吳惠堅(jiān)

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

0 引言

電站的XH-3202C區(qū)域γ劑量率監(jiān)測(cè)儀、XH-3122A型堆坑γ放射性監(jiān)測(cè)裝置通常是在線連續(xù)運(yùn)行設(shè)備。由于環(huán)境（溫度、濕度）及密封等諸多因素會(huì)使這些絕緣材料的絕緣指標(biāo)在長(zhǎng)期運(yùn)行的過(guò)程中有逐漸下降的可能，會(huì)產(chǎn)生與電離室理論正常工作時(shí)（量程范圍）等數(shù)量級(jí)的漏電電流，造成探測(cè)器沒(méi)有工作在線性區(qū)，電離室靈敏度發(fā)生了變化，電離室輸出劑量率不正確[1]。

ZM-1型PA級(jí)電流測(cè)量?jī)x是專為測(cè)量與檢測(cè)電場(chǎng)電離室設(shè)備及部件工作正常與否的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，它能夠準(zhǔn)確測(cè)出部件的漏電流真值，使維修人員能夠推算出由于其漏電導(dǎo)致輸出的吸收劑量率在哪個(gè)量級(jí)出現(xiàn)問(wèn)題，繼而為維修及標(biāo)定設(shè)備創(chuàng)造好的理論及實(shí)踐基礎(chǔ)，不僅如此，此設(shè)備也可用于4mA～20mA傳感器的檢測(cè)。

圖1 工作原理示意圖Fig.1 Schematic diagram of how it works

1 ZM-1型PA級(jí)電流測(cè)量?jī)x技術(shù)指標(biāo)及工作原理

1.1 技術(shù)指標(biāo)

1）分辨率：±10-13A。

2）量程范圍：可分為兩路，一路±10-12A～±4mA，一路4mA～20mA。

3）ADC轉(zhuǎn)換精度0.02%（16位）。

4）五位半讀數(shù)顯示。

5）測(cè)量誤差：±10-12A～±10-8A，小于10%，±10-8A～±4mA，小于5%。

6）4mA～20mA，小于5%。

7）計(jì)算機(jī)通訊。

8）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

9）數(shù)據(jù)顯示、修改設(shè)置由計(jì)算機(jī)完成。

1.2 工作原理、框圖及描述

1）靜電計(jì)：靜電計(jì)采用的是電流——電壓模式，其工作原理是靜電計(jì)將傳感器的輸出直流電流轉(zhuǎn)換為ADC模塊可采集的直流電壓。

2）帶485總線的八路ADC模塊：可將靜電計(jì)輸入的直流電壓通過(guò)485通訊方式傳至給計(jì)算機(jī)。

3）帶485總線的八路繼電器模塊：在計(jì)算機(jī)的控制下用于完成對(duì)靜電計(jì)調(diào)零、輸入電流的量程切換，從而達(dá)到擴(kuò)大測(cè)量量程的目的。

4）液晶顯示屏：用于顯示測(cè)量結(jié)果以及相關(guān)測(cè)量信息。

5）兩路485-USB轉(zhuǎn)接模塊：用于完成下位機(jī)與筆記本電腦的通訊。

6）計(jì)算機(jī)：用來(lái)完成測(cè)量數(shù)據(jù)的計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果的顯示及存儲(chǔ)等功能。

1.3 工作原理

當(dāng)待測(cè)設(shè)備按照正確方式接至測(cè)量?jī)x輸入端時(shí)，靜電計(jì)采集其直流電流信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為直流電壓信號(hào)，帶有485通訊功能精度為0.02%（16位）的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）采集此電壓信號(hào)，通過(guò)特定的計(jì)算將數(shù)據(jù)送至儀器液晶顯示屏和計(jì)算機(jī)進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲(chǔ)。在此期間，同樣帶有485通訊功能的八路繼電器模塊在計(jì)算機(jī)通過(guò)計(jì)算、判斷繼而控制其完成對(duì)靜電計(jì)調(diào)零、輸入電流的量程切換，達(dá)到擴(kuò)大測(cè)量量程的目的。

2 ZM-1型PA級(jí)電流測(cè)量?jī)x使用操作

2.1 使用操作前須知及要求

1）注意：接入負(fù)載時(shí)必須斷電操作，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)室中需有很好的接地措施。

