基於平臺系統的檢測方法與流程

2023-04-23 06:26:27 1

本發明涉及一種輻射監測技術領域，尤其涉及一種基於平臺系統的檢測方法。

背景技術：

自原子彈試驗成功，核能的應用得到廣泛普及，涉及軍事、醫療、能源等方面。導致環境中人工放射性提高，接觸電離輻射的工作人員的輻射防護和安全也越來越得到關注。因此，環境核輻射監測勢在必行。環境核輻射監測是指對核設施周圍環境中已存在的輻射水平、環境介質中放射性核素的含量，以及為評價公眾劑量所需的環境參數、社會狀況進行的監測。

平臺系統用於輻射儀表的檢定、校準與檢測，常用於工業無損檢測等領域。

為了得到準確的檢測結果，需要對平臺系統進行校準，但現有平臺系統的檢測方法的操作過程複雜，很難通過簡單操作就實現放射源、附加濾波片及儀表的三點一線，尤其是在放射源放置於較長導軌上行程可變情況下，更是不易實現，無法達到平臺系統要求的精度，因而會影響到檢測效果和準確度。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有技術的缺陷，提供一種基於平臺系統的檢測方法，操作簡單，能夠達到平臺系統要求的精度，從而提高測量結果的準確度。

為實現上述目的，本發明提供了一種基於平臺系統的檢測方法，所述基於平臺系統的檢測方法包括：

將X光機平臺設置在平臺系統的系統底板的第一導軌上；其中，X光機平臺上架設有X光機；

將探測器平臺設置在系統底板的第二導軌上；其中，探測器平臺上架設有探測器；

將濾波架設置於X光機平臺和探測器平臺之間，濾波架上插接有附加濾波片；

控制第一電機驅動X光機平臺在第一導軌上運動至工作位置；並且，控制第二電機驅動探測器平臺在第二導軌上運動至工作位置；

調節X光機平臺的位置，調整濾波架，使X光機的X光出射位置、濾波架上插接的附加濾波片中心和探測器的接收X射線位置在同一直線上；

X光機產生初始X射線束；

初始X射線束經過附加濾波片過濾處理，對低於第一閾值能量的射線進行濾除；

探測器接收過濾後X射線束，光子沉積在探測器晶體中，通過電子學器件生成電信號，得到能譜數據；其中，所述能譜數據為光子能量與光子數的對應關係；

調節管電壓和附加過濾獲得不同的輻射質；其中，所述輻射質包括平均能量、譜解析度、第一半值層和同質係數。

優選的，在所述將X光機平臺設置在於所述平臺系統的系統底板的第一導軌上之前，所述方法還包括：

將所述系統底板放置在屏蔽箱內,通過所述屏蔽箱屏蔽宇宙射線。

優選的，所述調節所述X光機平臺的位置具體為：

開啟所述X光機平臺上的雷射校準器，發射雷射；其中，所述第一X射線束與所述雷射的出射方向平行；

調節所述X光機平臺的升降裝置，使所述雷射校準器發射的雷射射向所述探測器平臺的雷射接收器；

調節所述X光機平臺的俯仰臺和旋轉臺，使所述雷射校準器發射的雷射射至所述雷射接收器的中心。

進一步優選的，所述調整所述濾波架具體為：

轉動所述濾波架，使所述雷射校準器發射的雷射射向所述濾波架；其中，所述濾波架包括支撐杆和連接部；

並且，調節所述支撐杆的高度，旋轉所述支撐杆的角度，使雷射校準器發射的雷射射向所述濾波架的預定位置，使所述X光機的X光出射位置、所述濾波架上插接的附加濾波片中心和所述探測器的接收X射線位置在同一直線上。

進一步優選的，所述俯仰臺包括第一臺面、第二臺面和俯仰調節螺栓；所述第一臺面通過所述俯仰調節螺栓架設於所述第二臺面的上方；

所述調節X光機平臺的俯仰臺具體為：旋轉所述俯仰調節螺栓，使所述第一臺面根據所述俯仰調節螺栓轉動產生相應傾斜。

進一步優選的，所述旋轉臺包括旋轉驅動電機、固定部和旋轉盤；所述旋轉盤設置於所述固定部上；

所述調節X光機平臺的旋轉臺具體為：所述旋轉驅動電機接收旋轉信號，驅動所述旋轉盤在所述固定部上旋轉。

優選的，所述第一導軌包括固定平臺、兩條軌道、第一滑塊和絲槓；所述兩條軌道平行設置於所述固定平臺上；所述絲槓設置於所述兩條軌道中間，並平行於所述兩條軌道；所述第一滑塊設置於所述絲槓上並與所述X光機平臺的底部相連；

