Курсовая работа: Автоматизированные системы контроля воздействия физических полей на человека

Изменение чувствительности нейтронных дозиметров при облучении сопутствующим фотонным излучением, при соотношении дозы нейтронов (для спектра источника Pu-Be) к эквивалентной дозе фотонов 1:3 - не более 30 %.

Анизотропия дозиметров фотонного излучения относительно источника коллими-рованного излучения 137Cs и дозиметров нейтронного излучения относительно спектра источника коллимированного излучения Pu-Be не превышает значений, указанных в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Анизотропия дозиметров

Условия эксплуатации, характеристики стойкости к внешним воздействиям

Рабочие условия эксплуатации комплекса:

диапазон рабочих температур - от + 10 до +35 С;

предельное значение относительной влажности - 75 % при + 30 С;

атмосферное давление в диапазоне - от 84,0 до 106,7 кПа;

содержание в воздухе коррозионно-активных агентов

соответствует типу атмосферы - I, II.

Пределы допускаемой дополнительной погрешности измерений для всех измеряемых физических величин при отклонении температуры окружающего воздуха от нормальных условий - ±5 %.

Дозиметры комплекса могут экспонироваться:

ДТЛ-02, DTU-01, DTU-02, МКД, ДВНГ-М - при температуре окружающего воздуха от минус 35 до плюс 50 °С и относительной влажности до 95 % при 35 °С;

при изменении атмосферного давления - от 84,0 до 106,7 кПа. 1.3.4.4 Считыватель во время эксплуатации не должен подвергаться вибрационным,

ударным и другим механическим воздействиям.

ТЛД- системы устойчивы к воздействию электромагнитных помех в соответствии

ГОСТ Р 50746-2000 для группы исполнения I, критерий качества функционирования А и удовлетворяет нормам помехоэмиссии, установленным ГОСТ Р 51318.22-2006 для оборудования класса А, ГОСТ Р 51317.3.2-2006, ГОСТ Р 51317.3.3-99.

Степень защиты, обеспечиваемая оболочками технических средств комплекса от проникновения твердых предметов воды, по ГОСТ 14254-96:

- считывателя - IP30;

дозиметров класса Ре (все) - IP63;

дозиметров класса Еn - IP64.

Примечание - Дозиметры класса системы Еn при мониторинге окружающей среды на местности должны быть защищены от прямого попадания солнечного света и дождя.

Конструкция и материалы покрытий комплекса стойки к воздействию дезактивирующих растворов:

едкий натр (50 - 60) г/л, перманганат калия (5 - 10) г/л;

щавелевая кислота - (20 - 40) г/л, синтетические моющие средства.

5 % раствор лимонной кислоты в ректификованном этиловом спирте - для промывки разъёмов считывателя, корпусов дозиметров, протирки детекторов.

1.4 Устройство и работа ТЛД - системы

Общие сведения

Основными функциональными частями комплекса являются:

считыватель термолюминесцентный СТ-01Д (считыватель);

комплекты термолюминесцентных дозиметров (дозиметры);

программное обеспечение DVG (программа DVG).

Измерительной частью комплекса являются ТЛД- системы. ТЛД- система представляет собой считыватель, с установленной программой DVG, комплект однотипных дозиметров и однозначно описывается своими метрологическими характеристиками, указанными в 1.3.1.

Считыватель термолюминесцентный СТ-01Д

Считыватель представляет собой моноблочное программно- аппаратное устройство, выполненное совместно с блоком питания, материнской платой и накопителем на «жестком» диске и включающее в себя:

блок подачи и нагрева детекторов - БПН;

блока питания и управления нагревательным элементом - БП-01СТ;

фотоэлектронный умножитель - ФЭУ;

блок фотоэлектронного преобразователя - БФП-01СТ;

блок счетный - БСЧ-01СТ;

контроллер формирования профиля нагрева,

процессор с предустановленной программой DVG.

кнопка включения считывателя ;

светодиод индикации работы «жесткого диска» (зеленого цвета);

кнопка сброса;

окно загрузки и выгрузки детекторов «Загрузка детекторов» в устройство подачи и нагрева детекторов.

На задней панели считывателя расположены:

переключатель сетевого питания «I/O»;

разъём для подключения сетевого кабеля;

разъемы для подключения клавиатуры, мыши, монитора и принтера;

два USВ-разъема для подключения Flash-карты;

Com-порт при работе по прямому назначению не используется и закрыт заглушкой;

воздушный фильтр;

шильдик с маркировочными обозначениями комплекса;

переключатель питания «I/O» нагревательного элемента «ВКЛЮЧЕНИЕ

НАГРЕВАТЕЛЯ».

Структурная схема считывателя изображена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Структурная схема считывателя

Считыватель включает в себя три группы основных функциональных узлов:

блок подачи и нагрева детектора;

группа регистрации световых импульсов;

группа ввода, обработки и вывода измерительной информации.

1) К группе подачи и нагрева детектора относятся:

блок подачи и нагрева детекторов;

силовой блок БХ-01СТ, с усилителем термопары;

ШИМ-контроллер, выходной сигнал которого пропорционален разности измеренной температуры и заданного профиля нагрева;

схема управления мощными транзисторами для формирования импульсов тока в трансформатор нагрева, вторичная обмотка которого нагружена на нагревательный элемент узла нагрева детектора;

схема АЦП для измерения текущей температуры нагревателя;

микроконтроллер, управляющий работой группы подачи и нагрева детектора, формирующий заданный профиль нагрева.

