汪棟+++方方+++余松科+++李婷

摘 要：α杯測(cè)氡儀利用累積測(cè)氡技術(shù)來(lái)測(cè)量土壤氡氣含量，以其高探測(cè)靈敏度、低本底、低功耗等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。但是現(xiàn)有的CD-1型α杯測(cè)氡儀工作存在穩(wěn)定性較差、易受干擾、無(wú)法與外部進(jìn)行通訊等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)α杯測(cè)氡儀中的信號(hào)調(diào)理模塊、微控制器系統(tǒng)、電源管理模塊、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)幾個(gè)關(guān)鍵部分進(jìn)行研究分析，對(duì)相關(guān)模塊進(jìn)行改進(jìn)以提升儀器在土壤氡測(cè)量中的工作性能。

關(guān)鍵詞：α杯測(cè)氡儀；土壤氡測(cè)量；工作性能

引言

土壤氡氣作為一種指示性氣體廣泛應(yīng)用于鈾礦勘查、圈定油氣藏邊界等領(lǐng)域[1-2]。根據(jù)測(cè)氡目的、測(cè)定場(chǎng)合、測(cè)定同位素種類的不同，氡測(cè)量方法可以分為三類，即瞬時(shí)測(cè)量、累積測(cè)量和連續(xù)測(cè)量。CD-1型α杯測(cè)氡儀是土壤氡累積測(cè)量的重要儀器之一。α杯測(cè)氡儀是通過(guò)α探杯內(nèi)吸附的放射性核素放出α射線與空氣發(fā)生電離、激發(fā)，產(chǎn)生大量電子-離子對(duì)，在高壓電場(chǎng)下離子對(duì)定向移動(dòng)，電離室收集電極產(chǎn)生感應(yīng)電荷信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)信號(hào)調(diào)理模塊變換、放大、成形后，最終輸出為一個(gè)脈沖信號(hào)。該脈沖信號(hào)輸入微控制器系統(tǒng)進(jìn)行記錄，記錄的脈沖數(shù)目即為核素產(chǎn)生的α粒子數(shù)，從而反映土壤氡含量[3]。

在信號(hào)處理過(guò)程中，由于實(shí)際使用環(huán)境中干擾和測(cè)量要求，需要提高儀器的可靠性、抗干擾性，同時(shí)增強(qiáng)儀器的數(shù)據(jù)處理能力和信息通信功能。通過(guò)對(duì)α杯測(cè)氡儀的各個(gè)模塊進(jìn)行分析研究，對(duì)相應(yīng)部分進(jìn)行優(yōu)化，提升系統(tǒng)工作性能以滿足現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的要求。

1 信號(hào)調(diào)理

采用與CD-1α杯測(cè)氡儀相同的探測(cè)器-常壓空氣脈沖電離室，電離室壁加-900V高壓，中心電極通過(guò)電阻接地，從而在電離室內(nèi)形成高壓電場(chǎng)。α射線使電離室內(nèi)的空氣電離時(shí)，電離離子就會(huì)被中心電極收集，形成電脈沖信號(hào)。由于該信號(hào)十分微弱，必須經(jīng)過(guò)低噪聲、高放大倍數(shù)的放大器將其放大，后續(xù)電路才能對(duì)其進(jìn)行分析[4]。

脈沖電離室的輸出阻抗高，輸出信號(hào)幅度小，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大采用低噪聲、漂移小的集成放大器。放大電路的頻帶盡量窄，通過(guò)有用的脈沖信號(hào)，濾掉雜波[5]。

相關(guān)參數(shù)設(shè)置如下。

1.1 通頻帶

電離室的輸出脈沖寬度為數(shù)十微秒到上百微秒，按最大寬度τ=0.1ms，設(shè)置頻帶寬度得：Δf=ms=40kHz。

1.2 放大倍數(shù)

脈沖電離室輸出的信號(hào)幅度只有0.1～1mV，放大電路需將信號(hào)放大到1～5V方可便于后續(xù)電路的分析，設(shè)定對(duì)信號(hào)放大倍數(shù)為5000倍，考慮到放大器自身限制，采用兩級(jí)放大，第一級(jí)為100倍，第二級(jí)為50倍。

1.3 濾波成型

信號(hào)中由于電源紋波和干擾產(chǎn)生的雜波以及信號(hào)采集計(jì)數(shù)的需要，需對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波成型處理。該網(wǎng)絡(luò)采用有源濾波減少信號(hào)幅度的損耗，采用S-K低通濾波電路。時(shí)間常數(shù)設(shè)置確保τ=RC=0.1ms。

