輻射環境下電子元器件的運行情況記錄與保存系統及方法

2023-06-13 21:20:56

輻射環境下電子元器件的運行情況記錄與保存系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種核輻射環境下電子元器件的運行情況記錄系統及方法。本發明主要通過在封閉輻射環境中對元件運行情況進行記錄和保存。系統主要包括測試元件，保護元件以及兩者之間的連接線組成。本發明主要通過讀取保護元件中的數據記錄對結果進行分析，判斷元器件的工作和損壞情況。這種方法可以有效地檢測出元器件在輻射環境下的抗輻射性能，具有較強的操作性和移植複製性。
【專利說明】輻射環境下電子元器件的運行情況記錄與保存系統及方法

【技術領域】
[0001]本發明公開了一種核輻射環境下電子元器件的運行情況記錄與保存系統及方法，涉及對元器件運行記錄的記錄和保存。

【背景技術】
[0002]隨著國內外核工業技術的發展，各國建造了越來越多的核反應堆。然而，由於核的特殊性一旦發生事故，人員很難接近放射源進行處理。有效的監控對於防範突發性環境汙染事故，在事前預防、事故中檢測到事後恢復的各個過程中均起著重要的作用；也只有通過有效的現場環境勘測，才能為事故處理決策部門快速、準確地提供引起事故發生現場的輻射水平、汙染物濃度分布、影響範圍及發展態勢等動態資料信息，為事故處置快速、正確決策Jfl得寶貴的時間，為有效地控制汙染範圍、縮短事故持續時間、將事故的損失減到最小。因此，發展核機器人幫助人類進行上述的任務勢在必行。
[0003]機器人中含有很多的電子元器件，為了保證機器人在輻射環境中的運行，就必須對各電子元件的抗輻射性能進行測試。然而，由於實驗環境的特殊性，並要滿足實時監測的要求，在設計實驗方案的過程中存在很多困難。由於實驗環境和外界環境的封閉，以及兩者之間的距離很長，實驗中要考慮傳輸效率等問題。


