汪棟+++方方+++余松科+++李婷

摘 要：α杯測氡儀利用累積測氡技術(shù)來測量土壤氡氣含量，以其高探測靈敏度、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杯測氡儀工作存在穩(wěn)定性較差、易受干擾、無法與外部進(jìn)行通訊等問題。通過對α杯測氡儀中的信號調(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)幾個關(guān)鍵部分進(jìn)行研究分析，對相關(guān)模塊進(jìn)行改進(jìn)以提升儀器在土壤氡測量中的工作性能。

關(guān)鍵詞：α杯測氡儀；土壤氡測量；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)測氡目的、測定場合、測定同位素種類的不同，氡測量方法可以分為三類，即瞬時測量、累積測量和連續(xù)測量。CD-1型α杯測氡儀是土壤氡累積測量的重要儀器之一。α杯測氡儀是通過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，在高壓電場下離子對定向移動，電離室收集電極產(chǎn)生感應(yīng)電荷信號。該信號經(jīng)信號調(diào)理模塊變換、放大、成形后，最終輸出為一個脈沖信號。該脈沖信號輸入微控制器系統(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]。

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

1 信號調(diào)理

采用與CD-1α杯測氡儀相同的探測器-常壓空氣脈沖電離室，電離室壁加-900V高壓，中心電極通過電阻接地，從而在電離室內(nèi)形成高壓電場。α射線使電離室內(nèi)的空氣電離時，電離離子就會被中心電極收集，形成電脈沖信號。由于該信號十分微弱，必須經(jīng)過低噪聲、高放大倍數(shù)的放大器將其放大，后續(xù)電路才能對其進(jìn)行分析[4]。

脈沖電離室的輸出阻抗高，輸出信號幅度小，對信號進(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，通過有用的脈沖信號，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幅度只有0.1～1mV，放大電路需將信號放大到1～5V方可便于后續(xù)電路的分析，設(shè)定對信號放大倍數(shù)為5000倍，考慮到放大器自身限制，采用兩級放大，第一級為100倍，第二級為50倍。

1.3 濾波成型

信號中由于電源紋波和干擾產(chǎn)生的雜波以及信號采集計數(shù)的需要，需對信號進(jìn)行濾波成型處理。該網(wǎng)絡(luò)采用有源濾波減少信號幅度的損耗，采用S-K低通濾波電路。時間常數(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通過反相端的電壓進(jìn)行比較，大于20mV的電壓幅值將被處理為方波，由于信號電路自身的因素，方波成為斜波，利用下降沿進(jìn)行計數(shù)是可以滿足要求的。

信號調(diào)理電路是α杯測氡儀的核心部分，在實(shí)際應(yīng)用中會有噪聲和本底脈沖的影響會影響測試的準(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)計時盡可能簡化電路。

2 電源管理模塊

新型α杯測氡儀作為一款便攜式儀器，需具備一個性能優(yōu)良的電源系統(tǒng)，電源系統(tǒng)的性能會直接影響儀器的使用性能。電源電路力求簡單、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，外圍電路簡單，轉(zhuǎn)換效率高，功耗低；高壓采用高壓模塊設(shè)計，電路簡單，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，考慮到電路的簡化，電源濾波采用微法和納法電容，一個用于濾掉低頻噪聲，一個用于濾掉高頻噪聲。

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)故障報警、檢測數(shù)據(jù)存儲、電源管理以及對檢測數(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，用于顯示計數(shù)結(jié)果、軟件菜單和實(shí)時時鐘；實(shí)時時鐘芯片用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；報警電路采用無源蜂鳴器，系統(tǒng)故障采用軟件編程完成報警；SD卡用于存儲檢測結(jié)果；USB接口用于內(nèi)部存儲的信息讀出。

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)測量中的單位轉(zhuǎn)化是指脈沖測量和輻射量測量的轉(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)置除了時間設(shè)置外，還對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理存儲。