1.4 甄別電路

甄別器由施密特電路構(gòu)成，其閾值范圍為20mV～5V，它將濾波成型電路輸出的類高斯信號(hào)通過(guò)反相端的電壓進(jìn)行比較，大于20mV的電壓幅值將被處理為方波，由于信號(hào)電路自身的因素，方波成為斜波，利用下降沿進(jìn)行計(jì)數(shù)是可以滿足要求的。

信號(hào)調(diào)理電路是α杯測(cè)氡儀的核心部分，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)有噪聲和本底脈沖的影響會(huì)影響測(cè)試的準(zhǔn)確性，因此在放大電路部分進(jìn)行濾波、降噪處理，為使電路能夠可靠運(yùn)行在電路設(shè)計(jì)時(shí)盡可能簡(jiǎn)化電路。

2 電源管理模塊

新型α杯測(cè)氡儀作為一款便攜式儀器，需具備一個(gè)性能優(yōu)良的電源系統(tǒng)，電源系統(tǒng)的性能會(huì)直接影響儀器的使用性能。電源電路力求簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良、耗電省、安全性好、占空間小、重量輕。

根據(jù)信號(hào)調(diào)理電路分析可知系統(tǒng)需要的有+5V主控、-1000V的電離室負(fù)高壓、+3.3V主控和通信、+9V、-9V的放大電路電源。為達(dá)到最優(yōu)效果，儀器由三節(jié)干電池供電，輸入共9V。低壓模塊采用DC-DC電源轉(zhuǎn)換芯片，外圍電路簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)換效率高，功耗低；高壓采用高壓模塊設(shè)計(jì)，電路簡(jiǎn)單，體積小，重量輕。

盡可能地保證放大電路的噪聲小，在電源部分也要進(jìn)行濾波，考慮到電路的簡(jiǎn)化，電源濾波采用微法和納法電容，一個(gè)用于濾掉低頻噪聲，一個(gè)用于濾掉高頻噪聲。

3 微控制器系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)硬件

系統(tǒng)進(jìn)行人機(jī)交互需具備輔助外設(shè)，包括外部輸入、顯示，另外系統(tǒng)故障報(bào)警、檢測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、電源管理以及對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)上傳與下載。根據(jù)接口數(shù)量選用ATmega128微控制器構(gòu)成控制系統(tǒng)[6]。其硬件框圖如圖1所示。

圖1 微控制器系統(tǒng)硬件框圖

LCD顯示采用8位并行通信的12864液晶，用于顯示計(jì)數(shù)結(jié)果、軟件菜單和實(shí)時(shí)時(shí)鐘；實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片用DS1302；鍵盤模塊采用4位獨(dú)立鍵盤，分別是“上翻”、“下翻”、“確定”、“返回”，配合軟件顯示菜單完成相關(guān)操作；報(bào)警電路采用無(wú)源蜂鳴器，系統(tǒng)故障采用軟件編程完成報(bào)警；SD卡用于存儲(chǔ)檢測(cè)結(jié)果；USB接口用于內(nèi)部存儲(chǔ)的信息讀出。

3.2 系統(tǒng)軟件

3.2.1 系統(tǒng)菜單

12864液晶為人機(jī)交互主要顯示界面。系統(tǒng)菜單可以直觀、清晰的進(jìn)行人機(jī)交互。系統(tǒng)菜單如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)菜單示意圖

系統(tǒng)菜單基本展示出了系統(tǒng)所具備的功能，數(shù)據(jù)測(cè)量中的單位轉(zhuǎn)化是指脈沖測(cè)量和輻射量測(cè)量的轉(zhuǎn)化，即脈沖數(shù)/分鐘與Bq/L的轉(zhuǎn)化。數(shù)據(jù)查詢分為一般查詢和鍵盤配合上翻、下翻；定點(diǎn)查詢是通過(guò)內(nèi)部顯示和鍵盤配合選定查詢?nèi)掌?，從而縮減查詢工作量。系統(tǒng)設(shè)置除了時(shí)間設(shè)置外，還對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理存儲(chǔ)。

3.2.2 數(shù)據(jù)測(cè)量

在系統(tǒng)中，對(duì)檢測(cè)結(jié)果用12864液晶進(jìn)行顯示，每十分鐘自動(dòng)清零，或者手動(dòng)用“返回”鍵清零，“確定”鍵用于系統(tǒng)停止計(jì)數(shù)對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，“上翻”或“下翻”是對(duì)測(cè)量顯示結(jié)果在脈沖數(shù)與輻射量之間進(jìn)行切換。endprint

