[發(fā)明專利]一種射線吸收虛擬仿真實驗系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2022-03-03
• 公開（公告）號: CN114464060B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發(fā)明（設計）人: 楊喜峰;左文杰;王殿生;王玉斗;閆向宏;劉超卓;劉金玉
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G09B23/20
• 分類號: G09B23/20;G09B9/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 楊琪

本發(fā)明公開了一種射線吸收虛擬仿真實驗系統(tǒng)及方法，包括：依次連接的放射源模擬器、智能載物臺和核探頭模擬器；放射源模擬器用于模擬真實放射源，將放射源種類信息傳輸至所述智能載物臺；智能載物臺用于模擬真實載物臺，自動獲取吸收片的種類和數(shù)量，并將吸收片的種類和數(shù)量與放射源種類信息打包后發(fā)送給所述核探頭模擬器；核探頭模擬器中的核探頭控制器通過工作高壓測量電路獲工作高壓信息，結合所述放射源種類信息在仿真數(shù)據(jù)源存儲器中讀取仿真數(shù)據(jù)，并根據(jù)吸收片的種類和數(shù)量與仿真數(shù)據(jù)產生矩形電壓脈沖，將矩形電壓脈沖送入濾波成形電路，得到仿核電壓脈沖信號。實現(xiàn)了射線吸收的實驗功能，達到與真實實驗系統(tǒng)相同的實驗效果。

技術領域

本發(fā)明涉及射線吸收實驗技術領域，特別是涉及一種射線吸收虛擬仿真實驗系統(tǒng)及方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提到了與本發(fā)明相關的背景技術，并不必然構成現(xiàn)有技術。

伽瑪射線吸收實驗是大學近代物理實驗中的一個重要項目，該實驗項目不但可以驗證窄束伽瑪射線在物質中的吸收規(guī)律，而且提供了一種伽瑪射線物質吸收系數(shù)的測量方法。在實驗過程中需要使用⁶⁰Co和¹³⁷Cs兩種核放射源，由于放射源對環(huán)境和人體都有一定危害，所以在核放射源使用有嚴格的規(guī)管，限制該實驗項目的開設。

為了解決上述問題，現(xiàn)在很多人嘗試采用軟件仿真或核信號源仿真等方法進行核物理實驗過程模擬。雖然，這些仿真系統(tǒng)能實現(xiàn)無放射核物理實驗的目的，但在這些仿真系統(tǒng)上，學生不能獲得與真實實驗系統(tǒng)相同的實驗體驗，仿真效果欠佳，這不利于實驗素養(yǎng)及實驗能力的培養(yǎng)。

發(fā)明內容

為了解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種射線吸收虛擬仿真實驗系統(tǒng)及方法，能夠達到虛擬仿真的效果，給實驗者較真實的實驗體驗。

第一方面，本發(fā)明提供了一種射線吸收虛擬仿真實驗系統(tǒng)；

一種射線吸收虛擬仿真實驗系統(tǒng)，包括依次連接的放射源模擬器、智能載物臺和核探頭模擬器；

所述放射源模擬器用于模擬真實放射源，模擬真實放射源，將放射源種類信息傳輸至所述智能載物臺；

所述智能載物臺用于模擬真實載物臺，自動獲取吸收片的種類和數(shù)量，并將吸收片的種類和數(shù)量與放射源種類信息打包后發(fā)送給所述核探頭模擬器；

所述核探頭模擬器用于模擬真實核探頭，由核探頭控制器以及分別與核探頭控制器連接的工作高壓測量電路、仿真數(shù)據(jù)源存儲器、核探頭模擬器編碼器和濾波成形電路組成；所述核探頭控制器通過所述工作高壓測量電路獲取工作高壓信息，結合所述放射源種類信息在所述仿真數(shù)據(jù)源存儲器中讀取仿真數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述吸收片的種類和數(shù)量計算吸收閾值，同時生成一個均勻分布的偽隨機數(shù)，通過偽隨機數(shù)與吸收閾值的比較確定是否產生矩形電壓脈沖，若是則基于所述仿真數(shù)據(jù)產生矩形電壓脈沖，將所述矩形電壓脈沖送入所述濾波成形電路，得到仿核電壓脈沖信號。

進一步的，所述放射源模擬器由放射源控制器以及分別與放射源控制器連接的放射源信息編碼器、放射源模擬器編碼器和紅外通訊發(fā)射電路組成。

進一步的，所述智能載物臺由載物臺控制器以及分別與載物臺控制器連接的吸收片檢測設備、智能載物臺編碼器和紅外通訊接收芯片組成。

進一步的，所述吸收片檢測設備包括載物臺以及設置于載物臺正下方的重力測量傳感器。

進一步的，所述吸收片檢測設備包括夾持器以及與夾持器連接的位移測量傳感器。

進一步的，所述吸收片檢測設備通過若干個吸收片限位槽和光電開關傳感器交叉設置組成，且吸收片限位槽根據(jù)需要測量的吸收片形狀設計為不同的形狀。

進一步的，所述濾波成形電路還與能譜儀連接；

所述濾波成形電路將所述仿核電壓脈沖信號發(fā)送至所述能譜儀；