[發明專利]一種航空綜合輻射劑量測量系統

有效

• 申請號: 201811620587.0
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109597112B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 余慶龍;盧琪;孫越強;荊濤;張珅毅;張斌全;張偉杰;孫瑩
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: G01T1/02
• 分類號: G01T1/02
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;王宇楊

本發明提出一種航空綜合輻射劑量測量系統，所述航空綜合輻射劑量測量系統包括：探測器、信號處理模塊、信號采集模塊、FPGA模塊和航空綜合輻射劑量數據處理模塊；探測器在接收到粒子有效劑量信號后產生電荷信號響應，輸出至信號處理模塊；將電荷信號響應放大并轉換為可采樣的模擬信號，輸出至信號采集模塊；采集模擬信號，并將模擬信號轉換為數字信號，輸出至FPGA模塊，實現對探測器、信號處理模塊和信號采集模塊進行初始化配置和指令控制，并根據獲取的數字信號計算入射粒子沉積能量精細能譜和綜合探測粒子的輻射劑量，對入射粒子成分和中子進行鑒別，航空綜合輻射劑量數據顯示存儲模塊對FPGA模塊上傳的數據進行顯示和存儲。

技術領域

本發明屬于航空飛行環境輻射測量領域，具體而言，尤其涉及一種航空綜合輻射劑量測量系統。

背景技術

航空飛行環境輻射粒子主要源于銀河宇宙線在大氣及飛機中產生的各種次級粒子，航空輻照劑量主要以高品質因子輻照事件貢獻為主，簡單測量吸收劑量會嚴重低估航空輻照的當量劑量及有效劑量，因此還需要測量每個輻射事件的品質因子，同時保證測量覆蓋航空輻照場中各種輻射要素，尤其中子是航空粒子輻照的重點監測內容。

目前，地面常用環境輻射劑量監測儀器能譜響應范圍不到3MeV，不滿足航空輻射監測需求。

發明內容

本發明的目的在于解決目前地面常用環境輻射劑量監測儀器能譜響應范圍不滿足航空輻射監測需求的問題，為實現上述目的，本發明提出一種航空綜合輻射劑量測量系統；包括：探測器、信號處理模塊、信號采集模塊、FPGA模塊和航空綜合輻射劑量數據處理模塊；

所述探測器，用于在接收到粒子有效劑量信號后產生電荷信號響應，輸出至信號處理模塊；

所述信號處理模塊，用于將電荷信號響應放大并轉換為可采樣的模擬信號，輸出至信號采集模塊；

所述信號采集模塊，用于采集模擬信號，并將模擬信號轉換為數字信號，輸出至FPGA模塊；

所述FPGA模塊，用于實現對探測器、信號處理模塊和信號采集模塊進行初始化配置和指令控制，并根據獲取的數字信號計算入射粒子沉積能量精細能譜和綜合探測粒子的輻射劑量，對入射粒子成分和中子進行鑒別，將數據發送至航空綜合輻射劑量數據處理模塊；

所述航空綜合輻射劑量數據顯示存儲模塊，用于對FPGA模塊上傳的數據進行顯示和存儲。

作為所述裝置的一種改進，所述探測器包括半導體探測器，所述半導體探測器為Si探測器。

作為所述裝置的一種改進，所述Si探測器采用多片疊層Si探測器，厚度不大于0.3mm。

作為所述裝置的一種改進，所述信號處理模塊包括峰保電路，所述峰保電路用于對模擬信號進行保持采樣，所述模擬信號包括雙指數信號。

作為所述裝置的一種改進，所述信號采集模塊包括ADC單元，所述ADC單元用于將模擬信號轉換為數字信號。

作為所述裝置的一種改進，所述FPGA模塊包括信號處理采集控制單元、入射粒子沉積能量精細能譜計算單元、綜合探測粒子的輻射劑量計算單元、入射粒子成分鑒別單元、中子探測單元和數據發送單元；

所述信號處理采集控制單元，用于對探測器、信號處理模塊和信號采集模塊進行初始化和基礎配置，發送控制指令；

所述入射粒子沉積能量精細能譜計算單元，用于根據獲取的數字信號計算對應的沉積能量dE：

dE＝k·ADC+b (1)

其中ADC為信號采集模塊ADC單元進行模數轉換后獲取的數字信號，k為標定的數字信號與沉積能量dE的線性關系系數，b為擬合公式偏移常數；

所述入射粒子沉積能量精細能譜LET_i為：