所述控制第一電機驅動X光機平臺在第一導軌上運動至工作位置具體為：所述第一電機接收第一位移信號，驅動所述絲槓轉動，帶動所述第一滑塊沿所述絲槓運動至工作位置。

優選的，所述調節附加過濾具體為：更換附加濾波片。

優選的，所述調節管電壓具體為：改變所述初始X射線束的強度和平均能量。

本發明實施例提供的基於平臺系統的檢測方法，操作簡單，能夠達到平臺系統要求的精度，從而提高測量結果的準確度。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的平臺系統的結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的X光機平臺的結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的基於平臺系統的檢測方法流程圖。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

本發明實施例提供的基於平臺系統的檢測方法，執行於平臺系統中，所述平臺系統包括系統底板、X光機平臺、放射源平臺、探測器平臺和濾波架，通過簡單的操作能夠實現平臺系統中的X光機平臺、探測器平臺和濾波架之間的位置校準。

為了更好的理解本發明實施例提供的檢測方法，首先，對平臺系統的結構進行介紹，如圖1所示，平臺系統包括：系統底板1、X光機平臺2、放射源平臺3、探測器平臺4和濾波架5。

系統底板1具有第一導軌11、第二導軌12和第三導軌13，第三導軌13的長度與第一導軌11的長度相等,且第三導軌13平行於第一導軌11設置；第二導軌12垂直於第一導軌11和第三導軌13，且設置在第一導軌11和第三導軌13的一端；第二導軌12的長度大於第一導軌11和第三導軌13之間的間距。如圖2所示，第一導軌11包括固定平臺111、兩條軌道112、第一滑塊(圖中未示出)和絲槓113；兩條軌道112平行安裝在固定平臺111的上；絲槓113位於兩條軌道112中間，並平行於兩條軌道112，由第一電機14驅動轉動；第一滑塊設置在絲槓113上，隨絲槓113的轉動沿絲槓113運動。其中，第一導軌11、第二導軌12和第三導軌13結構相同，第二導軌12由第二電機(圖中未示出)驅動，第三導軌由第三電機(圖中未示出)驅動。

X光機平臺2的結構具體如圖2所示，包括第一移動平臺21和X光機22，第一移動平臺21滑設在第一導軌11上，沿第一導軌11方向運動；X光機22設置在第一移動平臺21上，產生水平出射的X射線束。

第一底座211的底面兩側設有兩排第二滑塊2111，每排可以設有兩個第二滑塊2111，所述兩排第二滑塊2111滑分別滑設在第一導軌11的兩條軌道112上，並且兩排第二滑塊2111之間的距離與兩條軌道112之間的距離相等；第一底座211的底面與第一滑塊固定連接。當X光機平臺2需要沿第一導軌11方向調整位置時，可以通過第一電機14驅動絲槓113轉動，帶動第一滑塊沿絲槓113運動，從而實現第一底座211沿第一導軌11運動。

滑軌212，安裝在第一底座211上，與第一導軌11的方向垂直。

第二底座213，平行第一底座211並滑設在滑軌212上，由滑移電機15驅動，沿滑軌212方向運動，即沿垂直第一導軌11方向運動；第二底座213上設置有多個第一固定柱2131，第一固定柱2131為圓柱型，多個第一固定柱2131分別設置在第二底座213的兩側。

升降裝置214，設置在第二底座213上；升降裝置214包括升降驅動電機2141、升降驅動杆2142和升降平臺2143；升降平臺2143具有第一螺紋孔；具體的，第一螺紋孔位於升降平臺2143的中心，升降驅動杆2142通過第一螺紋孔穿設於升降平臺2143，升降驅動電機2141驅動升降驅動杆2142轉動，帶動升降平臺2143在垂直於第二底座213所在平面的方向運動。當X光機平臺2需要沿垂直於系統底板1所在平面方向運動時，可以通過升降驅動電機2141驅動升降驅動杆2142轉動，帶動升降平臺2143運動，從而實現X光機平臺2在垂直於系統底板1所在平面的方向運動。升降平臺2143上還設置有多個第二固定柱21431，多個第二固定柱21431分別設置在升降平臺2143的兩側，隨升降平臺2143同步運動。