【發明內容】

[0004]本發明的目的在於解決實際中出現的各種限制問題，提供一種核輻射環境下電子元器件的運行情況記錄與保存系統及方法，通過對元器件運行情況的封閉記錄，達到對元件抗輻射性能的測量。
[0005]為了達到上述目的，本發明的構思是:由於輻射環境和外界環境的長距離，很多元件的工作情況無法實時監控，因此需要在輻射環境內對其進行記錄。
[0006]根據上述構思，本發明採用下述技術方案:
一種核輻射環境下電子元器件的運行情況記錄與保存系統，包括運行記錄系統和保存系統，其特徵在於:
運行記錄系統包括升壓電路、降壓電路、CAN分析儀和慣導；
保存系統包括5V降壓電路、單片機甲、單片機乙和工控機；
所述升壓電路經5V降壓電路連接單片機甲，降壓電路連接單片機乙，CAN分析儀和慣導連接工控機；
所述記錄系統安裝在實驗板上，保存系統安置在一個鉛盒內，實驗板和鉛盒均處於輻射環境中。
[0007]所述升壓電路包括一個核心元件LM1577— ADJ，一個電感L接在LM1577—ADJ的4，5腳間，電感L的一端經一個二極體VD連接輸出端NO』另一端接進口端並經一個電容Cin接地；LM1577-ADJ的I腳經一個電阻R3和一個Ce後接地，3腳接地，2腳接一個電阻R2後接地，並接一個電阻Rl後連接輸出端V0，輸出端VO經並聯的兩個電容Co後接地。
[0008]所述降壓電路包括一個核心元件PTN78020W，PTN78020W的2腳連接進口端VI，並經一個電容Cl接地，I腳和7腳接地，7腳與4腳之間連接一個電阻Rset, 5腳和6腳接輸出端V0，6腳還經一個電容Co接地；降壓電路的輸出電壓為5V。
[0009]所述慣導，以牛頓力學定律為基礎，通過測量載體在慣性參考系的加速度，將它對時間進行積分，且把它變換到導航坐標系中，就能夠得到在導航坐標系中的速度、偏航角和位置信息。
[0010]所述CAN分析儀的型號是itekCANalyst-1I，可以進行CAN信號和USB信號轉換；單片機甲和單片機的型號是stc89c52 ;工控機型號是艾訊科技SBC84823。
[0011]所述5V降壓電路，將升壓電路的輸出電壓降到5V，作為單片機甲的輸入電壓。
[0012]一種核輻射環境下電子元器件的運行情況記錄與保存系統，工作原理如下:正常情況下，無法記錄調壓電路的工作時間，通過單片機甲、乙連接升壓電路，降壓電路來記錄其工作時間。通過工控機對CAN分析儀發送命令通過信號轉換返回工控機並把數據保存下來。慣導連接工控機，慣導持續發回位置參數在工控機中保存。
[0013]一種核輻射環境下的電子元器件的運行情況記錄與保存方法，採用上述核輻射環境下電子元器件的運行情況記錄與保存系統進行操作，其特徵在於操作步驟如下:
1)根據上述系統連接並將實驗板和鉛盒放入輻射環境中；
2)為升壓電路、降壓電路上電，單片機甲、乙分別記錄上電時間，工控機給CAN分析儀和慣導發送命令並記錄回傳數據；
3)輻射結束，讀取記錄系統中的數據；
4)計算各元件的受輻射總劑量。
[0014]所述步驟3)中，讀取記錄系統中數據的具體方法如下:
1)分別讀取單片機甲，乙上電時間，可由此得到升壓電路和降壓電路正常工作的時間長度；
2)讀取工控機內的CAN分析儀的運行程序結果，從開始運行到無參數返回的時間段即CAN分析儀正常工作時間長度；
3)讀取工控機中記錄的慣導位置數據，從開始運行到當數據出現持續異常的時間長度，即慣導正常運行的時間。
[0015]所述步驟4)中，通過貼在元器件上的測量劑測得元器件所在點的輻射率和元件正常運行的時間長度，由此可計算元器件的抗輻射劑量。
[0016]本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著技術進步:本發明解決了在輻射環境中的元器件的抗輻射性能測量問題；通過對比實驗和單一變量控制，使實驗過程中只存在一種變化，可以有效提高實驗的準確性和可操作性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1輻射環境和實驗簡圖圖2輻射環境下的電子元器件運行情況記錄與保存的系統結構框圖圖3輻射環境下的電子元器件運行情況記錄與保存的方法流程框圖圖4升壓電路(I)電路圖圖5降壓電路(2)電路圖。

