一種直流恒流電流信號的產生方法和恒流源裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電學領域，尤其涉及一種直流恒流電流信號的產生方法和恒流源 裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著科學技術的發(fā)展，在我國航天、核工業(yè)、兵器等國防工業(yè)領域，以及科學研究、 教學實驗中都存在著大量的直流小電流信號。直流小電流源經過多年的發(fā)展，已經有多種 類型的產品得以廣泛的應用。
[0003] 目前比較常用的是電阻式直流小電流恒流源，通過采用精密程控電壓源和精密高 值電阻器產生直流小電流的輸出。
[0004] 然而，直流小電流源的電流輸出，隨著環(huán)境因素的變化，也發(fā)生著相應變化。溫度、 濕度、氣壓甚至靜電都對直流小電流源的穩(wěn)定性有著比較大的影響，特別是在對精度要求 高的工作環(huán)境下，這一問題更為突出。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種直流恒流電流信號的產生方法和 恒流源裝置，采用空腔電離室受γ射線輻照，使得電離室內部空氣電離產生電離電流信號， 并對環(huán)境參數(shù)數(shù)據進行采集，對電離電流信號進行修正，從而輸出具有良好穩(wěn)定性和精度 的直流小電流恒流信號。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，在第一方面，本發(fā)明提供了一種直流恒流電流信號的產生方法， 所述方法包括：
[0007] 采集環(huán)境參數(shù)數(shù)據;所述環(huán)境參數(shù)數(shù)據包括:溫度數(shù)據、氣壓數(shù)據和濕度數(shù)據；
[0008] 通過γ射線輻射場對空腔電離室輻射使所述空腔電離室內空氣電離，并在恒定電 場作用下產生電離電流信號；
[0009] 將所述電離電流信號通過增益反饋進行降噪處理；
[0010] 根據所述溫度數(shù)據、氣壓數(shù)據和濕度數(shù)據，以及預設的標準環(huán)境參數(shù)，對所述降噪 處理后的電離電流信號進行修正，輸出所述直流恒流電流信號。
[0011] 優(yōu)選的，所述γ射線輻射場具體為:Cs-137 γ射線輻射場或C0-60 γ射線輻射場。
[0012] 優(yōu)選的，所述方法還包括：
[0013] 改變所述空腔電離室的體積和/或改變所述空腔電離室接收到的電離輻射強度， 以獲取不同電流值大小的所述直流恒流電流信號。
[0014] 優(yōu)選的，所述空腔電離室為石墨空腔電離室，所述電離電流信號具體為：
[0016]其中，I為電離室空腔中空氣產生的電離電流，單位為Α;
[0017] 史為電離室中心所處位置處的γ射線劑量率，單位為Gy/h;
[0018] V為空腔電離室內部可容納空氣的體積，單位為m3;
[0019] Po為標準條件下的干燥空氣密度，所述標準條件為0°(：，101.3251^&，單位為1^/111 3;
[0020]
為空氣與石墨的質能吸收系數(shù)之比；
[0021] 為石墨和空氣的阻止本領之比；
[0022] W/e為干燥空氣中，一個電子產生一個離子對時所消耗的平均能量，單位為(J · Ο-?);
[0023] Τ為環(huán)境空氣溫度，單位為°(：;
[0024] Ρ為環(huán)境氣壓，單位為kPa;
[0025] 為消耗于軔致輻射的能量占其初始能量的分額；
[0026] K為對電離電流加以修正的全部修正因子的乘積。
[0027] 在第二方面，本發(fā)明實施例提供了一種恒流源裝置，所述恒流源裝置包括：
[0028] 環(huán)境參數(shù)采集裝置，對所述恒流源裝置所在環(huán)境的環(huán)境參數(shù)數(shù)據進行采集;所述 環(huán)境參數(shù)數(shù)據包括:溫度數(shù)據、濕度數(shù)據和氣壓數(shù)據；
[0029] γ射線輻射場，用于產生輻照射線；
[0030]空腔電離室，接收所述輻照射線的輻照，使所述空腔電離室的空氣電離產生電子 和正離子，并在施加在所述空腔電離室的兩極的直流極化電壓作用下形成恒定電場，使所 述電子和正離子分別向所述兩極移動形成電離電流信號；
[0031]增益反饋裝置，將所述電離電流信號進行增益反饋降噪處理；
[0032]處理設備，根據所述溫度數(shù)據、氣壓數(shù)據和濕度數(shù)據，以及預設的標準環(huán)境參數(shù)， 對所述降噪處理后的電離電流信號進行修正，輸出所述直流恒流電流信號；
[0033] ΙΕΕΕ488總線，連接所述處理設備與所述環(huán)境參數(shù)采集裝置和所述增益反饋裝置， 用于所述處理設備與所述環(huán)境參數(shù)采集裝置和所述增益反饋裝置之間的信號傳輸。
[0034] 優(yōu)選的，所述γ射線輻射場具體為:Cs-137 γ射線輻射場或C0-60 γ射線輻射場。
