电离室信号处理装置的制作方法

本实用新型涉及电离室信号采集技术领域，特别涉及一种电离室信号处理装置。

背景技术：

电离室是利用电离辐射的电离效应测量电离辐射的探测器，又称离子室，电离室由处于不同电位的电极和其间的介质组成，电离辐射在介质中产生电离离子对，在电场的作用下，正负离子分别向负极和正极漂移，形成电离电流，由于电离电流与辐射的强度成正比，测量该电流即可得到电离辐射的强度。电离室信号通常是nA(纳安)、甚至pA(皮安)级别的电流，现阶段大多使用的信号处理器，比如OPA128，其采集速率、稳定性等都很难满足现阶段的要求。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

针对相关技术中的问题，本实用新型提出一种电离室信号处理装置，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种电离室信号处理装置，包括电离室和与所述电离室电连接的信号处理模块，其中，所述信号处理模块包括输入端Iin、输出端Vout、电阻Rin1、电阻Rin2、电阻Rf1、电阻Rf2、电阻R’、电阻R1、电阻R2、电阻R17、信号放大器N1、信号放大器N2、气体放电管Ga1、电位器POT1、电容C’、电容Cf、场效应管T1和场效应管T2，所述输入端Iin通过所述电阻Rin1分别与所述电阻Rin2的一端及所述气体放电管Ga1的第二端连接，所述电阻Rin2的另一端分别与所述场效应管T1的源极、所述场效应管T1的栅极、所述场效应管T2的漏极、所述信号放大器N1的第二端、所述电阻Rf1的一端及所述电容Cf的一端连接，所述气体放电管Ga1的第一端分别与所述场效应管T1的漏极、所述场效应管T2的栅极及所述场效应管T2的源极连接并接地，所述信号放大器N1的第三端分别与所述电阻R’的一端及所述电容C’的一端连接，所述电阻R’的另一端与所述电容C’的另一端分别均接地，所述信号放大器N1的第一端与所述电位器POT1的第一端连接，所述电位器POT1的第二端与所述信号放大器N1上的第五端连接，所述信号放大器N1上的第四端与所述电位器POT1的第三端连接并与电源负极连接，所述信号放大器N1上的第七端与电源正极连接，所述信号放大器N1上的第六端分别与所述电阻Rf1的另一端、所述电容Cf的另一端及所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端与所述信号放大器N2的第三端连接，所述信号放大器N2上的第二端分别与所述电阻R1的一端及所述电阻Rf2的一端连接，所述电阻R1的另一端接地，所述电阻Rf2的另一端分别与所述电阻R17的一端及所述信号放大器N2的第六端连接，所述信号放大器N2第四端与所述电源负极连接，所述信号放大器N2第七端与所述电源正极连接，所述电阻R17与所述输出端Vout连接。

在其中一个实施例中，所述电阻Rin1的阻值大小为1.5KΩ，所述电阻Rin2的阻值大小为33KΩ，所述电阻R1与所述电阻R2的阻值大小均为1KΩ，所述电阻R17的阻值大小为100Ω。

在其中一个实施例中，所述信号放大器N1为反向反馈式电流放大器，其型号为AD549，所述信号放大器N2为同向反馈式电流放大器，其型号为OPA177。

在其中一个实施例中，所述场效应管T1和所述场效应管T2均为N沟道MESFET管。

在其中一个实施例中，所述电阻Rin1与所述电阻Rin2为输入电阻，所述电阻Rf1与所述电阻Rf2为反馈电阻，所述电阻R’为匹配电阻。

与现有技术相比，本电离室信号处理装置由于电离电流与辐射的强度成正比，测量该电流即可得到电离辐射的强度，该电流通常是nA或者pA数量级的电流信号，这些弱信号不能直接进行测量，也不能被计算机采集和处理，更不能驱动执行机构实现自动控制，因此本实用新型就是将这些微弱信号进行处理，使之能被仪器测量和计算机处理，原理是通过反向反馈式电流放大器AD549的I/V转换电路将电离室信号转变为电压信号，然后再通过高精密运放OPA117同向反馈放大电路进行二级放大，最后输出一个稳定且较强的电压信号；通过使用的AD549，性能稳定、响应快等优点，并且针对输入信号干扰，设计了防冲击及干扰电路，大大增加了信号采集的真实性，另外，AD549输出信号再经过OPA117进一步放大，对于AD549的输出信号要求降低，进而能够有效的保护关键器件。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例的一种电离室信号处理装置的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的一种电离室信号处理装置的信号处理模块的电路原理图。

