一种直流恒流电流信号的产生方法和恒流源装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电学领域，尤其涉及一种直流恒流电流信号的产生方法和恒流源 装置。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的发展，在我国航天、核工业、兵器等国防工业领域，以及科学研究、 教学实验中都存在着大量的直流小电流信号。直流小电流源经过多年的发展，已经有多种 类型的产品得以广泛的应用。
[0003] 目前比较常用的是电阻式直流小电流恒流源，通过采用精密程控电压源和精密高 值电阻器产生直流小电流的输出。
[0004] 然而，直流小电流源的电流输出，随着环境因素的变化，也发生着相应变化。温度、 湿度、气压甚至静电都对直流小电流源的稳定性有着比较大的影响，特别是在对精度要求 高的工作环境下，这一问题更为突出。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种直流恒流电流信号的产生方法和 恒流源装置，采用空腔电离室受γ射线辐照，使得电离室内部空气电离产生电离电流信号， 并对环境参数数据进行采集，对电离电流信号进行修正，从而输出具有良好稳定性和精度 的直流小电流恒流信号。
[0006] 为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种直流恒流电流信号的产生方法， 所述方法包括：
[0007] 采集环境参数数据;所述环境参数数据包括:温度数据、气压数据和湿度数据；
[0008] 通过γ射线辐射场对空腔电离室辐射使所述空腔电离室内空气电离，并在恒定电 场作用下产生电离电流信号；
[0009] 将所述电离电流信号通过增益反馈进行降噪处理；
[0010] 根据所述温度数据、气压数据和湿度数据，以及预设的标准环境参数，对所述降噪 处理后的电离电流信号进行修正，输出所述直流恒流电流信号。
[0011] 优选的，所述γ射线辐射场具体为:Cs-137 γ射线辐射场或C0-60 γ射线辐射场。
[0012] 优选的，所述方法还包括：
[0013] 改变所述空腔电离室的体积和/或改变所述空腔电离室接收到的电离辐射强度， 以获取不同电流值大小的所述直流恒流电流信号。
[0014] 优选的，所述空腔电离室为石墨空腔电离室，所述电离电流信号具体为：
[0016]其中，I为电离室空腔中空气产生的电离电流，单位为Α;
[0017] 史为电离室中心所处位置处的γ射线剂量率，单位为Gy/h;
[0018] V为空腔电离室内部可容纳空气的体积，单位为m3;
[0019] Po为标准条件下的干燥空气密度，所述标准条件为0°(：，101.3251^&，单位为1^/111 3;
[0020]
为空气与石墨的质能吸收系数之比；
[0021] 为石墨和空气的阻止本领之比；
[0022] W/e为干燥空气中，一个电子产生一个离子对时所消耗的平均能量，单位为(J · Ο-?);
[0023] Τ为环境空气温度，单位为°(：;
[0024] Ρ为环境气压，单位为kPa;
[0025] 为消耗于轫致辐射的能量占其初始能量的分额；
[0026] K为对电离电流加以修正的全部修正因子的乘积。
[0027] 在第二方面，本发明实施例提供了一种恒流源装置，所述恒流源装置包括：
[0028] 环境参数采集装置，对所述恒流源装置所在环境的环境参数数据进行采集;所述 环境参数数据包括:温度数据、湿度数据和气压数据；
[0029] γ射线辐射场，用于产生辐照射线；
[0030]空腔电离室，接收所述辐照射线的辐照，使所述空腔电离室的空气电离产生电子 和正离子，并在施加在所述空腔电离室的两极的直流极化电压作用下形成恒定电场，使所 述电子和正离子分别向所述两极移动形成电离电流信号；
[0031]增益反馈装置，将所述电离电流信号进行增益反馈降噪处理；
[0032]处理设备，根据所述温度数据、气压数据和湿度数据，以及预设的标准环境参数， 对所述降噪处理后的电离电流信号进行修正，输出所述直流恒流电流信号；
[0033] ΙΕΕΕ488总线，连接所述处理设备与所述环境参数采集装置和所述增益反馈装置， 用于所述处理设备与所述环境参数采集装置和所述增益反馈装置之间的信号传输。
[0034] 优选的，所述γ射线辐射场具体为:Cs-137 γ射线辐射场或C0-60 γ射线辐射场。
[0035] 优选的，所述环境参数采集装置包括：
[0036] 温度计，对所述环境的温度数据进行采集；