[0035] 優(yōu)選的，所述環(huán)境參數(shù)采集裝置包括：
[0036] 溫度計，對所述環(huán)境的溫度數(shù)據進行采集；
[0037] 氣壓計，對所述環(huán)境的氣壓數(shù)據進行采集；
[0038] 濕度計，對所述環(huán)境的濕度數(shù)據進行采集。
[0039]優(yōu)選的，所述增益反饋裝置由靜電計和精密電容組成。
[0040] 進一步優(yōu)選的，所述靜電計為Keithley 6517靜電計。
[0041] 進一步優(yōu)選的，所述靜電計還用于所述空腔電離室的電壓源。
[0042] 本發(fā)明實施例提供的直流恒流電流信號的產生方法，采用空腔電離室受γ射線輻 照，使得電離室內部空氣電離產生電離電流信號，并對環(huán)境參數(shù)數(shù)據進行采集，對電離電流 信號進行修正，從而輸出具有良好穩(wěn)定性和精度的直流小電流恒流信號。
【附圖說明】
[0043] 圖1為本發(fā)明實施例提供的直流恒流電流信號的產生方法流程圖；
[0044]圖2為本發(fā)明實施例提供的采用電離電流方式形成的小電流恒流源的原理圖； [0045]圖3為本發(fā)明實施例提供的恒流源裝置的結構框圖。
【具體實施方式】
[0046] 下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0047] 本發(fā)明實施例提供的直流恒流電流信號的產生方法，具體用于產生直流小電流恒 流ig號。
[0048] 圖1為本發(fā)明實施例提供的直流恒流電流信號的產生方法流程圖，結合圖1所示， 本實施例提供的直流恒流電流信號的產生方法包括如下步驟：
[0049] 步驟110，采集環(huán)境參數(shù)數(shù)據；
[0050] 具體的，環(huán)境參數(shù)數(shù)據可以包括:溫度數(shù)據、氣壓數(shù)據和濕度數(shù)據等。采集不同種 類的環(huán)境參數(shù)數(shù)據，可以使用不同的采集裝置。
[0051] 如使用溫度計采集溫度數(shù)據，使用氣壓計采集氣壓數(shù)據，使用濕度計采集濕度數(shù) 據等。
[0052]步驟120，通過γ射線輻射場對空腔電離室輻射使所述空腔電離室內空氣電離，并 在恒定電場作用下產生電離電流信號；
[0053]具體的，γ射線輻射場可以為Cs-137 γ射線輻射場或C0-60 γ射線輻射場。
[0054]空腔電離室是一種用于探測電離輻射的氣體探測器，其工作原理是當接收到射線 輻照時，射線與空腔電離室中氣體分子發(fā)生作用，產生電子-正離子對。因此通過γ射線輻 射場的輻照，空腔電離室內空氣電離。同時在空腔電離室的收集極和高壓極上加直流極化 電壓形成電場，使氣體分子電離形成的電子和正離子會兩極移動，形成電離電流信號。
[0055] 通常情況下，空腔電離室工作在正比區(qū)，即電離電流大小正比于射線產生的初始 離子對數(shù)目，也即正比于射線強度。
[0056] 圖2示出了采用電離電流方式形成的小電流恒流源的原理圖。
[0057]如圖所示，運算放大器正向輸入端接地，負壓加到反向輸入端。由于運算放大器的 輸入電阻非常高，使得經過運算放大器的電流很小，可以忽略不計。此外，運算放大器的增 益通?？蛇_1〇5倍，則傳輸電離電流信號的電纜在輸出端產生的等效電容將是本身實際電 容值的1 /1 〇5，因此外接精密電容上的電壓與輸出電壓一致，則電離室產生的電離電流可以 按下式表示：
[0059] 其中：I為電離電流，單位為pA; C為精密電容，單位為pF; Δ Vu為時間間隔Δ t內測 量得到的輸出電壓Vu的變化值，單位為V。
[0060] 在實際應用中，電離電流與溫度、濕度、氣壓等參數(shù)都相關?？紤]到這些因素，空腔 電離室實際產生的電離電流可如式2所示。
[0062] 其中，I為電離室空腔中空氣產生的電離電流，單位為A;發(fā)為電離室中心所處位置 處的γ射線劑量率，單位為Gy/h; V為空腔電離室內部可容納空氣的體積，單位為m3;PQ為標 準條件下的干燥空氣密度，所述標準條件為〇°C，101.325kPa，單位為kg/m3;
與石墨的質能吸收系數(shù)之比；為石墨和空氣的阻止本領之比;W/e為干燥空氣中，一個 電子產生一個離子對時所消耗的平均能量，單位為(J · C-1);T為環(huán)境空氣溫度，單位為°C; P為環(huán)境氣壓，單位為kPa; i為消耗于軔致輻射的能量占其初始能量的分額;K為對電離電 流加以修正的全部修正因子的乘積，該值在電離室制作完畢之后即可確定。
[0063] 當更換不同體積的空腔電離室，或者改變電離室所在位置的電離輻射強度（即劑 量率)大小時，即可改變電離電流信號的輸出值，因此可以通過上述調整實現(xiàn)電離電流在一 定范圍內的精確調節(jié)。
[0064]步驟130,將電離電流信號通過增益反饋進行降噪處理；
[0065]在具體的例子中，高增益反饋單元由Keithley 6517靜電計和精密電容組成，高增 益反饋可減小電離電流信號傳輸電纜自身電容的影響和電路本身噪聲的影響，同時