图中：

1、电离室；2、信号处理模块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种电离室信号处理装置，所述电离室信号处理装置，包括电离室1和与所述电离室1电连接的信号处理模块2，其中，所述信号处理模块2包括输入端Iin、输出端Vout、电阻Rin1、电阻Rin2、电阻Rf1、电阻Rf2、电阻R’、电阻R1、电阻R2、电阻R17、信号放大器N1、信号放大器N2、气体放电管Ga1、电位器POT1、电容C’、电容Cf、场效应管T1和场效应管T2，所述输入端Iin通过所述电阻Rin1分别与所述电阻Rin2的一端及所述气体放电管Ga1的第二端连接，所述电阻Rin2的另一端分别与所述场效应管T1的源极、所述场效应管T1的栅极、所述场效应管T2的漏极、所述信号放大器N1的第二端、所述电阻Rf1的一端及所述电容Cf的一端连接，所述气体放电管Ga1的第一端分别与所述场效应管T1的漏极、所述场效应管T2的栅极及所述场效应管T2的源极连接并接地，所述信号放大器N1的第三端分别与所述电阻R’的一端及所述电容C’的一端连接，所述电阻R’的另一端与所述电容C’的另一端分别均接地，所述信号放大器N1的第一端与所述电位器POT1的第一端连接，所述电位器POT1的第二端与所述信号放大器N1上的第五端连接，所述信号放大器N1上的第四端与所述电位器POT1的第三端连接并与电源负极连接，所述信号放大器N1上的第七端与电源正极连接，所述信号放大器N1上的第六端分别与所述电阻Rf1的另一端、所述电容Cf的另一端及所述电阻R2的一端连接，所述电阻R2的另一端与所述信号放大器N2的第三端连接，所述信号放大器N2上的第二端分别与所述电阻R1的一端及所述电阻Rf2的一端连接，所述电阻R1的另一端接地，所述电阻Rf2的另一端分别与所述电阻R17的一端及所述信号放大器N2的第六端连接，所述信号放大器N2第四端与所述电源负极连接，所述信号放大器N2第七端与所述电源正极连接，所述电阻R17与所述输出端Vout连接。

借助于上述技术方案，通过使用的AD549，性能稳定、响应快等优点，并且针对输入信号干扰，设计了防冲击及干扰电路，大大增加了信号采集的真实性，另外，AD549输出信号再经过OPA117进一步放大，对于AD549的输出信号要求降低，进而能够有效的保护关键器件。

进一步地，所述电阻Rin1的阻值大小为1.5KΩ，所述电阻Rin2的阻值大小为33KΩ，所述电阻R1与所述电阻R2的阻值大小均为1KΩ，所述电阻R17的阻值大小为100Ω。所述信号放大器N1为反向反馈式电流放大器，其型号为AD549，所述信号放大器N2为同向反馈式电流放大器，其型号为OPA177。所述场效应管T1和所述场效应管T2均为N沟道MESFET管。所述电阻Rin1与所述电阻Rin2为输入电阻，所述电阻Rf1与所述电阻Rf2为反馈电阻，所述电阻R’为匹配电阻。

下面阐述所述电离室信号处理装置的工作原理：

具体应用时，用N1将电离室信号进行I/V转换并且将信号进行放大，再经过N2进行二级放大，对输入信号用Ga1进行保护，可以有效的减少高电压对N1产生的危害，对输入信号进行瞬变抑制，使用T1、T2两只N沟道MESFET，可以消除某些瞬变干扰信号，可以对N1的输出进行微调节，特别是信号为0时，通过调节POT1，可以消除N1的偏置电压，通过对Rf1阻值的选择，可以对N1的放大倍数进行调节，如果Rf1使用5G电阻，则可以测量pA级别的电流，若使用1M欧姆电阻，则测量nA或者uA级别电流，通过Rf2阻值的选择，可以对二级放大倍数进行调节，以此来适应各种CPU采集系统的需要。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，由于电离电流与辐射的强度成正比，测量该电流即可得到电离辐射的强度，该电流通常是nA或者pA数量级的电流信号，这些弱信号不能直接进行测量，也不能被计算机采集和处理，更不能驱动执行机构实现自动控制，因此本实用新型就是将这些微弱信号进行处理，使之能被仪器测量和计算机处理，原理是通过反向反馈式电流放大器AD549的I/V转换电路将电离室信号转变为电压信号，然后再通过高精密运放OPA117同向反馈放大电路进行二级放大，最后输出一个稳定且较强的电压信号；通过使用的AD549，性能稳定、响应快等优点，并且针对输入信号干扰，设计了防冲击及干扰电路，大大增加了信号采集的真实性，另外，AD549输出信号再经过OPA117进一步放大，对于AD549的输出信号要求降低，进而能够有效的保护关键器件。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。