一种高灵敏度低功耗的αβ表面污染检测仪的制作方法

本技术涉及污染检测仪，具体涉及一种高灵敏度低功耗的αβ表面污染检测仪。

背景技术：

1、αβ表面污染检测仪是核工业生产、环境辐射监测、辐射防护等场景中不可或缺的核心设备，用于快速、准确地检测工作台面、衣物、皮肤等表面的α、β放射性核素污染。现有的αβ表面污染检测仪通常的问题有：为了提高灵敏度，需要采用高性能的探测器和高增益的放大器，反而增加了系统功耗；为了延长电池续航时间而降低功耗，往往需要牺牲探测器的偏压或放大器的性能，这又导致灵敏度下降，尤其在低污染水平下容易漏检，从而使得高灵敏度和低功耗无法兼得。

2、目前，一些检测仪采用软件休眠策略，即在无操作一段时间后由主控处理器控制进入低功耗模式。然而，这种模式响应迟缓，在从休眠到唤醒的过程中可能丢失瞬时的脉冲信号，无法满足实时监测的需求。此外，传统的检测仪中，探测器的高压电源和前端放大电路通常处于持续工作状态，是设备中的主要耗能单元，限制了设备的便携使用时长。

3、因此，迫切需要一种在不牺牲检测灵敏度和响应速度的前提下，能显著降低待机功耗的αβ表面污染检测仪。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种高灵敏度低功耗的αβ表面污染检测仪，实现了αβ表面污染检测仪高灵敏度与低功耗的兼顾。

2、为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

3、一种高灵敏度低功耗的αβ表面污染检测仪，包括探测器模块、高压电源模块、信号放大模块、脉冲处理模块、主控处理器模块、显示模块以及为各模块供电的电源管理模块；所述探测器模块的输出端与所述信号放大模块的输入端连接，用于将探测到的辐射粒子转换为电信号并进行传输；所述信号放大模块的输出端与所述脉冲处理模块的输入端连接，用于将放大和整形后的脉冲信号传输至所述脉冲处理模块；所述脉冲处理模块的输出端与所述主控处理器模块的输入端连接，用于将处理后的脉冲计数信号或中断信号传输至所述主控处理器模块；所述主控处理器模块的输出端与所述显示模块的输入端连接，用于显示检测结果；所述电源管理集成有动态功耗控制电路，所述动态功耗控制电路的信号侦测端连接在探测器模块与信号放大模块之间的信号通路上；所述动态功耗控制电路的电源控制端串联在所述高压电源模块和/或信号放大模块的主供电回路中。

4、进一步的技术方案是，所述探测器模块为一体化复合探测结构，包括用于探测α粒子的第一闪烁体、用于探测β粒子的第二闪烁体以及共用的光电转换器；所述第一闪烁体为zns闪烁体，所述第二闪烁体为塑料体闪烁体，两者通过光学耦合层叠层布置，并共同耦合至所述光电转换器的光敏面上；所述光电转换器的电信号输出端为所述探测器模块的信号输出端，且所述光电转换器为光电倍增管或硅光电倍增管。

5、更进一步的技术方案是，所述信号放大模块包括焊接在所述光电转换器信号输出端上的板载缓冲放大器，以及通过屏蔽双绞线与所述缓冲放大器输出端连接的主放大器；所述缓冲放大器的输出端同时作为所述  动态功耗控制电路的信号侦测端；所述屏蔽双绞线的屏蔽层与所述探测器模块的金属屏蔽罩通过弹簧触点连接。

6、更进一步的技术方案是，所述动态功耗控制电路包括硬件比较器和mosfet开关管；所述硬件比较器的第一输入端作为所述动态功耗控制电路的信号侦测端，其第二输入端接入预设的阈值电压，其输出端与所述mosfet开关管的栅极连接；所述mosfet开关管的源极和漏极串联在所述高压电源模块和/或信号放大模块的主供电回路中，构成所述动态功耗控制电路的电源控制端。