第三底座215，架設在第一固定柱2131上，具體的，升降平臺2143上還設有多個第二通孔，第二通孔的位置與多個第一固定柱2131的位置相對應，多個第一固定柱2131穿設於多個第二通孔內，一端與第二底座213的上表面固定連接，另一端與第三底座215的下表面固定連接，從而實現第二底座213和第三底座215之間的固定，第二底座213和第三底座215之間距離即為第一固定柱2131的長度，升降平臺2143通過多個第一固定柱2131在第二底座213和第三底座215之間垂直運動。

運動臺216，架設在第二固定柱21431上，與升降平臺2143同步運動；具體的，第三底座215上具有多個第三通孔，多個第三通孔的位置與多個第二固定柱21431的位置相對設置，多個第二固定柱21431經由多個第三通孔穿設於第三底座215上，一端與升降平臺2143的上表面相連，另一端與運動臺216的下表面相連。升降平臺2143與運動臺216之間的距離是固定的，即為第二固定柱21431的長度，當升降平臺2143運動時，帶動升降平臺2143上的多個第二固定柱21431相對運動，從而使運動臺216隨升降平臺2143同步運動。

再次如圖1所示，放射源平臺3包括第二移動平臺31和放射源固定夾具32，第二移動平臺31用於放置放射源固定夾具32；第二移動平臺31滑設在第三導軌13上，沿第三導軌13方向運動；放射源固定夾具32設置在第二移動平臺31上，可以用於固定不同的放射源，例如241Am、137Cs、60Co等，操作人員可以根據需要選擇合適的放射源。放射源平臺3的具體結構與X光機平臺2的結構類似，不再進行贅述。

探測器平臺4，包括第三移動平臺41和探測器(圖中未示出)，第三移動平臺41滑設在第二導軌12上，沿第二導軌12方向運動；第三移動平臺41上用於放置探測器。探測器用於接收X光機平臺2射出的X射線束或放射源平臺3射出的放射源射線。

在本例中，X光機平臺2和放射源平臺3的移動量程為0～80cm；探測器平臺4的移動量程為0～70cm。

進一步的，用於承載X光機22的第一移動平臺21和用於承載放射源的第二移動平臺31的結構相似，均包括第一底座211、滑軌212、第二底座213、升降裝置214、第三底座215和運動臺216；用於承載探測器的第三移動平臺41與第二移動平臺31的結構也相似，區別在於第三移動平臺41上不設有滑軌。

濾波架5，如圖1所示，包括連接部51和支撐杆52；連接部51設置在系統底板1上並位於第一導軌11和第三導軌13之間；連接部51的一端與系統底板1鉸接；連接部51可根據需要在平行系統底板1所在平面轉動；支撐杆52的一端與連接部51的另一端相接，並垂直於系統底板1設置，具體的，支撐杆52與連接部51通過轉動伸縮部件連接，支撐杆52可以在連接部51上3600旋轉，也可以在連接部51上豎直伸縮；支撐杆52的另一端具有過濾片固定器521，過濾片固定器521中夾設附加濾波片。當使用X光機平臺2和探測器平臺4進行操作時，將連接部51旋轉，從而帶動支撐杆52旋轉至第一位置，再將支撐杆52進行旋轉伸縮調整，使X光機22的X光出射位置、附加濾波片中心和探測器中心在同一直線上；當使用放射源平臺3和探測器平臺4進行操作時，連接部51旋轉帶動支撐杆52旋轉至第二位置，再將支撐杆52進行旋轉伸縮調整，使放射源射線的出射位置、附加濾波片中心和探測器中心在同一直線上。

為了實現能夠精確的控制X光機22出射X光的方向以及放射源出射放射源射線的方向，在X光機平臺2上還設有俯仰臺217，設置在運動臺216上，所述俯仰臺217包括第一臺面、第二臺面和俯仰調節螺栓；其中，第二臺面與運動臺相接，並固定在運動臺216上；第一臺面通過俯仰調節螺栓架設於第二臺面的上方；具體的，第一臺面設有多個第四通孔，第四通孔為螺紋結構；第二臺面設有與第四通孔數量相同的螺栓插槽，且螺栓插槽的位置與第四通孔一一對應；在本例中，第一臺面和第二臺面均為長方形，第四通孔的數量為兩個，分別設置在第一臺面的兩個對角處。當X射線束和放射源射線的出射方向需要調節時，可以旋轉其中一個俯仰調節螺栓，第一臺面根據俯仰調節螺栓轉動產生相應傾斜，使第一臺面和第二臺面之間的角度發生相應變化，從而調節X射線束和放射源射線的出射方向。