輻射量顯示的結(jié)果是在一分鐘內(nèi)采集到的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化而得的，脈沖量顯示是從計(jì)數(shù)開(kāi)始時(shí)直至自動(dòng)或手動(dòng)清零時(shí)間內(nèi)的累積脈沖數(shù)。

3.2.3 系統(tǒng)通訊

主要是系統(tǒng)與PC機(jī)通過(guò)USB接口與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳和下載。

3.2.4 數(shù)據(jù)查詢

一般查詢是直接通過(guò)“上翻”和“下翻”鍵盤對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，主要用于查找近期的測(cè)量數(shù)據(jù)；定點(diǎn)查詢是菜單與鍵盤配合鍵入日期來(lái)查詢當(dāng)時(shí)保存的數(shù)據(jù)。

3.2.5 系統(tǒng)設(shè)置

時(shí)間設(shè)置是用于設(shè)定實(shí)時(shí)時(shí)間，便于測(cè)量的記錄工作；數(shù)據(jù)設(shè)置主要是數(shù)據(jù)刪除和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)置，系統(tǒng)默認(rèn)為十分鐘存一組脈沖數(shù)和轉(zhuǎn)化的輻射量數(shù)據(jù)，用戶可根據(jù)測(cè)量需要自行設(shè)定自動(dòng)存儲(chǔ)與否以及存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)短。

4 數(shù)據(jù)管理

系統(tǒng)中數(shù)據(jù)管理主要針對(duì)自動(dòng)保存或用戶保存的時(shí)間數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸。

4.1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

系統(tǒng)對(duì)輸入的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，采用十分鐘存一次并清零，或根據(jù)用戶設(shè)定進(jìn)行保存和清零，并將測(cè)得的脈沖數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)化的輻射量以及此時(shí)刻的時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。

方案：將SD卡作為一個(gè)大容量的存儲(chǔ)卡，存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)并口轉(zhuǎn)USB接口芯片將SD卡存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機(jī)作進(jìn)一步處理，滿足了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，室內(nèi)數(shù)據(jù)分析的要求[7]。

4.2 數(shù)據(jù)傳輸

USB橋芯片實(shí)現(xiàn)USB接口與一個(gè)特定的其他接口的轉(zhuǎn)接，在芯片中不但集成了兩個(gè)接口需要的全部功能，還具備協(xié)議處理部件，實(shí)現(xiàn)不同接口之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。FTDI公司生產(chǎn)的FT245BL是USB并行橋芯片，能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)USB與并行I/O口之間協(xié)議的轉(zhuǎn)換，基于該芯片的USB通信模塊避開(kāi)了USB協(xié)議的復(fù)雜性，非常簡(jiǎn)便[8]。

5 系統(tǒng)性能測(cè)試

5.1 儀器數(shù)據(jù)標(biāo)定

實(shí)現(xiàn)脈沖數(shù)/min與Bq/L之間的轉(zhuǎn)化，需要對(duì)脈沖量進(jìn)行標(biāo)定。在室內(nèi)的環(huán)境中，使用標(biāo)準(zhǔn)α源杯測(cè)試，按照系統(tǒng)默認(rèn)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，提取十組，將脈沖量進(jìn)行標(biāo)定，經(jīng)過(guò)標(biāo)定后與讀出的輻射量數(shù)據(jù)一致。標(biāo)定結(jié)果為1Bq/L=20個(gè)脈沖數(shù)/min，即1個(gè)脈沖數(shù)/min=0.05Bq/L。

5.2 本底測(cè)試

進(jìn)行本底檢查時(shí)，保持電離室清潔。按系統(tǒng)默認(rèn)的存儲(chǔ)方式，提取十組數(shù)據(jù)，結(jié)果如表1所示。

結(jié)果表明：儀器本底低，符合要求。

5.3 精確度測(cè)試

保持測(cè)量條件不變，每分鐘讀一次脈沖數(shù)，提取十組數(shù)據(jù)，計(jì)算出計(jì)數(shù)平均值N以及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差δ。經(jīng)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤差13.5，精確度3.8%。結(jié)果表明：儀器的精確度符合測(cè)量要求。

5.4 穩(wěn)定性檢查

保持測(cè)量條件不變，每分鐘讀一個(gè)數(shù)，共測(cè)量七組數(shù)據(jù)，每組十個(gè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出每組的平均值及總平均值A(chǔ)，計(jì)算出最大最小值平均值與總平均值的相對(duì)偏差Δ。經(jīng)計(jì)算穩(wěn)定性為2.06%。