3.2.2 數(shù)據(jù)測量

在系統(tǒng)中，對檢測結(jié)果用12864液晶進(jìn)行顯示，每十分鐘自動清零，或者手動用“返回”鍵清零，“確定”鍵用于系統(tǒng)停止計數(shù)對測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，“上翻”或“下翻”是對測量顯示結(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)采集到的脈沖信號轉(zhuǎn)化而得的，脈沖量顯示是從計數(shù)開始時直至自動或手動清零時間內(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“上翻”和“下翻”鍵盤對存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，主要用于查找近期的測量數(shù)據(jù)；定點(diǎn)查詢是菜單與鍵盤配合鍵入日期來查詢當(dāng)時保存的數(shù)據(jù)。

3.2.5 系統(tǒng)設(shè)置

時間設(shè)置是用于設(shè)定實(shí)時時間，便于測量的記錄工作；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)測量需要自行設(shè)定自動存儲與否以及存儲時間長短。

4 數(shù)據(jù)管理

系統(tǒng)中數(shù)據(jù)管理主要針對自動保存或用戶保存的時間數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)的存儲和傳輸。

4.1 數(shù)據(jù)存儲

系統(tǒng)對輸入的脈沖進(jìn)行計數(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，并將測得的脈沖數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)化的輻射量以及此時刻的時間數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。

方案：將SD卡作為一個大容量的存儲卡，存儲采集到的數(shù)據(jù)，然后通過并口轉(zhuǎn)USB接口芯片將SD卡存儲器中的數(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接口與一個特定的其他接口的轉(zhuǎn)接，在芯片中不但集成了兩個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通信模塊避開了USB協(xié)議的復(fù)雜性，非常簡便[8]。

5 系統(tǒng)性能測試

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源杯測試，按照系統(tǒng)默認(rèn)的存儲數(shù)據(jù)，提取十組，將脈沖量進(jìn)行標(biāo)定，經(jīng)過標(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個脈沖數(shù)/min，即1個脈沖數(shù)/min=0.05Bq/L。

5.2 本底測試

進(jìn)行本底檢查時，保持電離室清潔。按系統(tǒng)默認(rèn)的存儲方式，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 精確度測試

保持測量條件不變，每分鐘讀一次脈沖數(shù)，提取十組數(shù)據(jù)，計算出計數(shù)平均值N以及相對標(biāo)準(zhǔn)誤差δ。經(jīng)計算標(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量要求。

5.4 穩(wěn)定性檢查

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

6 結(jié)束語

一套成熟穩(wěn)定的α杯測氡系統(tǒng)需要長時間的研究和改進(jìn)，本研究在原有的CD-1測氡儀的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步改進(jìn)，在系統(tǒng)的信號調(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)場測量要求，增加了數(shù)據(jù)標(biāo)定和存儲，減少了現(xiàn)場工作量，提高了工作效率。同時可以通過USB接口讀出，對野外土壤氡測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.杯法測氡原理及應(yīng)用[J].物探與化探，1998，6：191-198.

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

[5]李丹.常壓空氣網(wǎng)柵脈沖電離室型測氡儀的設(shè)計與實(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[J].設(shè)計應(yīng)用，2008，5：65-68.

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

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

輻射量顯示的結(jié)果是在一分鐘內(nèi)采集到的脈沖信號轉(zhuǎn)化而得的，脈沖量顯示是從計數(shù)開始時直至自動或手動清零時間內(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“上翻”和“下翻”鍵盤對存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，主要用于查找近期的測量數(shù)據(jù)；定點(diǎn)查詢是菜單與鍵盤配合鍵入日期來查詢當(dāng)時保存的數(shù)據(jù)。

3.2.5 系統(tǒng)設(shè)置

時間設(shè)置是用于設(shè)定實(shí)時時間，便于測量的記錄工作；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)測量需要自行設(shè)定自動存儲與否以及存儲時間長短。

4 數(shù)據(jù)管理

系統(tǒng)中數(shù)據(jù)管理主要針對自動保存或用戶保存的時間數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)的存儲和傳輸。

4.1 數(shù)據(jù)存儲

系統(tǒng)對輸入的脈沖進(jìn)行計數(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，并將測得的脈沖數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)化的輻射量以及此時刻的時間數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。

方案：將SD卡作為一個大容量的存儲卡，存儲采集到的數(shù)據(jù)，然后通過并口轉(zhuǎn)USB接口芯片將SD卡存儲器中的數(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接口與一個特定的其他接口的轉(zhuǎn)接，在芯片中不但集成了兩個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通信模塊避開了USB協(xié)議的復(fù)雜性，非常簡便[8]。