[0037] 气压计，对所述环境的气压数据进行采集；
[0038] 湿度计，对所述环境的湿度数据进行采集。
[0039]优选的，所述增益反馈装置由静电计和精密电容组成。
[0040] 进一步优选的，所述静电计为Keithley 6517静电计。
[0041] 进一步优选的，所述静电计还用于所述空腔电离室的电压源。
[0042] 本发明实施例提供的直流恒流电流信号的产生方法，采用空腔电离室受γ射线辐 照，使得电离室内部空气电离产生电离电流信号，并对环境参数数据进行采集，对电离电流 信号进行修正，从而输出具有良好稳定性和精度的直流小电流恒流信号。
【附图说明】
[0043] 图1为本发明实施例提供的直流恒流电流信号的产生方法流程图；
[0044]图2为本发明实施例提供的采用电离电流方式形成的小电流恒流源的原理图； [0045]图3为本发明实施例提供的恒流源装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0046] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0047] 本发明实施例提供的直流恒流电流信号的产生方法，具体用于产生直流小电流恒 流ig号。
[0048] 图1为本发明实施例提供的直流恒流电流信号的产生方法流程图，结合图1所示， 本实施例提供的直流恒流电流信号的产生方法包括如下步骤：
[0049] 步骤110，采集环境参数数据；
[0050] 具体的，环境参数数据可以包括:温度数据、气压数据和湿度数据等。采集不同种 类的环境参数数据，可以使用不同的采集装置。
[0051] 如使用温度计采集温度数据，使用气压计采集气压数据，使用湿度计采集湿度数 据等。
[0052]步骤120，通过γ射线辐射场对空腔电离室辐射使所述空腔电离室内空气电离，并 在恒定电场作用下产生电离电流信号；
[0053]具体的，γ射线辐射场可以为Cs-137 γ射线辐射场或C0-60 γ射线辐射场。
[0054]空腔电离室是一种用于探测电离辐射的气体探测器，其工作原理是当接收到射线 辐照时，射线与空腔电离室中气体分子发生作用，产生电子-正离子对。因此通过γ射线辐 射场的辐照，空腔电离室内空气电离。同时在空腔电离室的收集极和高压极上加直流极化 电压形成电场，使气体分子电离形成的电子和正离子会两极移动，形成电离电流信号。
[0055] 通常情况下，空腔电离室工作在正比区，即电离电流大小正比于射线产生的初始 离子对数目，也即正比于射线强度。
[0056] 图2示出了采用电离电流方式形成的小电流恒流源的原理图。
[0057]如图所示，运算放大器正向输入端接地，负压加到反向输入端。由于运算放大器的 输入电阻非常高，使得经过运算放大器的电流很小，可以忽略不计。此外，运算放大器的增 益通常可达1〇5倍，则传输电离电流信号的电缆在输出端产生的等效电容将是本身实际电 容值的1 /1 〇5，因此外接精密电容上的电压与输出电压一致，则电离室产生的电离电流可以 按下式表示：
[0059] 其中：I为电离电流，单位为pA; C为精密电容，单位为pF; Δ Vu为时间间隔Δ t内测 量得到的输出电压Vu的变化值，单位为V。
[0060] 在实际应用中，电离电流与温度、湿度、气压等参数都相关。考虑到这些因素，空腔 电离室实际产生的电离电流可如式2所示。
[0062] 其中，I为电离室空腔中空气产生的电离电流，单位为A;发为电离室中心所处位置 处的γ射线剂量率，单位为Gy/h; V为空腔电离室内部可容纳空气的体积，单位为m3;PQ为标 准条件下的干燥空气密度，所述标准条件为〇°C，101.325kPa，单位为kg/m3;
与石墨的质能吸收系数之比；为石墨和空气的阻止本领之比;W/e为干燥空气中，一个 电子产生一个离子对时所消耗的平均能量，单位为(J · C-1);T为环境空气温度，单位为°C; P为环境气压，单位为kPa; i为消耗于轫致辐射的能量占其初始能量的分额;K为对电离电 流加以修正的全部修正因子的乘积，该值在电离室制作完毕之后即可确定。
[0063] 当更换不同体积的空腔电离室，或者改变电离室所在位置的电离辐射强度（即剂 量率)大小时，即可改变电离电流信号的输出值，因此可以通过上述调整实现电离电流在一 定范围内的精确调节。
[0064]步骤130,将电离电流信号通过增益反馈进行降噪处理；
[0065]在具体的例子中，高增益反馈单元由Keithley 6517静电计和精密电容组成，高增 益反馈可减小电离电流信号传输电缆自身电容的影响和电路本身噪声的影响，同时