一种核信号提取电路的制作方法

1.本实用新型涉及核辐射技术领域，具体涉及一种核信号提取电路。


背景技术：

2.氡（radon）又名氭，是一种化学元素，符号rn。氡元素对应的单质是氡气，为无色、无臭、无味的惰性气体，具有放射性。氡的化学性质不活泼，不易形成化合物。氡没有已知的生物作用。因为氡是放射性气体，当人吸入体内后，氡发生衰变的阿尔法粒子可在人的呼吸系统造成辐射损伤，引发肺癌。而建筑材料是室内氡的最主要来源。如花岗岩、砖砂、水泥及石膏之类，特别是含放射性元素的天然石材，最容易释出氡。
3.在核辐射测量中，用闪烁室 光电倍增管组合的探测器组件进行氡气测量是一种常见的方式。氡气衰变释放的α粒子的信号容易被探测器组件所探测，然而探测器组件探测的信号并不能直接被单片机识别，因此需要一种对探测器的信号进行处理以便于单片机进行识别的核信号提取电路。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是：如何提供一种能够将探测器组件探测的信号处理为便于单片机识别的数字信号的核信号提取电路。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种核信号提取电路，包括脉冲信号形成电路和比较输出电路，所述脉冲信号形成电路包括电容c1和运算放大器u1，所述电容c1的一端用于输入探测器的信号，所述电容c1的另一端连接所述运算放大器u1的反相输入端，所述运算放大器u1的同相输入端通过电阻r3接地，所述运算放大器u1的输出端连接所述比较输出电路；
7.所述比较输出电路包括电压比较器u2，所述运算放大器u1的输出端通过电阻r7与所述电压比较器u2的同相输入端连接，所述电压比较器的反相输入端通过电阻r6输入基准电压，所述电压比较器u2的输出端用于输出信号到单片机。
8.本实用新型的工作原理是：本方案的核信号提取电路在工作时，探测器的信号从电容c1的一端输入，在经过电容c1时，由于电容隔直流通交流的特性，此时电容c1将滤除掉探测器信号中的直流部分，同时探测器信号中的交流部分将在电容c1上进行充放电，并形成幅度向下的脉冲信号，该向下的脉冲信号输入到运算放大器u1的反向输入端，并经过运算放大器u1后被反向形成幅度向上的脉冲信号从运算放大器u1的输出端输出，此时从运算放大器u1的输出端输出的幅度向上的脉冲信号再经过电阻r7后输入到电压比较器u2的同相输入端，同时在电压比较器u2的反向输入端通过电阻r6输入基准电压，当电压比较器u2同相输入端的电压大于等于反向输入端的电压时，电压比较器u2的输出端将输出高电平信号，当电压比较器u2同相输入端的电压小于反向输入端的电压时，电压比较器u2的输出端将输出低电平信号，即此时电压比较器u2输出的是一个方波信号，该方波信号用于输入到单片机进行识别；同时，通过设置电压比较器u2，并设定一个基准电压，这样使得当探测器
探测到的是一些噪声信号时，此时电压比较器u2同相输入端的电压将小于反向输入端的电压，电压比较器u2输出低电平信号，由此就避免了噪声信号的影响。
9.综上，通过本方案的核信号提取电路，能够将探测器的信号转换为数字信号输出到单片机中进行识别，同时还能避免噪声信号的影响。
10.优选的，所述电容c1通过电阻r1与所述运算放大器u1的反相输入端连接，所述脉冲信号形成电路还包括钳制电路，所述钳制电路包括二极管d2和二极管d3，所述二极管d2的阳极和所述二极管d3的阴极接地，所述二极管d2的阴极和所述二极管d3的阳极连接后与所述运算放大器u1的反相输入端连接。
11.这样，通过设置钳制电路，可以将输入到运算放大器u1反向输入端的脉冲信号的幅度控制在
±