【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明中的優選實例進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實例僅僅是本發明的一部分實例。
[0019]實施例一:參見圖1和圖2，本環境下電子元器件的運行情況記錄與保存系統，包括運行記錄系統和保存系統，其特徵在於:
運行記錄系統包括升壓電路(I)、降壓電路(2)、CAN分析儀(3)和慣導(4)；
保存系統包括5V降壓電路(5)、單片機甲(6)、單片機乙(7)和工控機(8)；
所述升壓電路(I)經5V降壓電路(5)連接單片機甲(6)，降壓電路(2)連接單片機乙
(7),CAN分析儀(3)和慣導(4)連接工控機(8);
所述記錄系統安裝在實驗板(9)上，保存系統安置在一個鉛盒(10)內，實驗板(9)和鉛盒(10)均處於輻射環境(11)中。
[0020]實施例二:本實施例與實施例一基本相同，特別之處如下:參見圖4和圖5。所述升壓電路(I)包括一個核心元件LM1577— ADJ，一個電感L接在LM1577— ADJ的4，5腳間，電感L的一端經一個二極體VD連接輸出端NO』另一端接進口端並經一個電容Cin接地；LM1577-ADJ的I腳經一個電阻R3和一個Ce後接地，3腳接地，2腳接一個電阻R2後接地，並接一個電阻Rl後連接輸出端V0，輸出端VO經並聯的兩個電容Co後接地。
[0021]所述降壓電路(2)包括一個核心元件PTN78020W，PTN78020W的2腳連接進口端VI，並經一個電容Cl接地，I腳和7腳接地，7腳與4腳之間連接一個電阻Rset, 5腳和6腳接輸出端V0，6腳還經一個電容Co接地；降壓電路(2)的輸出電壓為5V。
[0022]所述慣導(4)，以牛頓力學定律為基礎，通過測量載體在慣性參考系的加速度，將它對時間進行積分，且把它變換到導航坐標系中，就能夠得到在導航坐標系中的速度、偏航角和位置等信息。
[0023]所述CAN分析儀的型號是itekCANalyst-1I，可以進行CAN信號和USB信號轉換；單片機甲(6)和單片機(7)的型號是stc89c52 ;工控機(8)型號是艾訊科技SBC84823。
[0024]所述5V降壓電路(5)，將升壓電路(I)的輸出電壓降到5V，作為單片機甲(6)的輸入電壓。
[0025]實施例三:參見圖3，本核輻射環境下的電子元器件的運行情況記錄與保存方法，採用上述核輻射環境下電子元器件的運行情況記錄與保存系統進行操作，其特徵在於操作步驟如下:
1)根據權利要求書I連接系統並將實驗板(9)和鉛盒(10)放入輻射環境(11)中；
2)為升壓電路(I)、降壓電路(2)上電，單片機甲、乙(6，7)分別記錄上電時間，工控機
(8)給CAN分析儀(3)和慣導(4)發送命令並記錄回傳數據；
3)輻射結束，讀取記錄系統中的數據；
4)計算各元件的受輻射總劑量。
[0026]實施例四:本實施例與實施例三基本相同，特別之處如下:所述步驟3)中，讀取記錄系統中數據的具體方法如下:
I)分別讀取單片機甲，乙(6，7)內上電時間，可由此得到升壓電路和降壓電路正常工作的時間長度； 2)讀取工控機(8)內的CAN分析儀(3)的運行程序結果，從開始運行到無參數返回的時間段即CAN分析儀(3)正常工作時間長度；
3)讀取工控機(8)中記錄的慣導(4)位置數據，從開始運行到當數據出現持續異常的時間長度，即慣導(4)正常運行的時間。
[0027]所述步驟4)中，通過貼在元器件上的測量劑測得元器件所在點的輻射率和元件正常運行的時間長度，由此可計算元器件的抗輻射劑量。
[0028]本發明的實例在核輻射環境中進行，實驗簡圖如圖1所示。在正常輻射情況下，輻射環境和外界之間是完全隔離的，圖中的門是緊鎖的。當需要放入實驗設備時，關閉輻射源打開門，人員通過人行通道進入內部放好實驗設備。做好調試準備人員離開進行輻射測試。
[0029]實施例五:本核輻射下電子元器件的運行情況記錄和保存方法，採用上述系統進行操作，操作步驟如下:
1)根據要求編寫好單片機甲、乙(6，7)和工控機(8)中的程序；
2)根據圖2的要求搭好系統結構框圖，保證記錄系統和保存系統正常運行；
3)根據圖1，2把元件固定在實驗板(9)和鉛盒(10)的相應位置，送入輻射環境(11)，開啟各元器件；
4)對升壓電路(I)上電並且調節輸出電壓，經過5V調壓電路(5)為單片機甲(6)供電，單片機甲(7)內記錄開始上電時間直到斷電。
[0030]5)對降壓電路(2)上電並且調節輸出電壓為5V，為單片機乙(7)供電，單片機乙
(7)內記錄開始上電到斷電時間。
[0031]6)工控機(8)通過USB線持續給CAN分析儀(3)發送命令，並且通過CAN分析儀
(3)之後再發回工控機(8)。
[0032]7)工控機(8)不停接受慣導(4)的參數，並對參數進行處理得出慣導(4)位置信肩、O