5 系統(tǒng)性能測試

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源杯測試，按照系統(tǒng)默認(rèn)的存儲數(shù)據(jù)，提取十組，將脈沖量進(jìn)行標(biāo)定，經(jīng)過標(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個脈沖數(shù)/min，即1個脈沖數(shù)/min=0.05Bq/L。

5.2 本底測試

進(jìn)行本底檢查時，保持電離室清潔。按系統(tǒng)默認(rèn)的存儲方式，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 精確度測試

保持測量條件不變，每分鐘讀一次脈沖數(shù)，提取十組數(shù)據(jù)，計算出計數(shù)平均值N以及相對標(biāo)準(zhǔn)誤差δ。經(jīng)計算標(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量要求。

5.4 穩(wěn)定性檢查

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

6 結(jié)束語

一套成熟穩(wěn)定的α杯測氡系統(tǒng)需要長時間的研究和改進(jìn)，本研究在原有的CD-1測氡儀的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步改進(jìn)，在系統(tǒng)的信號調(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)場測量要求，增加了數(shù)據(jù)標(biāo)定和存儲，減少了現(xiàn)場工作量，提高了工作效率。同時可以通過USB接口讀出，對野外土壤氡測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.杯法測氡原理及應(yīng)用[J].物探與化探，1998，6：191-198.

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

[5]李丹.常壓空氣網(wǎng)柵脈沖電離室型測氡儀的設(shè)計與實(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[J].設(shè)計應(yīng)用，2008，5：65-68.

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

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

輻射量顯示的結(jié)果是在一分鐘內(nèi)采集到的脈沖信號轉(zhuǎn)化而得的，脈沖量顯示是從計數(shù)開始時直至自動或手動清零時間內(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“上翻”和“下翻”鍵盤對存儲的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，主要用于查找近期的測量數(shù)據(jù)；定點(diǎn)查詢是菜單與鍵盤配合鍵入日期來查詢當(dāng)時保存的數(shù)據(jù)。

3.2.5 系統(tǒng)設(shè)置

時間設(shè)置是用于設(shè)定實(shí)時時間，便于測量的記錄工作；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)測量需要自行設(shè)定自動存儲與否以及存儲時間長短。

4 數(shù)據(jù)管理

系統(tǒng)中數(shù)據(jù)管理主要針對自動保存或用戶保存的時間數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)的存儲和傳輸。

4.1 數(shù)據(jù)存儲

系統(tǒng)對輸入的脈沖進(jìn)行計數(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，并將測得的脈沖數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)化的輻射量以及此時刻的時間數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。

方案：將SD卡作為一個大容量的存儲卡，存儲采集到的數(shù)據(jù)，然后通過并口轉(zhuǎn)USB接口芯片將SD卡存儲器中的數(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接口與一個特定的其他接口的轉(zhuǎn)接，在芯片中不但集成了兩個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通信模塊避開了USB協(xié)議的復(fù)雜性，非常簡便[8]。

5 系統(tǒng)性能測試

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源杯測試，按照系統(tǒng)默認(rèn)的存儲數(shù)據(jù)，提取十組，將脈沖量進(jìn)行標(biāo)定，經(jīng)過標(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個脈沖數(shù)/min，即1個脈沖數(shù)/min=0.05Bq/L。

5.2 本底測試

進(jìn)行本底檢查時，保持電離室清潔。按系統(tǒng)默認(rèn)的存儲方式，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 精確度測試

保持測量條件不變，每分鐘讀一次脈沖數(shù)，提取十組數(shù)據(jù)，計算出計數(shù)平均值N以及相對標(biāo)準(zhǔn)誤差δ。經(jīng)計算標(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量要求。

5.4 穩(wěn)定性檢查

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

6 結(jié)束語

一套成熟穩(wěn)定的α杯測氡系統(tǒng)需要長時間的研究和改進(jìn)，本研究在原有的CD-1測氡儀的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步改進(jìn)，在系統(tǒng)的信號調(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)場測量要求，增加了數(shù)據(jù)標(biāo)定和存儲，減少了現(xiàn)場工作量，提高了工作效率。同時可以通過USB接口讀出，對野外土壤氡測量工作提供了很大的便利。

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