脉冲数字式射线传感器

　　伴随着国内长输管道100%射线检测要求,射线管道爬行器大范围使用。作为爬行器主要部件的射线传感器的可靠性却一直不高,且使用寿命短,容易出现误动作,有的爬行器软件设计不佳甚至可能造成误曝光,危及人身安全。

　　目前国内外射线管道爬行器上使用的射线传感器,凡是采用盖革计数管的均采用对计数脉冲进行积分,然后通过运算放大器组成的比较器比较,输出一个代表有无射线的开关量信号的方式。这种传感器受自然空间辐射抗干扰能力差、受温湿度因素影响大、电路复杂、安装、调试不方便。为了克服上述问题,研究并设计一种不会误动作的安全可靠的传感器十分必要。

　　1　传感器简介

　　设计的脉冲数字式射线传感器,利用盖革计数管,接受137Se指令源或X射线的射线辐射,通过电子电路将电脉冲信号转变为光脉冲,输入到可编程控制器(PLC),并通过PLC内部软件编程判断脉冲频率,比较后输出信号,以表示有无辐射信号。传感器内部的电路因集成化而大为简化,响应时间和灵敏度能通过PLC分别调节,具有灵敏度高、稳定性高、抗干扰能力强的特点。为了达到上述目的,由以下技术方案来实现,如盖革计数管、高压电源、专用模块和PLC软件。下面结合附图进一步阐述具体实施方式。

　　1.1　硬件组成

　　如图1所示,盖革计数管的安装采用管座式,非焊接结构,计数管随时可更换。高压电源采用市场上容易采购的高压模块,安装时通过可调电位器将电压调为380 V即可,其它没有任何调节部分。专用模块负责静电放大及光电脉冲转换并输出,在电

　　器上传感器与PLC是绝缘的,方便连接与安装,并做了防潮处理,这在野外施工的设备上十分必要。

　　1.2　程控设计

　　PLC程序流程图如图2所示,可编程控制器内部软件完成了抗干扰、输入信号的频率峰值判断、输出信号的防抖动,通过改变时间门可以调节反应速度,通过改变计数基准可以改变灵敏度。如果需要调节灵敏度,需要使用手持编程器或计算机重新写入程序,一般情况下一次性确定两个参数之后,就不需要作大的调节,即可满足绝大多数应用场合。

　　2　改进方面设计的传感器较之传统的射线传感器有着多处改进:

　　(1)不存在开关接触不良的问题。改进了原来的继电器输出方式,而通过光电隔离期间转变成高速光脉冲输出方式,根本上解决了继电器机械接触不良的问题。

　　(2)不存在误触发问题。盖革计数管在工作电压下,由于宇宙射线和制作计数管材料中的放射性杂质以及周围环境中微量放射性物质引起的计数本底,对运放组成的直流放大器而言存在零点漂移,导致错误的触发。而采用脉冲数字方式后,通过程序判断,彻底解决了本底计数误触发问题,具有极高的稳定性。经过试验,在传感器旁边10 cm处放置一3.7×109Bq的137Se指令源24 h未发生误触发现象。