一种核化探测装置，该核化探测装置包括：核辐射传感模块、化学传感模块、波形生成与信号处理单元以及处理器单元。通过本发明专利技术实施例提供的核化探测装置，可以实现同时对核辐射和化学危害物的探测，结构紧凑、功耗低、稳定可靠，可以广泛适用于各种核化探测应用场景。可以广泛适用于各种核化探测应用场景。可以广泛适用于各种核化探测应用场景。
【技术实现步骤摘要】
核化探测装置
[0001]本专利技术涉及核化探测
，具体而言，涉及一种核化探测装置。
技术介绍
[0002]核化探测技术在军事、国土安全、应急响应、环保安全、医学检测等领域有着广泛的应用。在核探测方面，不仅要求测量辐射剂量，还要求能提供辐射源种类，目前主要采用γ能谱测量方法将辐射探测与核素分析结合起来。核辐射粒子入射到探测器灵敏体积内，在外部电场作用下产生电流脉冲信号（不同的探测器脉冲电流的持续时间不同，一般从几个纳秒到几十微秒不等）；电流脉冲经前置放大器后，形成幅度与入射粒子能量成正比的电压脉冲，经多道脉冲幅度分析器（PHA）处理后，获得所需的能量或时间信息，即能量谱或时间谱。当前化学探测技术的主流是离子迁移谱，具有结构简单，稳定可靠，灵敏度高，分析速度快，分析成本低等特点。在爆炸物探测、易制毒化学品的检测，化学毒剂侦测等方面得到了广泛应用。基于迁移管的离子迁移谱仪通常由离子源、离子门、迁移分离区和检测器组成。离子在电场的驱使下通过周期性开启的离子门进入漂移区，并在与逆流漂移的中性气体分子不断碰撞。由于这些离子在电场中各自迁移速率不同，使得不同的离子根据碰撞截面积及所携带电荷不同而得到分离并先后到达收集极被检测。离子迁移谱（IMS）技术的优点在于高灵敏、快速响应和易于微型化，在毒害物质判定上具有指纹识别功能，兼具传感器和分析技术特征。
[0003]目前国内外的核化探测主要由核探测设备和化学探测设备两种设备独立完成。随着国际形势的变化及核化威胁态势的增加，核探测和化学探测逐渐向核化一体化探测方向进化，但目前为止，核化探测一体机内部仍然由独立的核探测器及信号采集处理单元和化学传感器及信号采集处理单元完成，二者处于完全分离、割裂状态，导致体积大功耗高，功能冗余，且不同单元设备间易造成干扰，可靠性差。
技术实现思路
[0004]鉴于此，本专利技术提出了一种核化探测装置，以解决现有核化探测装备中核探测和化学探测二者处于分离状态，而导致装备体积大、功耗高、功能冗余、可靠性低等问题。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种核化探测装置，所述核化探测装置包括：核辐射传感模块，用于测量核辐射信号，并将测量得到的核辐射信号发送至波形生成与信号处理单元；化学传感模块，用于测量化学危害物信号，并将测量得到的化学危害物信号发送至波形生成与信号处理单元，以及响应于波形生成与信号处理单元的控制；波形生成与信号处理单元，用于产生方波脉冲序列以控制化学传感模块，以及根据所述核辐射信号得到核素种类的信号特征信息，以及将所述化学危害物信号和所述方波脉冲序列进行信号重建，得到化学危害物种类的信号特征信息，以及将所述核素种类的信号特征信息和化学危害物种类的信号特征信息发送至处理器单元；处理器单元，用于接收所述核素种类的信号特征信息和所述化学危害物种类的信号特征信息，根据所述核素种类的信号特征信息进行核素
识别和剂量测量，以及根据所述化学危害物种类的信号特征信息进行化学危害物识别和浓度测量，得到并输出核素识别结果、核素剂量、化学探测识别结果以及化学危害物浓度。
[0006]进一步地，所述核辐射传感模块包括：核辐射脉冲计数模块，用于测量核脉冲计数信号，并将测量得到的核脉冲计数信号发送至波形生成与信号处理单元；核辐射能谱探测模块，用于测量核辐射脉冲幅度信号，并将测量得到的核辐射脉冲幅度信号发送至波形生成与信号处理单元。
[0007]进一步地，所述核化探测装置还包括：模数转换单元，用于将所述核辐射能谱探测模块测量得到的核辐射脉冲幅度信号和所述化学传感模块测量得到的化学危害物信号的信号类型由模型信号转换为数字信号后发送至所述波形生成与信号处理单元。
[0008]进一步地，所述波形生成与信号处理单元，还用于将所产生的方波脉冲序列送至高压脉冲发生器，所述核化探测装置还包括：高压脉冲发生器，用于接收所述波形生成与信号处理单元发出的方波脉冲序列，并根据所述方波脉冲序列产生高压二元开关控制信号，并将所述高压二元开关控制信号发送至所述化学传感模块以控制所述化学传感模块。
[0009]进一步地，所述核化探测装置还包括：存储单元，用于存储所述处理器单元所输出的信息；显示单元，用于显示所述处理器单元所输出的信息。
[0010]进一步地，所述核化探测装置还包括：报警单元，用于当所述处理器单元输出的核素剂量或化学危害物浓度超过报警阈值时，生成并输出报警信号。
[0011]进一步地，所述核化探测装置还包括：通讯模块，用于将所述处理器单元所输出的信息传输至上位机或其它联网设备。
[0012]进一步地，所述核化探测装置还包括：定位模块，用于获取核化探测装置的经纬度和高度信息并传送至所述处理器单元以用于输出核素识别结果、核素剂量、化学探测识别结果以及化学危害物浓度时，同时输出经纬度和高度信息。