Микроконтроллер связан с ПЭВМ посредством COM-порта. Микроконтроллер также отслеживает аварийные и сбойные ситуации такие, как обрыв термопары, неконтролируемый перегрев детектора, неверная работа механических устройств.

2) В группу регистрации световых импульсов входят:

блок фотоэлектронного преобразователя БФП-01СТ, включающий в себя ФЭУ и преобразователь тока ФЭУ в последовательность импульсов;

счетный блок БСЧ-01СТ, реализованный в виде платы PCI, вставленной в слот материнской платы компьютера; на плате реализованы счетчики входных импульсов, приходящих из БФП-01СТ, таймер, формирующий 300 каналов измерения и память.

3) Группа ввода, обработки и вывода измерительной информации на базе процессора, обеспечивает управление заданными температурными и временными режимами работы считывателя, прием, обработку, выдачу оператору и хранение полученной измерительной информации.

1.4.3 Термолюминесцентные дозиметры

В состав комплекса входят комплекты разных типов индивидуальных термолюминесцентных дозиметров (ДТЛ-02, DTU-1, DTU-2, ДВНГ-М, МКД), обеспечивающих измерение требуемых операционных величин.

Краткое описание дозиметров и их конструктивные характеристики представлены в приложении А.

При работе с дозиметрами следует руководствоваться наряду с настоящим руководством по эксплуатации, эксплуатационными документами на дозиметры.

1.4.4 Программное обеспечение DVG

Комплекс поставляется с заранее установленной на считывателе и настроенной программой DVG.

Программа DVG работает под управлением операционной среды MS Windows 98, Millennium, NT, 2000, XP, Vista, 7.

Требования к минимальной конфигурации (HardWear):

процессор - типа Pentium или AMD с тактовой частотой не ниже 800;

оперативная память - не менее 512 МБ;

жесткий диск - не менее 250 ГБ свободного места для инсталляции и работы.

Полное наименование программы DVG - «Программное обеспечение DVG», ФВКМ.004016-01 и ее версия 2.16.0612N указываются в опции «О программе» в основном окне (верхнее меню) ПО.

Описание и порядок работы программы DVG представлены в руководстве пользователя ФВКМ.004016-01 34 01 (далее руководство пользователя).

1.5 Работа ТЛД- системы

Физические основы метода измерений с применением термолюминесцентных детекторов

Метод измерений дозы ионизирующего излучения с применением термолюминесцентных детекторов (далее - детекторов) основан на использовании явления термолюминесценции: способности некоторых веществ - термолюминофоров под действием ионизирующего излучения накапливать в течение времени экспозиции энергию внешнего радиационного излучения и, далее, при нагревании, испускать световое излучение.

Измерение интенсивности светового потока дает сведения о дозе излучения, поглощенной термолюминофором детектора.

Зависимость интенсивности термовысвечивания от температуры детектора в процессе считывания с него информации называется кривой термовысвечивания (КТВ). Форма КТВ различна для разных типов термолюминофоров. Например, для детекторов типа ДТГ-4 на основе термолюминофора LiF характерна КТВ с несколькими пиками разной интенсивности, а для детекторов типа ТЛД-500К на основе термолюминофора Al2O3 - с одним пиком.

Появление пиков объясняется тем, что в теле термолюминофоров имеются дискретные метастабильные энергетические состояния, так называемые электронно-дырочные локальные центры захвата (ЭДЦЗ). Их присутствие обусловлено наличием разного рода дефектов, в том числе и примесных, в кристаллической структуре термолюминофора. При радиационном облучении происходит ионизация атомов, при этом часть свободных носителей заряда переходит на ЭДЦЗ, образуя так называемые «центры окраски». Часть таких состояний достаточно устойчива, чтобы хранить информацию о поглощенной дозе длительное время при комнатной температуре. термолюминесцентный нейтронный дозиметр

Нагрев термолюминофора приводит к возбуждению метастабильных состояний, с последующей рекомбинацией находящихся на нем электронов и дырок, при этом происходит высвобождение энергии в форме высвечивания квантов света, которая пропорциональна поглощенной дозе, полученной термолюминофором.

Имеется два разных способа считывания информации с детекторов - пиковый и интегральный. Первый связан с измерением максимума выбранного пика КТВ, второй - площади под этим пиком в интервале интегрирования.

Достоинства каждого из вышеназванных способов заключаются в следующем:

- пиковый метод обеспечивает лучшее соотношение сигнал - шум и, следовательно, меньшее значение минимальных измеряемых доз,

- интегральный способ дает меньшую погрешность измерений.

Принцип действия ТЛД- системы

ТЛД- система предназначена для измерения заданной операционной величины и включает в себя три основных инструмента:

- ТЛ- дозиметр; - считыватель;

- программа DVG, реализующая определенные методики измерений.

Дозиметры предназначены для регистрации (накопления) поглощенной энергии внешнего радиационного излучения за время экспозиции.

Порядок и схемы размещения дозиметров на одежде обследуемого или в контрольных точках на местности, а также время их экспозиции установлены в соответствующих методиках выполнения измерений.

Входящие в комплект индивидуальных термолюминесцентных дозиметров детекторы за время экспозиции в процессе ношения при ИДК или в период экспозиции в контрольных точках на местности при мониторинге окружающей среды накапливают энергию внешнего ионизирующего излучения.