由於X光機平臺2、放射源平臺3與探測器平臺4之間的距離較遠，因此在X光機平臺2還設有雷射校準器218，具體的，雷射校準器218包括夾設部和雷射發射器，雷射校準器218安裝在第一檯面上，其中，雷射發射器固定在夾設部的一端，夾設部的另一端具有夾爪，夾爪夾持第一臺面的邊緣，使雷射發射器的雷射出射方向平行第一臺面所在平面，這樣可以保證雷射發射器的雷射與X射線束和放射源射線的方向平行。在探測器平臺4上設有雷射接收器(圖中未示出)，以X光機平臺2為例，雷射接收器的安裝位置是根據X光機22、探測器和雷射發射器的位置設置的，當雷射接收器接收到雷射發射器發射的雷射時，說明X光機的X光出射位置、附加濾波片中心和探測器中心在同一直線上。

此外，為了更加靈活的調整X光機22出射X射線束的方向，X光機平臺2還包括旋轉臺219，設置在所述運動臺216和俯仰臺217之間，旋轉臺219包括旋轉驅動電機、固定部和旋轉盤；旋轉盤設置在固定部上，旋轉驅動電機驅動旋轉盤在固定部上旋轉，帶動俯仰臺217上的X光機22旋轉，從而調節X射線束的方向。

下面基於上述平臺系統，介紹本發明實施例的平臺系統的檢測方法，圖3為本發明實施例提供的平臺系統的檢測方法的流程圖。如圖所示，本發明實施例的平臺系統的檢測方法包括如下步驟：

步驟110，將X光機平臺設置在平臺系統的系統底板的第一導軌上。

具體的，將X光機平臺的第一底座的底部與第一導軌的第一滑塊進行固定連接，可以用螺栓與螺母將兩者固定，也可以採用焊接的方式，從而將X光機平臺安裝在第一導軌上。其中，X光機平臺上架設有X光機。

當然在步驟110之前，要將系統底板放置在屏蔽箱內,屏蔽箱優選採用鉛、鎘、不鏽鋼、聚乙烯材料製成，可以實現一個較低本底的實驗環境，屏蔽宇宙射線的軟成分和環境中40K、238U和232Th衰變鏈中各元素的放射性，從而提高平臺系統的測量精度。

步驟120，將探測器平臺設置在系統底板的第二導軌上。

具體的，將探測器平臺的第一底座的底部與第二導軌的第一滑塊進行固定連接，可以用螺栓與螺母將兩者固定，也可以採用焊接的方式，從而將探測器平臺安裝在第二導軌上。其中，探測器平臺上架設有探測器。

步驟130，將濾波架設置於X光機平臺和探測器平臺之間，濾波架上插接有附加濾波片。

具體的，將濾波架的連接部安裝在系統底板上，可以用螺栓與螺母將兩者固定，也可以採用焊接的方式，從而將濾波架固定在系統底板上，連接部的安裝位置是根據X光機平臺和探測器平臺的位置進行選取的，使濾波架能夠旋轉至X光機平臺和探測器平臺之間。

步驟140，控制第一電機驅動X光機平臺在第一導軌上運動至工作位置；並且，控制第二電機驅動探測器平臺在第二導軌上運動至工作位置。

在X光機平臺、探測器平臺和濾波架安裝後，需要先將X光機平臺和探測器平臺調節至工作位置。具體的，第一電機接收第一位移信號，驅動第一導軌上的絲槓轉動，帶動絲槓上第一滑塊沿絲槓運動至工作位置，從而帶動X光機平臺在第一導軌上運動至工作位置；接著，第二電機接收第二位移信號，驅動第二導軌上的絲槓轉動，帶動絲槓上第一滑塊沿絲槓運動至工作位置，從而帶動探測器平臺在第二導軌上運動至工作位置。其中，第一位移信號和第二位移信號可以是由操作人員通過計算機控制系統發出的。

步驟150，調節X光機平臺的位置，調整濾波架，使X光機的X光出射位置、濾波架上插接的附加濾波片中心和探測器的接收X射線位置在同一直線上。

其中，步驟150分成兩部分進行調節，第一部分是調節X光機平臺的位置，使X光機的X光出射位置和探測器的接收X射線位置在同一直線上；第二部分是調整濾波架，使X光機的X光出射位置和濾波架上插接的附加濾波片中心在同一直線上，從而使X光機的X光出射位置、濾波架上插接的附加濾波片中心和探測器的接收X射線位置在同一直線上。