[0013]进一步地，所述核辐射脉冲计数模块为盖革计数器或塑料闪烁体探测器；核辐射能谱探测模块为闪烁体能谱探测器或半导体能谱探测器。
[0014]进一步地，所述化学传感器模块包括离子迁移谱以及电化学传感器、半导体传感器中的一种或两种。
[0015]进一步地，所述波形生成与信号处理单元采用基于FPGA的单片SoC设计。
[0016]进一步地，所述核辐射信号包括核脉冲计数信号和核辐射脉冲幅度信号，所述波形生成与信号处理单元包括：温度控制器的PID控制核，用于产生温度控制信号以控制所述化学传感模块的温度；调频方波序列发生器IP核，用于对正弦波进行二值化产生方波脉冲序列以控制所述化学传感器模块的离子门开关；核辐射脉冲计数IP核，用于对所述核脉冲计数信号进行计数，得到单位时间内的脉冲计数值；核辐射能谱数字信号处理IP核，用于采用数字滤波成形器，对核辐射脉冲幅度信号进行处理，得到核辐射脉冲幅度谱；离子迁移谱数字信号处理IP核，用于将所述化学危害物信号和所述方波脉冲序列采用傅里叶自解卷积结合低通滤波算法进行处理，得到化学危害物种类的信号特征信息，化学危害物种类的信号特征信息包括测量时的温度、离子迁移时间以及离子迁移时间对应的强度信号。
[0017]进一步地，所述数字滤波成形器，包括：梯形滤波算法。
[0018]进一步地，所述核素种类的信号特征信息包括单位时间内的核脉冲计数值和核辐射脉冲幅度谱，根据所述核素种类的信号特征信息进行核素识别和剂量测量，包括：根据所
述单位时间内的核脉冲计数值进行核素剂量测量，以及将所述核辐射脉冲幅度谱的特征信息与核素库中的核素的特征信息进行比对和匹配，以实现核素识别。
[0019]进一步地，根据所述化学危害物种类的信号特征信息进行化学危害物识别和浓度测量，包括：根据测量时的温度、离子迁移时间进行化学危害物识别，以及根据离子迁移时间对应的强度信号进行化学危害物浓度测量。
[0020]本专利技术实施例提供的核化探测装置，通过将核辐射传感模块所得到的核辐射信号和化学传感模块所得到的化学危害物信号，均采用波形生成与信号处理单元和处理器单元进行处理，得到并输出核素识别本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种核化探测装置，其特征在于，所述核化探测装置包括：核辐射传感模块，用于测量核辐射信号，并将测量得到的核辐射信号发送至波形生成与信号处理单元；化学传感模块，用于测量化学危害物信号，并将测量得到的化学危害物信号发送至波形生成与信号处理单元，以及响应于波形生成与信号处理单元的控制；波形生成与信号处理单元，用于产生方波脉冲序列以控制化学传感模块，以及根据所述核辐射信号得到核素种类的信号特征信息，以及将所述化学危害物信号和所述方波脉冲序列进行信号重建，得到化学危害物种类的信号特征信息，以及将所述核素种类的信号特征信息和化学危害物种类的信号特征信息发送至处理器单元；处理器单元，用于接收所述核素种类的信号特征信息和所述化学危害物种类的信号特征信息，根据所述核素种类的信号特征信息进行核素识别和剂量测量，以及根据所述化学危害物种类的信号特征信息进行化学危害物识别和浓度测量，得到并输出核素识别结果、核素剂量、化学探测识别结果以及化学危害物浓度。2.根据权利要求1所述的核化探测装置，其特征在于，所述核辐射传感模块包括：核辐射脉冲计数模块，用于测量核脉冲计数信号，并将测量得到的核脉冲计数信号发送至波形生成与信号处理单元；核辐射能谱探测模块，用于测量核辐射脉冲幅度信号，并将测量得到的核辐射脉冲幅度信号发送至波形生成与信号处理单元。3.根据权利要求2所述的核化探测装置，其特征在于，所述核化探测装置还包括：模数转换单元，用于将所述核辐射能谱探测模块测量得到的核辐射脉冲幅度信号和所述化学传感模块测量得到的化学危害物信号的信号类型由模型信号转换为数字信号后发送至所述波形生成与信号处理单元。4.根据权利要求1所述的核化探测装置，其特征在于，所述波形生成与信号处理单元，还用于将所产生的方波脉冲序列送至高压脉冲发生器，所述核化探测装置还包括：高压脉冲发生器，用于接收所述波形生成与信号处理单元发出的方波脉冲序列，并根据所述方波脉冲序列产生高压二元开关控制信号，并将所述高压二元开关控制信号发送至所述化学传感模块以控制所述化学传感模块。5.根据权利要求1所述的核化探测装置，其特征在于，所述核化探测装置还包括：存储单元，用于存储所述处理器单元所输出的信息；显示单元，用于显示所述处理器单元所输出的信息。6.根据权利要求1所述的核化探测装置，其特征在于，所述核化探测装置还包括：报警单元，用于当所述处理器单元输出的核素剂量或化学危害物浓度超过报警阈值时，生成并输出报警信号。7.根据权利要求1所述的核化探测装置，其特征在于，所述核化探测装置还包括：通讯...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁卫平，刘文杰，陈小猛，王逸，史志兰，
申请(专利权)人：北京超分科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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