2）設(shè)備標(biāo)識(shí)闡述如下：

◇ 信號(hào)輸入插座1：此插座通過(guò)信號(hào)輸入線纜1接入±10-12A～±4mA 范圍的電流負(fù)載。

◇ 信號(hào)輸入線纜1 。

◇ 信號(hào)輸入插座2：此插座通過(guò)信號(hào)輸入線纜2接入4mA～20mA范圍的電流負(fù)載。

◇ 信號(hào)輸入線纜2 。

◇ 485-USB模塊UPORT1250（MOXA公司）。

◇ 通訊口插座：此插座通過(guò)4 8 5-U S B模塊UPORT1250，完成與筆記本電腦的通訊。

◇ 12V電壓輸出插座：此插座用于提供負(fù)載的極化電壓以及電離室高壓的轉(zhuǎn)換。

◇ 保護(hù)地：此地為220V的地線。

◇ 工作地：此地為儀器的工作地。

◇ 高壓盒（用戶可選）：可提供最大±1500V/1mA的輸出。

◇ 屏蔽盒：用于屏蔽電流負(fù)載元件的設(shè)備。

3） 由于本設(shè)備為弱電流測(cè)量設(shè)備, 在斷電狀況下接好負(fù)載部件后開機(jī)需預(yù)熱30min，方能進(jìn)行測(cè)量（打開前面板的紅色開關(guān)）。

2.2 設(shè)備示意圖及連線使用說(shuō)明

圖2、圖3為ZM-1型PA級(jí)電流測(cè)量?jī)x示意圖。

圖2 ZM-1型PA級(jí)電流測(cè)量?jī)x示意圖Fig.2 Diagram of ZM-1 type PA class current measuring instrument

圖3 通訊模塊及高壓盒示意圖Fig.3 Communication module and high voltage box diagram

1）信號(hào)輸入1插座、信號(hào)輸入2插座分別是接入±10-12A～±4mA、4mA～20mA信號(hào)的，如果不使用信號(hào)輸入2時(shí)安放在插座的Q9插頭不要取下，只有需要測(cè)量4mA～20mA負(fù)載時(shí)將其取下，換上信號(hào)輸入2測(cè)量的專用信號(hào)測(cè)試線，這樣操作的目的是防止信號(hào)輸入2在空載時(shí)對(duì)輸入1測(cè)量有干擾。

2）+12V用于測(cè)量電離室探測(cè)器所需高壓而設(shè)計(jì)的，高壓盒可分別提供±500V左右的高壓[1]。

3）485-USB通訊模塊UPORT1250（MOXA公司）port1口、port2口，分別用于接測(cè)量?jī)x（port1口）和計(jì)算機(jī)（port2口）。

4）計(jì)算機(jī)的操作：將通訊模塊自帶的USB線纜連至計(jì)算機(jī)的任意USB口上，開機(jī)，點(diǎn)擊桌面的“ZM-1型PA級(jí)電流測(cè)量?jī)x”運(yùn)用程序，進(jìn)入到設(shè)備的測(cè)量界面中，然后點(diǎn)擊測(cè)量，即可進(jìn)入到設(shè)備的測(cè)量界面中。

3 XH-3122A型堆坑γ放射性監(jiān)測(cè)裝置XH-3202C區(qū)域γ劑量率監(jiān)測(cè)儀中故障電離室實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)舉例

3.1 XH-3122A型堆坑γ放射性監(jiān)測(cè)裝置電離室漏電流的測(cè)量

正高壓接線要求如下：

第1步：在關(guān)機(jī)狀態(tài)下用所配的四芯插頭線將“高壓盒”的+12V與“ZM-1型PA級(jí)電流測(cè)量?jī)x”的+12V完好相連，此時(shí)開機(jī)并測(cè)試“高壓盒”的正高壓插座是否有+500V左右的輸出，如果輸出正確，請(qǐng)關(guān)機(jī)；如果輸出不正確，也請(qǐng)關(guān)機(jī)，進(jìn)行必要的檢測(cè)與維修。

第2步：在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，將所配正高壓輸出線插頭端接至“高壓盒”的正高壓插座，另一端的紅鱷魚夾接至電離室的高壓極，黑鱷魚夾接至電離室的保護(hù)環(huán)。