6 結(jié)束語(yǔ)

一套成熟穩(wěn)定的α杯測(cè)氡系統(tǒng)需要長(zhǎng)時(shí)間的研究和改進(jìn)，本研究在原有的CD-1測(cè)氡儀的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步改進(jìn)，在系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理電路方面進(jìn)行濾波降噪、抗干擾方面做了一些改進(jìn)，在增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾方面有一定的提升。為滿足現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量要求，增加了數(shù)據(jù)標(biāo)定和存儲(chǔ)，減少了現(xiàn)場(chǎng)工作量，提高了工作效率。同時(shí)可以通過(guò)USB接口讀出，對(duì)野外土壤氡測(cè)量工作提供了很大的便利。

參考文獻(xiàn)

[1]陳希泉，陳頡，羅先熔，等.地氣（氡氣）測(cè)量方法尋找隱伏含礦斷裂試驗(yàn)[J].物探與化探，2011，35（6）：817-820.

[2]M.I.Al-Jarallah，F(xiàn)azal-ur-Rehman，Khalid Abdalla.Comparative study of short and long term indoor radon measurements[J].Radiation measurements.2008.43（1）：471-474.

[3]方方，賈文懿.杯法測(cè)氡原理及應(yīng)用[J].物探與化探，1998，6：191-198.

[4]張國(guó)華，方方，耿波.KZ-D02F型電離室α測(cè)氡儀的研制[J].核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，2005，11：138-142.

[5]李丹.常壓空氣網(wǎng)柵脈沖電離室型測(cè)氡儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].成都理工大學(xué)，2010.

[6]陳麗莉，黃運(yùn)生，陳學(xué).基于ATmega128的異步電機(jī)數(shù)字化變頻調(diào)速系統(tǒng)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2007，101-103.

[7]蘇義鑫，程敏，何力.基于AT89C52單片機(jī)的SD卡讀寫設(shè)計(jì)[J].設(shè)計(jì)應(yīng)用，2008，5：65-68.

[8]劉建，武樹飛.基于FT232BL的USB接口快速設(shè)計(jì)[J].艦船電子工程，2009，6：51-54.

作者簡(jiǎn)介：汪棟（1990-），男，湖北咸寧人，碩士研究生，研究方向：核探測(cè)技術(shù)與輻射防護(hù)。endprint

輻射量顯示的結(jié)果是在一分鐘內(nèi)采集到的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化而得的，脈沖量顯示是從計(jì)數(shù)開(kāi)始時(shí)直至自動(dòng)或手動(dòng)清零時(shí)間內(nèi)的累積脈沖數(shù)。

3.2.3 系統(tǒng)通訊

主要是系統(tǒng)與PC機(jī)通過(guò)USB接口與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳和下載。

3.2.4 數(shù)據(jù)查詢

一般查詢是直接通過(guò)“上翻”和“下翻”鍵盤對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，主要用于查找近期的測(cè)量數(shù)據(jù)；定點(diǎn)查詢是菜單與鍵盤配合鍵入日期來(lái)查詢當(dāng)時(shí)保存的數(shù)據(jù)。

3.2.5 系統(tǒng)設(shè)置

時(shí)間設(shè)置是用于設(shè)定實(shí)時(shí)時(shí)間，便于測(cè)量的記錄工作；數(shù)據(jù)設(shè)置主要是數(shù)據(jù)刪除和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)置，系統(tǒng)默認(rèn)為十分鐘存一組脈沖數(shù)和轉(zhuǎn)化的輻射量數(shù)據(jù)，用戶可根據(jù)測(cè)量需要自行設(shè)定自動(dòng)存儲(chǔ)與否以及存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)短。

4 數(shù)據(jù)管理

系統(tǒng)中數(shù)據(jù)管理主要針對(duì)自動(dòng)保存或用戶保存的時(shí)間數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸。

4.1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

系統(tǒng)對(duì)輸入的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，采用十分鐘存一次并清零，或根據(jù)用戶設(shè)定進(jìn)行保存和清零，并將測(cè)得的脈沖數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)化的輻射量以及此時(shí)刻的時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。

方案：將SD卡作為一個(gè)大容量的存儲(chǔ)卡，存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)并口轉(zhuǎn)USB接口芯片將SD卡存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機(jī)作進(jìn)一步處理，滿足了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，室內(nèi)數(shù)據(jù)分析的要求[7]。