[0033]8)實驗完，讀取單片機(6，7)和工控機(8)中的程序，確定各元件損壞情況以及損壞時間，根據輻射率計算輻射劑量。
[0034]本實例通過具體細緻的實驗依據來確定各個元器件的抗輻射性能，能夠實現既定的實驗目的。
[0035]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍不僅局限於此，任何類似實驗在本發明揭露的方法範圍內，可輕易想到的變化和替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應為所述以權利要求的保護範圍為準。
【權利要求】
1.一種核輻射環境下的電子元器件的運行情況記錄與保存系統，包括運行記錄系統和保存系統，其特徵在於: 運行記錄系統包括升壓電路(1)、降壓電路(2)、CAN分析儀(3)和慣導(4)； 保存系統包括5V降壓電路(5)、單片機甲(6)、單片機乙(7)和工控機(8)； 所述升壓電路(1)經5V降壓電路(5)連接單片機甲(6)，降壓電路(2)連接單片機乙(7),CAN分析儀(3)和慣導(4)連接工控機(8)； 所述記錄系統安裝在一個實驗板(9 )上，保存系統安置在一個鉛盒(10 )內，實驗板(9 )和鉛盒(10)均處於輻射環境(11)中。
2.根據權利要求1所述的核輻射環境下電子元器件的運行情況記錄與保存系統，其特徵在於:所述升壓電路(1)包括一個核心元件LM1577—ADJ，一個電感L接在LM1577—ADJ的4，5腳間，電感L的一端經一個二極體VD連接輸出端VO，另一端接進口端並經一個電容Cin接地；LM1577-ADJ的1腳經一個電阻R3和一個Cc後接地，3腳接地，2腳接一個電阻R2後接地，並接一個電阻R1後連接輸出端VO，輸出端VO經並聯的兩個電容Co後接地。
3.根據權利要求1所述的核輻射環境下電子元器件的運行情況記錄與保存系統，其特徵在於:所述降壓電路(2 )包括一個核心元件PTN78020W，PTN78020W的2腳連接進口端VI，並經一個電容C1接地，1腳和7腳接地，7腳與4腳之間連接一個電阻Rset，5腳和6腳接輸出端V0，6腳還經一個電容Co接地；降壓電路(2)的輸出電壓為5V。
4.根據權利要求1所述的核輻射環境下電子元器件的運行情況記錄與保存系統，其特徵在於:所述慣導(4)，以牛頓力學定律為基礎，通過測量載體在慣性參考系的加速度，將它對時間進行積分，且把它變換到導航坐標系中，就能夠得到在導航坐標系中的速度、偏航角和位置信息。
5.根據權利要求1核輻射環境下的電子元器件運行情況記錄與保存系統，其特徵在於，CAN分析儀的型號是itekCANalyst-1I，可進行CAN信號和USB信號轉換；單片機甲(6)和單片機(7)的型號是stc89c52 ;工控機(8)型號是艾訊科技SBC84823。
6.根據權利要求1所述的核輻射環境下電子元器件的運行情況記錄與保存系統，其特徵在於:所述5V降壓電路(5)，將升壓電路(1)的輸出電壓降到5V，作為單片機甲(6)的輸入電壓。
7.根據權利要求1所述的核輻射環境下電子元器件的運行情況記錄與保存方法，採用根據權利要求書1核輻射環境下電子元器件的運行情況記錄與保存系統進行操作，其特徵在於操作步驟如下: 1)根據權利要求1連接系統並將實驗板(9)和鉛盒(10)放入輻射環境(11)中； 2)為升壓電路(1)、降壓電路(2)上電，單片機甲、乙(6，7)分別記錄上電時間，工控機(8)給CAN分析儀(3)和慣導(4)發送命令並記錄回傳數據； 3)輻射結束，讀取記錄系統中的數據； 4)計算各元件的受輻射總劑量。
8.分解權利要求7所述的核輻射環境下的電子元器件的運行情況記錄與保存方法，其特徵在於:所述步驟3)中讀取記錄系統中數據的具體方法如下: 1)分別讀取單片機甲，乙(6，7)內上電時間，可由此得到升壓電路和降壓電路正常工作的時間長度； 2)讀取工控機(8)內的CAN分析儀(3)的運行程序結果，從開始運行到無參數返回的時間段即CAN分析儀(3)正常工作時間長度； 3)讀取工控機(8)中記錄的慣導(4)位置數據，從開始運行到當數據出現持續異常的時間長度，即慣導(4)正常運行的時間。
9.根據權利要求7所述的核輻射環境下的電子元器件的運行情況記錄與保存方法，其特徵在於:所述步驟4)中，通過貼在元器件上的測量劑測得元器件所在點的輻射率和元件正常運行的時間長度，由此可計算元器件的抗輻射劑量。
【文檔編號】G01R31/00GK104267274SQ201410462153
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月11日 優先權日:2014年9月11日
【發明者】羅均, 顏春明, 蒲華燕, 瞿棟, 張娟, 馬捷, 吳斌, 劉恆利, 謝少榮 申請人:上海大學