核技术在给社会带来巨大利益的一起，也影响着咱们的健康与咱们的生存环境，常常带来人员伤亡与环境污染等事端。在工业出产、医疗检测及科学实验过程中同位素与射线设备辐射屏蔽的不彻底，使作业人员或多或少地会遭到必定的辐射影响。在核技术为咱们的出产和日子供给极大的便当一起，咱们应该考虑的是怎么合理、安全的运用核技术，监测环境辐射剂量率，保护人民的健康。因而，研发一种便携的、安稳的、高性能的用于环境的X-γ射线检测报警体系是十分具有含义的。
1 体系组成及原理
1.1 体系组成
X-γ射线检测报警体系硬件组成包含了电源电路、显现模块、按键电路、报警电路、勘探器、串行口通讯电路组成。如图1所示，结合当时X-γ射线检测报警体系具有的便携，人机交互界面友爱等长处，引入了一些习惯这些趋势的软件规划办法，技术指标也由软件完成。
1.2 作业原理
X-γ射线检测报警体系的作业原理是：选用盖革管对环境X、γ射线进行勘探，一般状态下，盖革管内气体不放电，而当有高速粒子射入管内时，粒子的能量使管内气体电离导电，在金属丝电极与管壁之间发生快速的气体放电现象，然后输出一个脉冲电流信号，勘探器把勘探到的X、γ射线经光电耦合器转化成单片机可以辨认的脉冲信号送到单片机。单片机的定时器设定计数时刻，计数器记载在必定长度的时刻内，输入的脉冲个数。单片机经过必定的计算办法将脉冲个数转化成剂量值，将剂量率显现在液晶屏幕上或经过通讯接口送入计算机，还可与设置的报警参数比较，超出预设参数，操控报警电路进行报警。
2 硬件电路规划
2.1 勘探器电路
体系挑选了J304型X、γ计数管，它可以丈量50 kev～1.5 mev的X、γ射线，灵敏度为350 cps/uSv。勘探器信号接入光电耦合器用于操控发光二极管，光电耦合器光电晶体管部分输出信号送入单片机计数器，这样就起到了信号转化和电气阻隔的效果。
2.2 单片机体系
单片机操控体系由单片机、液晶显现、按键电路和串行接口电路组成。
单片机挑选的是宏晶科技公司推出的新一代的高速、低功耗、超强抗干扰的STC89C51RC/RD+，它的指令代码彻底兼容传统8051单片机，内部具有16K字节的EEPROM，一起内部还集成MAX810专用复位电路。显现模块挑选了FT12864汉字图形点阵液晶显现模块，该模块内置8 192个中文汉字、128个字符可达128列x64行。因为STC89C58RD+单片机配有UA RT接口，它的接口契合TTL标准，可与计算机串行接口进行通讯。这两个接口在通讯的时分，需要将端口的电平进行转化，规划选用了MAX232芯片进行电平转化。
2.3 电源电路
考虑到便携性，供电电源选用锂电池供电，供电电路输出为+5 V/1 A、+12 V/130 mA、600～1200 V/300μA。
3 软件规划
3.1 主程序
C言语同传统的单片机编程言语汇编言语相同，也答应直接拜访计单片机内部的地址，一起在编程规划时，C言语程序规划的自由度较大，语法约束不太严厉。所以在规划中咱们挑选了C言语作为本规划的编程言语，选用模块化结构规划。主程序流程图如图2所示。
3.2 计数程序规划
在必定的能量规模内，盖革管的计数率与射线吸收剂量率有如下联系：
Dose=K·η
式中Dose为剂量率;K为份额系数;η为计数率。
盖革管对X、γ射线的吸收剂量率与电脉冲频率成正比，份额系数K可经过标准源来衡量。因为盖革管宣布的脉冲计数与辐射剂量率成正比，因而，只需精确丈量脉冲计数个数，再乘以必定巨细的份额系数，就可以得到环境剂量率。软件规划的核心内容便是要丈量在必定时刻内，单片机的T0引脚丈量到的由盖革管输出脉冲的均匀计数。
3.3 按键处理子程序规划
体系规划了4个按键：功能键、上、下以及承认键，按下功能键可进入菜单，用“上”和“下”挑选所需的菜单项，承认键来承认。规划使用软件扫描的办法查看是否有按键按下。
3.4 通讯模块规划
单片机的串行口与上位机的串行口衔接完成检测数据的上报、收集。波特率9 600 b/s，1位开始位，8位数据位，无校验位，1位中止位。
3.5 上位机软件规划
咱们使用VB编制了X-γ射线检测报警体系数据收集上位机软件，选用了MSCOMM、Timer等控件，体系串口衔接到PC机的COM1端口，完成了成功的衔接和数据传输。
4 性能指标
适用规模：可丈量50 keV～1.25 meV的X、γ射线
剂量率丈量规模：0.1～999 μSv/h
取样时刻：5 s
剂量率报警阈值：0.5～100 μSv/h(可调)
丈量相对差错小于±10%
5 体系实验
5.1 实验办法
X-γ射线检测报警体系的主要功能便是检测核辐射信号的强度，也便是剂量率。丈量核辐射信号的强度的办法一般是由核辐射传感器将射线转化为脉冲信号，再对核辐射传感器输出的脉冲进行计数丈量，然后把测得的计数率转化为核辐射剂量率值。在仿真实验中，设置由信号发生器发生模仿传感器输出的脉冲信号，经过丈量信号发生器发生的脉冲信号来模仿丈量核辐射信号。进行现场标准辐射源比照实验时将制作好的两台相同的设备送到核安全电气设备判定检测中心，检测标准辐射源，得到实践成果进行剖析。
5.2 实验成果
在仿真实验中，使用信号发生器为体系输入20 Hz的方波，X-γ射线检测报警体系在5秒内计数100次，与规划预期彻底相符。在标准源测验实验中，使用两台相同的设备(设
备1和设备2)先丈量一般环境下的辐射剂量率，然后再别离检测3种剂量为0.958 μSv/h、9.58μSv/h、99.14μSv/h的标准辐射源，分组记载计数值，将设备1的计数列为A组，将设备2的计数列为B组，得到以下表1的数据。
剖析表中的差错，最大相对差错为9.4%，小于规划预期的10%，也契合《环境地表辐射剂量率测定标准》(GB/T14583—1993)和《辐射防护仪器差错规则》(EJT 822—1994)对丈量相对差错的要求。
6 定论
结合当时X—γ射线检测报警体系的需求，文中提出了一种便携、经济的根据单片机的X-γ射线检测报警体系的规划方案，使用单片机作为操控运算器，提高了体系集成度，减小了体积，一起硬件的模块化规划便于修理和替换，经实验和实践运用标明，该体系可以满意现场检测要求，是一款经济、便携的X-γ射线检测报警体系，可以对辐射进行前期预警，有用的防备核辐射分散带来的潜在损害。