第3步：在關(guān)機(jī)狀態(tài)下將所配輸入信號(hào)線纜1插頭接至“ZM-1型PA級(jí)電流測(cè)量?jī)x”的信號(hào)輸入1的插座，另一端的紅鱷魚夾接至電離室的收集極，黑鱷魚夾接至電離室的保護(hù)環(huán)。

第4步：將設(shè)備開機(jī)，預(yù)熱30min，用自動(dòng)擋進(jìn)行測(cè)量，此時(shí)測(cè)量的電流值為I1（+8.212×10-11A），記錄此值。

3.2 負(fù)高壓接線要求

第1步：在關(guān)機(jī)狀態(tài)下用所配四芯插頭線將“高壓盒”的+12V與“ZM-1型PA級(jí)電流測(cè)量?jī)x”的+12V完好相連，此時(shí)開機(jī)并測(cè)試“高壓盒”的負(fù)高壓插座是否有-500V左右的輸出，如果輸出正確，請(qǐng)關(guān)機(jī)；如果輸出不正確，也請(qǐng)關(guān)機(jī)，進(jìn)行必要的檢測(cè)與維修。

第2步：在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，將所配負(fù)高壓輸出線插頭端接至“高壓盒”的負(fù)高壓插座，另一端的紅鱷魚夾接至電離室的高壓極，黑鱷魚夾接至電離室的保護(hù)環(huán)。

第3步：在關(guān)機(jī)狀態(tài)下將所配輸入信號(hào)1線纜插頭接至“ZM-1型PA級(jí)電流測(cè)量?jī)x”的信號(hào)輸入1的插座，另一端的紅鱷魚夾接至電離室的收集極，黑鱷魚夾接至電離室的保護(hù)環(huán)。

第4步：將設(shè)備開機(jī)，預(yù)熱30min，用自動(dòng)擋進(jìn)行測(cè)量，此時(shí)測(cè)量的電流值為I2（-1.231×10-12A），記錄此值。

3.3 電離室絕緣部件漏電流計(jì)算[2]

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，即可得出電離室中絕緣部件漏電指標(biāo)，具體計(jì)算公式為：

帶入I1（+8.212×10-11A）、I2（-1.231×10-12A）后，可知：I0=4.0445×10-11A[2]。

通過(guò)理論分析和推算可知：此電離室在104μGy/h～105μGy/h量級(jí)范圍內(nèi)有漏電現(xiàn)象。

3.4 XH-3202C區(qū)域γ劑量率監(jiān)測(cè)儀電離室漏電流的測(cè)量

首先按照上述關(guān)于“XH-3122A型堆坑γ放射性監(jiān)測(cè)裝置”測(cè)量漏電方式對(duì)“XH-3202C區(qū)域γ劑量率監(jiān)測(cè)儀”進(jìn)行正確地接線，分別測(cè)得：

I1（+6.212×10-13A）、I2（-8.231×10-12A），帶入公式（1）后，得知：I0= -3.8049×10-12A。

通過(guò)理論分析和推算可知：此電離室在10μGy/h～100μGy/h量級(jí)范圍內(nèi)有漏電現(xiàn)象[3]。

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)：I1、I2測(cè)量的數(shù)值通常是有正負(fù)的，按實(shí)際測(cè)量的真值代入即可。當(dāng)I0＞0時(shí)，表明電離室有部分正漏電；當(dāng)I0＜0時(shí)，表明電離室有負(fù)漏電，這時(shí)對(duì)電離室中的絕緣部件必須進(jìn)行必要的工藝處理（清洗、烘干、絕緣處理或更換），同時(shí)此項(xiàng)工作完成后需對(duì)電離室設(shè)備吸收劑量率按照“XH-3122A型堆坑γ放射性監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)條件”“XH-3202C區(qū)域γ劑量率監(jiān)測(cè)儀技術(shù)條件”進(jìn)一步標(biāo)定，確定新的靈敏度參數(shù)（此參數(shù)是有變化的）。ZM-1型PA級(jí)電流測(cè)量?jī)x工作原理簡(jiǎn)單，測(cè)試過(guò)程方便實(shí)用，工作穩(wěn)定，提高了維修質(zhì)量及效率，可以預(yù)判被測(cè)設(shè)備的穩(wěn)定性，為電站輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了保障。