三维坐标(移动的距离和坐标)，近端位置传感器22和远端位置传感器23均安装在对应的移动机构的起点和终点，以定位XYZ三维坐标精密移动的零点和最大位移。
[0026]平面放射源的圆弧面转动机构进一步包括转源驱动控制电路60、圆弧面上的步进电机61和转源机构62。这一机构主要是针对不规则探测面的检测。转源驱动控制电路60与单片机I电性连接，接收单片机I发出的针对平面放射源的圆弧面转动的指令。圆弧面上的步进电机61电性连接转源驱动控制电路60，作为实施圆弧面转动的驱动机构。转源机构62连接圆弧面上的步进电机61，通过步进电机61的转动步数控制转角以完成平面放射源的圆弧面转动和定位，其中转动的起点和终点由安装零件的两个面的位置定位(在一个平面上，为O?180° )，中间位为90°，配合XYZ三维坐标的移动，实现第四维方位方向上的对圆弧面的移动。
[0027]手工换向机构7通过在平面放射源的顶部面的移动，配合XYZ三维坐标的移动对监测系统的顶部面即第五维方向进行检查。亦即，对于监测系统顶部的检测上采用手工换向机构7将发射源工作面向上，实现装置的第五维顶部方向移动。
[0028]装置装有显示器8以显示各方位的坐标和参数，包括放射源的坐标和转动角度等，并且可通过数据传输接口(例如串口 11)进行数据传输，并可通过键盘接口 10和键盘等输入设备相连，还可以通过无线传输接口 9和外部无线遥控设备建立通讯。在操作模式上，可以采用键盘、遥控和计算机控制的多种工作模式。可以根据测量的实际需要灵活选择工作方式。检测和校正的整个过程中可以在装置中显示各维坐标的精确数字。
[0029]上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现和使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书所提到的创新性特征的最大范围。
【权利要求】
1.一种全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置，其特征在于，包括检测控制芯片、与检测控制芯片电性连接的驱动控制检测电路、与驱动控制检测电路电性连接的步进电机、与步进电机连接的滚珠丝杠螺母移动机构以及与驱动控制检测电路电性连接的位置传感器，其中检测控制芯片向驱动控制检测电路发出指令，由驱动控制检测电路驱动步进电机作为驱动力，以滚珠丝杠螺母移动机构作为执行机构完成XYZ三维坐标的精密移动。
2.根据权利要求1所述的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置，其特征在于，驱动控制检测电路、步进电机、滚珠丝杠螺母移动机构和位置传感器包括X坐标上的驱动控制检测电路及与其配套的步进电机、滚珠丝杠螺母移动机构和位置传感器，Y坐标上的驱动控制检测电路及与其配套的步进电机、滚珠丝杠螺母移动机构和位置传感器，Z坐标上的驱动控制检测电路及与其配套的步进电机、滚珠丝杠螺母移动机构和位置传感器。
3.根据权利要求1所述的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置，其特征在于，位置传感器包括近端位置传感器和远端位置传感器，XYZ三维坐标是根据步进电机的步数和螺距计算得到，每一组近端位置传感器和远端位置传感器均安装在对应的移动机构的起点和终点，以定位XYZ三维坐标精密移动的零点和最大位移。
4.根据权利要求2所述的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置，其特征在于，Z坐标上的滚珠丝杠螺母移动机构是双层滚珠丝杠螺母移动机构，通过双层滚珠丝杠螺母的叠加实现每层移动距离为最大距离的一半，两层移动距离为单层移动距离的两倍。
5.根据权利要求1所述的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置，其特征在于,装置还包括圆弧面转动机构，圆弧面转动机构进一步包括: 转源驱动控制电路，与检测控制芯片电性连接，接收检测控制芯片发出的针对平面放射源的圆弧面转动的指令； 圆弧面上的步进电机，电性连接转源驱动控制电路，作为实施圆弧面转动的驱动机构； 转源机构，连接圆弧面上的步进电机，通过步进电机的转动步数控制转角以完成平面放射源的圆弧面转动和定位，其中转动的起点和终点由安装零件的两个面的位置定位，中间位为90°，配合XYZ三维坐标的移动，实现第四维方位方向上的对圆弧面的移动。
6.根据权利要求1所述的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置，其特征在于，装置还包括手工换向机构，通过在平面放射源的顶部面的移动，配合XYZ三维坐标的移动对监测系统的顶部面即第五维方向进行检查。
7.根据权利要求1所述的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置，其特征在于，装置还装有显示器以显示各方位的坐标和参数。
8.根据权利要求1所述的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置，其特征在于，检测控制芯片是单片机系统。
9.根据权利要求1所述的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置，其特征在于，装置还包括数据传输接口、外围设备操作接口。
10.根据权利要求9所述的全身放射性表面污染监测系统的多维检测装置，其特征在于，数据传输接口包括串行数据接口以及无线传输接口。
【文档编号】G01T1/167GK103630924SQ201310671288
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】唐方东, 何林锋, 任家富, 陶永莉, 徐一鹤, 方方 申请人:上海市计量测试技术研究院