4.2 數(shù)據(jù)傳輸

USB橋芯片實(shí)現(xiàn)USB接口與一個(gè)特定的其他接口的轉(zhuǎn)接，在芯片中不但集成了兩個(gè)接口需要的全部功能，還具備協(xié)議處理部件，實(shí)現(xiàn)不同接口之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。FTDI公司生產(chǎn)的FT245BL是USB并行橋芯片，能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)USB與并行I/O口之間協(xié)議的轉(zhuǎn)換，基于該芯片的USB通信模塊避開(kāi)了USB協(xié)議的復(fù)雜性，非常簡(jiǎn)便[8]。

5 系統(tǒng)性能測(cè)試

5.1 儀器數(shù)據(jù)標(biāo)定

實(shí)現(xiàn)脈沖數(shù)/min與Bq/L之間的轉(zhuǎn)化，需要對(duì)脈沖量進(jìn)行標(biāo)定。在室內(nèi)的環(huán)境中，使用標(biāo)準(zhǔn)α源杯測(cè)試，按照系統(tǒng)默認(rèn)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，提取十組，將脈沖量進(jìn)行標(biāo)定，經(jīng)過(guò)標(biāo)定后與讀出的輻射量數(shù)據(jù)一致。標(biāo)定結(jié)果為1Bq/L=20個(gè)脈沖數(shù)/min，即1個(gè)脈沖數(shù)/min=0.05Bq/L。

5.2 本底測(cè)試

進(jìn)行本底檢查時(shí)，保持電離室清潔。按系統(tǒng)默認(rèn)的存儲(chǔ)方式，提取十組數(shù)據(jù)，結(jié)果如表1所示。

結(jié)果表明：儀器本底低，符合要求。

5.3 精確度測(cè)試

保持測(cè)量條件不變，每分鐘讀一次脈沖數(shù)，提取十組數(shù)據(jù)，計(jì)算出計(jì)數(shù)平均值N以及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差δ。經(jīng)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤差13.5，精確度3.8%。結(jié)果表明：儀器的精確度符合測(cè)量要求。

5.4 穩(wěn)定性檢查

保持測(cè)量條件不變，每分鐘讀一個(gè)數(shù)，共測(cè)量七組數(shù)據(jù)，每組十個(gè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出每組的平均值及總平均值A(chǔ)，計(jì)算出最大最小值平均值與總平均值的相對(duì)偏差Δ。經(jīng)計(jì)算穩(wěn)定性為2.06%。

6 結(jié)束語(yǔ)

一套成熟穩(wěn)定的α杯測(cè)氡系統(tǒng)需要長(zhǎng)時(shí)間的研究和改進(jìn)，本研究在原有的CD-1測(cè)氡儀的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步改進(jìn)，在系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理電路方面進(jìn)行濾波降噪、抗干擾方面做了一些改進(jìn)，在增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾方面有一定的提升。為滿足現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量要求，增加了數(shù)據(jù)標(biāo)定和存儲(chǔ)，減少了現(xiàn)場(chǎng)工作量，提高了工作效率。同時(shí)可以通過(guò)USB接口讀出，對(duì)野外土壤氡測(cè)量工作提供了很大的便利。

參考文獻(xiàn)

[1]陳希泉，陳頡，羅先熔，等.地氣（氡氣）測(cè)量方法尋找隱伏含礦斷裂試驗(yàn)[J].物探與化探，2011，35（6）：817-820.

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作者簡(jiǎn)介：汪棟（1990-），男，湖北咸寧人，碩士研究生，研究方向：核探測(cè)技術(shù)與輻射防護(hù)。endprint

輻射量顯示的結(jié)果是在一分鐘內(nèi)采集到的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)化而得的，脈沖量顯示是從計(jì)數(shù)開(kāi)始時(shí)直至自動(dòng)或手動(dòng)清零時(shí)間內(nèi)的累積脈沖數(shù)。

3.2.3 系統(tǒng)通訊

主要是系統(tǒng)與PC機(jī)通過(guò)USB接口與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的上傳和下載。

3.2.4 數(shù)據(jù)查詢

一般查詢是直接通過(guò)“上翻”和“下翻”鍵盤對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，主要用于查找近期的測(cè)量數(shù)據(jù)；定點(diǎn)查詢是菜單與鍵盤配合鍵入日期來(lái)查詢當(dāng)時(shí)保存的數(shù)據(jù)。