7、更进一步的技术方案是，所述预设的阈值电压由精密可调电阻网络产生，所述硬件比较器采用迟滞比较器。

8、更进一步的技术方案是，所述电源管理模块包括开关式高压电源电路，所述开关式高压电源电路为所述高压电源模块提供输入电源；所述mosfet开关管的源极和漏极串联在所述开关式高压电源电路的使能端或输出回路上。

9、更进一步的技术方案是，所述动态功耗控制电路还连接有硬件看门狗定时器，所述硬件看门狗定时器的溢出信号线连接至所述主控处理器模块的中断引脚；所述主控处理器模块的gpio引脚连接至所述硬件看门狗定时器的复位端，并周期性地输出复位信号。

10、更进一步的技术方案是，所述脉冲处理模块为双通道脉冲高度分析器，其输入级通过一信号分配器直接连接至所述主放大器的输出端，其两个通道的输出端分别连接至所述主控处理器模块的两个独立的外部中断引脚。

11、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

12、通过动态功耗控制电路对耗电最大的高压电源和信号放大模块进行硬件级的快速通断控制，在无放射源时彻底断电，将静态功耗降至极低水平，大幅延长了电池续航时间，从而显著降低静态功耗；采用一体化复合探测器和高品质的板载缓冲放大器，确保了信号采集的高效率。同时，动态功耗控制电路由前端模拟信号直接触发，响应速度在微秒级，确保了从第一个有效粒子信号开始，后续处理链路就能被迅速唤醒并正常工作，避免了信号丢失，保持了高灵敏度与快速响应；迟滞比较器和可调阈值电压的设置，有效防止因噪声引起的误触发。硬件看门狗定时器与主处理器的协同设计，保障了系统在长期低功耗模式下的稳定运行，防止程序跑飞，抗干扰与可靠性强；本实用新型一体化设计简化了设备结构，减少了外接接口，提升了设备的抗振动、抗恶劣环境能力，更适配野外、现场等复杂检测场景。

1.一种高灵敏度低功耗的αβ表面污染检测仪，其特征在于，包括探测器模块、高压电源模块、信号放大模块、脉冲处理模块、主控处理器模块、显示模块以及为各模块供电的电源管理模块；

2.根据权利要求1所述的一种高灵敏度低功耗的αβ表面污染检测仪，其特征在于，所述探测器模块为一体化复合探测结构，包括用于探测α粒子的第一闪烁体、用于探测β粒子的第二闪烁体以及共用的光电转换器；

3.根据权利要求2所述的一种高灵敏度低功耗的αβ表面污染检测仪，其特征在于，所述信号放大模块包括焊接在所述光电转换器信号输出端上的板载缓冲放大器，以及通过屏蔽双绞线与所述缓冲放大器输出端连接的主放大器；

4.根据权利要求1所述的一种高灵敏度低功耗的αβ表面污染检测仪，其特征在于，所述动态功耗控制电路包括硬件比较器和mosfet开关管；

5.根据权利要求4所述的一种高灵敏度低功耗的αβ表面污染检测仪，其特征在于，所述预设的阈值电压由精密可调电阻网络产生，所述硬件比较器采用迟滞比较器。

6.根据权利要求4所述的一种高灵敏度低功耗的αβ表面污染检测仪，其特征在于，所述电源管理模块包含开关式高压电源电路，所述开关式高压电源电路为所述高压电源模块提供输入电源；

7.根据权利要求1所述的一种高灵敏度低功耗的αβ表面污染检测仪，其特征在于，所述动态功耗控制电路还连接有硬件看门狗定时器，所述硬件看门狗定时器的溢出信号线连接至所述主控处理器模块的中断引脚；

8.根据权利要求3所述的一种高灵敏度低功耗的αβ表面污染检测仪，其特征在于，所述脉冲处理模块为双通道脉冲高度分析器，其输入级通过一信号分配器直接连接至所述主放大器的输出端，其两个通道的输出端分别连接至所述主控处理器模块的两个独立的外部中断引脚。