0.7v的范围，当脉冲信号的幅度大于0.7v时，此时二极管d3将导通，进而将该幅度的脉冲信号进行泄放，而当脉冲信号的幅度小于-0.7v时，此时二极管d2将导通，进而也可将该幅度的脉冲信号进行泄放，由此就可以将输入到运算放大器u1反向输入端的脉冲信号的幅度控制在
±
0.7v。
12.优选的，所述脉冲信号形成电路还包括积分电路，所述积分电路包括并联连接的电阻r2和电容c2，所述电阻r2的一端和所述电容c2的一端连接后再与所述运算放大器u1的反相输入端连接，所述电阻r2的另一端和所述电容c2的另一端连接后再与所述运算放大器u1的输出端连接。
13.这样，电阻r2和电容c2形成的积分电路主要用于调节时间常数。
14.优选的，所述脉冲信号形成电路还包括极零相消电路，所述极零相消电路包括并联连接的电容c5的电阻r4，所述电容c5的一端和所述电阻r4的一端连接后再与所述运算放大器u1的输出端连接，所述电容c5的另一端和所述电阻r4的另一端连接后再通过所述电阻r7与所述电压比较器u2的同相输入端连接。
15.这样，电阻r4和电容c5构成的极零相消电路用于防止运算放大器u2输出信号的过冲。
16.优选的，所述脉冲信号形成电路还包括泄放保护电路，所述泄放保护电路包括电阻r5和二极管d1，所述电阻r5的一端和所述二极管d1的阳极端均接地，所述电阻r5的另一端和所述二极管d1的阴极端连接后再通过所述电阻r7与所述电压比较器u2的同相输入端连接。
17.这样，泄放保护电路主要用于通过泄放对电路进行保护。
18.优选的，所述脉冲信号形成电路还包括电容c3和电容c4，所述运算放大器u1的电源端连接电源vcc，所述电容c3的一端和所述电容c4的一端连接后再接地，所述电容c3的另一端和所述电容c4的另一端连接后再与所述运算放大器u1的电源端连接；
19.所述比较输出电路还包括电容c7和电容c8，所述电压比较器u2的电源端连接电源vcc，所述电容c7的一端和所述电容c8的一端接地，所述电容c7的另一端和所述电容c8的另一端均与所述电压比较器u2的电源端连接；且所述电压比较器u2的反相输入端还通过电容c6接地。
20.这样，电容c3、电容c4、电容c7、电容c8和电容c6的作用都是进行滤波，从而防止或减少干扰现象。
附图说明
21.图1为本实用新型核信号提取电路中脉冲信号形成电路的电路图；
22.图2为本实用新型核信号提取电路中比较输出电路的电路图。
具体实施方式
23.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
24.本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
25.如附图1和附图2所示，一种核信号提取电路，包括脉冲信号形成电路和比较输出电路，脉冲信号形成电路包括电容c1和运算放大器u1，具体使用时，电容c1应采用高压电容，本方案中电容c1的电压值为1kv，电容c1的一端用于输入探测器的信号si，电容c1的另一端连接运算放大器u1的反相输入端，运算放大器u1的同相输入端通过电阻r3接地，运算放大器u1的输出端连接比较输出电路；
26.比较输出电路包括电压比较器u2，运算放大器u1的输出端sio通过电阻r7与电压比较器u2的同相输入端连接，电压比较器的反相输入端通过电阻r6输入基准电压yz，电压比较器u2的输出端用于输出信号sig到单片机。