3.2.5 系統(tǒng)設(shè)置

時(shí)間設(shè)置是用于設(shè)定實(shí)時(shí)時(shí)間，便于測(cè)量的記錄工作；數(shù)據(jù)設(shè)置主要是數(shù)據(jù)刪除和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)置，系統(tǒng)默認(rèn)為十分鐘存一組脈沖數(shù)和轉(zhuǎn)化的輻射量數(shù)據(jù)，用戶可根據(jù)測(cè)量需要自行設(shè)定自動(dòng)存儲(chǔ)與否以及存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)短。

4 數(shù)據(jù)管理

系統(tǒng)中數(shù)據(jù)管理主要針對(duì)自動(dòng)保存或用戶保存的時(shí)間數(shù)據(jù)和測(cè)量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸。

4.1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

系統(tǒng)對(duì)輸入的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，采用十分鐘存一次并清零，或根據(jù)用戶設(shè)定進(jìn)行保存和清零，并將測(cè)得的脈沖數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)化的輻射量以及此時(shí)刻的時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。

方案：將SD卡作為一個(gè)大容量的存儲(chǔ)卡，存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)并口轉(zhuǎn)USB接口芯片將SD卡存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇C機(jī)作進(jìn)一步處理，滿足了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，室內(nèi)數(shù)據(jù)分析的要求[7]。

4.2 數(shù)據(jù)傳輸

USB橋芯片實(shí)現(xiàn)USB接口與一個(gè)特定的其他接口的轉(zhuǎn)接，在芯片中不但集成了兩個(gè)接口需要的全部功能，還具備協(xié)議處理部件，實(shí)現(xiàn)不同接口之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。FTDI公司生產(chǎn)的FT245BL是USB并行橋芯片，能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)USB與并行I/O口之間協(xié)議的轉(zhuǎn)換，基于該芯片的USB通信模塊避開(kāi)了USB協(xié)議的復(fù)雜性，非常簡(jiǎn)便[8]。

5 系統(tǒng)性能測(cè)試

5.1 儀器數(shù)據(jù)標(biāo)定

實(shí)現(xiàn)脈沖數(shù)/min與Bq/L之間的轉(zhuǎn)化，需要對(duì)脈沖量進(jìn)行標(biāo)定。在室內(nèi)的環(huán)境中，使用標(biāo)準(zhǔn)α源杯測(cè)試，按照系統(tǒng)默認(rèn)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，提取十組，將脈沖量進(jìn)行標(biāo)定，經(jīng)過(guò)標(biāo)定后與讀出的輻射量數(shù)據(jù)一致。標(biāo)定結(jié)果為1Bq/L=20個(gè)脈沖數(shù)/min，即1個(gè)脈沖數(shù)/min=0.05Bq/L。

5.2 本底測(cè)試

進(jìn)行本底檢查時(shí)，保持電離室清潔。按系統(tǒng)默認(rèn)的存儲(chǔ)方式，提取十組數(shù)據(jù)，結(jié)果如表1所示。

結(jié)果表明：儀器本底低，符合要求。

5.3 精確度測(cè)試

保持測(cè)量條件不變，每分鐘讀一次脈沖數(shù)，提取十組數(shù)據(jù)，計(jì)算出計(jì)數(shù)平均值N以及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)誤差δ。經(jīng)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)誤差13.5，精確度3.8%。結(jié)果表明：儀器的精確度符合測(cè)量要求。

5.4 穩(wěn)定性檢查

保持測(cè)量條件不變，每分鐘讀一個(gè)數(shù)，共測(cè)量七組數(shù)據(jù)，每組十個(gè)數(shù)據(jù)，計(jì)算出每組的平均值及總平均值A(chǔ)，計(jì)算出最大最小值平均值與總平均值的相對(duì)偏差Δ。經(jīng)計(jì)算穩(wěn)定性為2.06%。

6 結(jié)束語(yǔ)

一套成熟穩(wěn)定的α杯測(cè)氡系統(tǒng)需要長(zhǎng)時(shí)間的研究和改進(jìn)，本研究在原有的CD-1測(cè)氡儀的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步改進(jìn)，在系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理電路方面進(jìn)行濾波降噪、抗干擾方面做了一些改進(jìn)，在增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾方面有一定的提升。為滿足現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量要求，增加了數(shù)據(jù)標(biāo)定和存儲(chǔ)，減少了現(xiàn)場(chǎng)工作量，提高了工作效率。同時(shí)可以通過(guò)USB接口讀出，對(duì)野外土壤氡測(cè)量工作提供了很大的便利。

參考文獻(xiàn)

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