下面介紹第一部分：

首先，開啟X光機平臺上的雷射校準器，發射雷射；其中，雷射校準器設置在X光機平臺的俯仰臺上，雷射的出射方向與X光機出射X射線束的方向相同。

其次，調節所述X光機平臺的升降裝置，使雷射校準器發射的雷射射向探測器平臺的雷射接收器。

探測器平臺上設有雷射接收器，雷射接收器的位置是根據X光機、雷射校準器和探測器的的接收X射線位置進行設計的。當雷射校準器出射的雷射射在雷射接收器的中心時，X光機的X光出射位置與探測器的接收X射線位置在同一直線上。

具體的，升降驅動電機接收升降驅動信號，驅動升降驅動杆轉動，帶動升降驅動杆上升降平臺在垂直所述第一導軌和滑軌所在平面運動，從而使雷射校準器發射的雷射射向探測器平臺的雷射接收器。其中，升降驅動信號可以是由操作人員通過計算機控制系統發出的。

接著，調節X光機平臺的俯仰臺和旋轉臺，使雷射校準器發射的雷射射至雷射接收器的中心。

具體的，旋轉驅動電機接收旋轉信號，控制旋轉盤在固定部上旋轉，從帶動雷射發射器旋轉，其中，旋轉信號可以是由操作人員通過計算機控制系統發出的；旋轉俯仰調節螺栓，使第一臺面根據俯仰調節螺栓轉動產生相應傾斜，使第一臺面和第二臺面之間的角度發生相應變化，從而調節雷射出射角度，使雷射射至雷射接收器的中心，此時X光機的X光出射位置與探測器的接收X射線位置在同一直線上。

下面介紹第二部分：

首先，轉動濾波架的連接部，使雷射校準器發射的雷射射向濾波架。

接著，調節支撐杆的高度，旋轉支撐杆的角度，使雷射校準器發射的雷射射向濾波架的預定位置，其中預定位置是根據雷射校準器、X光機的X光出射位置和附加濾波片進行設計的，當雷射校準器發射的雷射射至濾波架的預定位置時，附加濾波片的中心與X光機的X光出射位置在同一直線上。

通過上述兩部分調節，實現使X光機的X光出射位置、濾波架上插接的附加濾波片中心和探測器的接收X射線位置在同一直線上。

步驟160，X光機產生初始X射線束。

具體的，打開X光機的X射線光管，出射初始X射線束。

步驟170，初始X射線束經過附加濾波片過濾處理，對低於第一閾值能量的射線進行濾除。

其中，第一閾值是由所選附加濾波片決定的，不同附加濾波片所對應的第一閾值不同。

具體的，附加濾波片對初始X射線束的低於第一閾值能量的射線進行濾除，濾掉初始射線的低能部分，而對高能部分的光子分布影響不明顯，能譜被硬化，提高了X射線穿透能力，但是降低了光子強度。

步驟180，探測器接收過濾後X射線束，光子沉積在探測器晶體中，通過電子學器件生成電信號，得到能譜數據。

其中，所述能譜數據可以為光子能量與光子數的對應關係曲線。

具體的，過濾後的X射線束射入探測器，探測器對射入的X射線束進行接收，在探測器內，光子在探測器晶體中進行沉積，然後通過電子學器件生成電信號，從而得到光子能量與光子數的對應關係曲線。

步驟190，調節管電壓和附加過濾獲得不同的輻射質。

其中，所述輻射質包括平均能量、譜解析度、第一半值層和同質係數。

具體的，改變加載在X射線光管的電壓，使初始X射線束的強度和平均能量發生改變，再重複上述步驟110至步驟180。直至完成所有所需參數的測量，得到不同的平均能量、譜解析度、第一半值層和同質係數。

更換不同厚度的附加濾波片，附加濾波片的厚度能夠改變對X射線低能部分的過濾程度，附加濾波片的厚度越厚相對於X射線高能部分過濾掉的低能部分越多，再重複上述步驟110至步驟180。直至完成所有所需參數的測量，得到不同的平均能量、譜解析度、第一半值層和同質係數。

放射源平臺的檢測方法與上述X光機平臺的檢測方法相同，不再贅述了。

本發明實施例提供的基於平臺系統的檢測方法，操作簡單，能夠達到平臺系統要求的精度，從而提高測量結果的準確度。

專業人員應該還可以進一步意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬體、計算機軟體或者二者的結合來實現，為了清楚地說明硬體和軟體的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬體還是軟體方式來執行，取決於技術方案的特定應用和設計約束條件。專業技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本發明的範圍。

結合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以用硬體、處理器執行的軟體模塊，或者二者的結合來實施。軟體模塊可以置於隨機存儲器(RAM)、內存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬碟、可移動磁碟、CD-ROM、或技術領域內所公知的任意其它形式的存儲介質中。

以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。