27.本实用新型的工作原理是：本方案的核信号提取电路在工作时，探测器的信号从电容c1的一端输入，在经过电容c1时，由于电容隔直流通交流的特性，此时电容c1将滤除掉探测器信号中的直流部分，同时探测器信号中的交流部分将在电容c1上进行充放电，并形成幅度向下的脉冲信号，该向下的脉冲信号输入到运算放大器u1的反向输入端，并经过运算放大器u1后被反向形成幅度向上的脉冲信号从运算放大器u1的输出端输出，此时从运算放大器u1的输出端输出的幅度向上的脉冲信号再经过电阻r7后输入到电压比较器u2的同相输入端，同时在电压比较器u2的反向输入端通过电阻r6输入基准电压，当电压比较器u2同相输入端的电压大于等于反向输入端的电压时，电压比较器u2的输出端将输出高电平信号，当电压比较器u2同相输入端的电压小于反向输入端的电压时，电压比较器u2的输出端将输出低电平信号，即此时电压比较器u2输出的是一个方波信号，该方波信号用于输入到单片机进行识别；同时，通过设置电压比较器u2，并设定一个基准电压，这样使得当探测器探测到的是一些噪声信号时，此时电压比较器u2同相输入端的电压将小于反向输入端的电
压，电压比较器u2输出低电平信号，由此就避免了噪声信号的影响。本方案不仅适用于氡的检测，也适用于其它化学元素核辐射的检测。
28.综上，通过本方案的核信号提取电路，能够将探测器的信号转换为数字信号输出到单片机中进行识别，同时还能避免噪声信号的影响。
29.在本实施例中，电容c1通过电阻r1与运算放大器u1的反相输入端连接，脉冲信号形成电路还包括钳制电路，钳制电路包括二极管d2和二极管d3，二极管d2的阳极和二极管d3的阴极接地，二极管d2的阴极和二极管d3的阳极连接后与运算放大器u1的反相输入端连接。
30.这样，通过设置钳制电路，可以将输入到运算放大器u1反向输入端的脉冲信号的幅度控制在
±
0.7v的范围，当脉冲信号的幅度大于0.7v时，此时二极管d3将导通，进而将该幅度的脉冲信号进行泄放，而当脉冲信号的幅度小于-0.7v时，此时二极管d2将导通，进而也可将该幅度的脉冲信号进行泄放，由此就可以将输入到运算放大器u1反向输入端的脉冲信号的幅度控制在
±
0.7v。
31.在本实施例中，脉冲信号形成电路还包括积分电路，积分电路包括并联连接的电阻r2和电容c2，电阻r2的一端和电容c2的一端连接后再与运算放大器u1的反相输入端连接，电阻r2的另一端和电容c2的另一端连接后再与运算放大器u1的输出端连接。
32.这样，电阻r2和电容c2形成的积分电路主要用于调节时间常数。
33.在本实施例中，脉冲信号形成电路还包括极零相消电路，极零相消电路包括并联连接的电容c5的电阻r4，电容c5的一端和电阻r4的一端连接后再与运算放大器u1的输出端连接，电容c5的另一端和电阻r4的另一端连接后再通过电阻r7与电压比较器u2的同相输入端连接。
34.这样，电阻r4和电容c5构成的极零相消电路用于防止运算放大器u2输出信号的过冲。
35.在本实施例中，脉冲信号形成电路还包括泄放保护电路，泄放保护电路包括电阻r5和二极管d1，电阻r5的一端和二极管d1的阳极端均接地，电阻r5的另一端和二极管d1的阴极端连接后再通过电阻r7与电压比较器u2的同相输入端连接。
36.这样，泄放保护电路主要用于通过泄放对电路进行保护。
37.在本实施例中，脉冲信号形成电路还包括电容c3和电容c4，运算放大器u1的电源端连接电源vcc，电容c3的一端和电容c4的一端连接后再接地，电容c3的另一端和电容c4的另一端连接后再与运算放大器u1的电源端连接；运算放大器u1的接地端接地；
38.比较输出电路还包括电容c7和电容c8，电压比较器u2的电源端连接电源vcc，电容c7的一端和电容c8的一端接地，电容c7的另一端和电容c8的另一端均与电压比较器u2的电源端连接，电压比较器u2的接地端接地；且电压比较器u2的反相输入端还通过电容c6接地。
39.这样，电容c3、电容c4、电容c7、电容c8和电容c6的作用都是进行滤波，从而防止或减少干扰现象。
40.最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。