本实用新型涉及中子测量技术领域，具体涉及一种基于3he正比计数管的中子测量系统。
背景技术：
在中子测量领域，3he正比计数管(以下简称3he管)因其较高的中子探测效率和较低的伽玛敏感特性，是最常用的中子探测器，相关的电子学系统也是中子探测器的重要组成部分。传统的电子学系统包括机箱和功能插件，功能插件主要包括高压电源(1000v～2000v直流电)、低压电源、前置放大器、主放大器、多道脉冲幅度分析器和脉冲发生器等，各功能插件均组装在机箱内。核反应堆相关场所，测试环境受温度、振动和空间大小的限制，这种由分立的功能插件搭建的电子学系统体积大、重量大，携带不方便。另一种高度集成化的电子学装置则是将这些功能插件全部集成在一个小型化的电子学装置中，虽然体积和重量相比传统的电子学系统大大减小，但是其性能稳定性不容乐观。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于3he正比计数管的中子测量系统，在保证系统运行稳定性的同时，极大地减小系统体积和重量，携带方便。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于3he正比计数管的中子测量系统，包括，
3he正比计数管；
信号调理电路，连接所述3he正比计数管，用于将所述3he正比计数管的输出信号转换为指数衰减信号，并将所述指数衰减信号转换为高斯信号。
本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述信号调理电路包括第一调理电路和第二调理电路；所述第一调理电路连接所述3he正比计数管，用于将所述3he正比计数管的输出信号转换为指数衰减信号；所述第二调理电路连接所述第一调理电路，用于将所述指数衰减信号转换为高斯信号。
本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述第一调理电路包括第一放大器芯片，所述3he正比计数管的输出端通过第一电容连接所述第一放大器芯片的输入端。
本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述中子测量系统还包括测试端，所述测试端通过第二电容连接所述第一放大器芯片的输入端。
本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述第二调理电路包括第二放大器芯片，所述第二放大器芯片的输入端连接所述第一放大器芯片的输出端。
本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述第二调理电路还包括滑动变阻器，所述滑动变阻器的一端连接第二放大器芯片的输入端，其另一端接地，其滑动端连接所述第二放大器芯片的极零相消端(p/z)，所述滑动变阻器与所述第二放大器芯片内部的结构构成极零相消电路。
本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述信号调理电路还包括基线恢复模块，所述基线恢复模块连接第二放大器芯片的输出端，其用于调整所述高斯信号的基线为零。
本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述中子测量系统还包括驱动电源端，所述3he正比计数管通过偏置电阻连接所述驱动电源端，所述驱动电源端用于外接驱动电源，由所述驱动电源驱动所述3he正比计数管工作在正比计数区。
本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述中子测量系统还包括电源模块，所述电源模块用于将24v直流电转换成±6v直流电，所述±6v直流电用于给所述信号调理电路的各个组成部分供电。
本实用新型一个较佳实施例中，进一步包括所述中子测量系统还包括外壳体，组成所述中子测量系统的全部组件均组装在所述外壳体内。
本实用新型的有益效果：
本实用新型的中子测量系统，由3he正比计数管和信号调理电路构成，3he正比计数管工作在正比计数区测量中子信号，信号调理电路对中子信号做转换，第一步将中子信号转换为指数衰减信号，再将指数衰减信号转换成信噪比最佳的高斯信号，从而利于后续的脉冲幅度分析器进行数据采集，测量系统在保证运行稳定性的同时，极大地减小系统体积和重量，携带方便。
附图说明
图1为本实用新型优选实施例中中子测量系统的结构框图；
图2为本实用新型优选实施例中信号调理电路的电路原理图；
图3为本实用新型优选实施例中电源模块的电路原理图；
图4为由测试端输入脉冲信号，信号调理电路输出的信号波形图；
图5为由测试端输入脉冲信号，通过多道脉冲幅度分析器采集的谱形；
图6为使用符合nim标准的机箱以及插件，由测试端输入脉冲信号，通过多道脉冲幅度分析器采集的谱形。
图中标号说明：
2-3he正比计数管，4-第一调理电路，6-第二调理电路，8-基线恢复模块，10-电源模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
实施例
本实用新型实施例公开一种基于3he正比计数管的中子测量系统，参照图1～3所示，中子测量系统包括3he正比计数管2、信号调理电路和电源模块10，3he正比计数管2、信号调理电路和电源模块10贴片在pcb板上，可以各个部分分别单独贴在一块pcb板，也可以全部贴片在一块pcb板上，pcb板再组装在外壳体内，组装成一个便于携带的整体。外壳体上预留多个接电端子，一个接电端子用于3he正比计数管2外接高压电源(1000v以上，不超过2000v的直流电)，一个接电端子用于测试端test外接脉冲发生器，一个接电端子用于外接多道脉冲幅度分析器，一个接电端子用于外接24v电源适配器。
信号调理电路包括第一调理电路4、第二调理电路6和基线恢复模块8，第一调理电路4连接3he正比计数管的信号输出端，第二调理电路6连接第一调理电路4的信号输出端，基线恢复模块8连接第二调理电路6的信号输出端，基线恢复模块8的信号输出端外接多道脉冲幅度分析器。
其中，参照图2所示，第一调理电路4包括第一放大器芯片u1，第二调理电路6包括第二放大器芯片u2和滑动变阻器r，基线恢复模块8包括基线恢复芯片u3。本实施例技术方案中，第一放大器芯片u1、第二放大器芯片u2、基线恢复芯片u3均选用cremat公司生产的集成芯片，分别选用型号为cr-110-r2的电荷灵敏前置放大器作为第一放大器芯片u1，型号为cr-200-r2.1的主放大器作为第二放大器芯片u2，型号为cr-210-r0作为基线恢复芯片u3。
电荷灵敏前置放大器cr-110-r2的反馈电容为1.4pf，反馈电阻为100mω，3he正比计数管2输出的信号通过第一电容c1输入电荷灵敏前置放大器u1，电荷灵敏前置放大器u1将3he正比计数管2的输出信号转换为指数衰减信号。电荷灵敏前置放大器u1的输入端还通过第二电容c2连接测试端test，测试端test用于在3he正比计数管2实际测试前使用脉冲发生器，由测试端test输入脉冲信号，测试电路的整体性能。
由第一放大器芯片u1对3he正比计数管2的小信号做初步放大，输出的指数衰减信号会有一个较长的拖尾，如果在中子计数率较高的情况下，此信号未衰减到基线(0电位)，又来一个信号，则下一个信号会叠加在当前信号上，将会引起测量的不正确性，因此需要用高通滤波将其长的拖尾缩短，这个过程可能会造成信号的反冲，也会造成测量的不正确性，基于此设计极零相消电路进行调整。具体的，第二调理电路6还包括滑动变阻器r，所述滑动变阻器r的一端连接第二放大器芯片u2的输入端，其另一端接地，其滑动端连接所述第二放大器芯片u2的极零相消引脚p/z连接，所述滑动变阻器r与所述第二放大器芯片u2内部的结构构成极零相消电路。型号为cr-200-r2.1的第二放大器芯片u2，其内部结构构成极零相消部分的输入电阻为2kω，输入电容为1000pf，根据第一放大器芯片u1的反馈电容1.4pf和反馈电阻100mω，为了达到极零相消的目的，滑动变阻器r应该与1000pf的输入电容并联，大小为100mω*1.4pf/1000pf＝140kω，本实施例技术方案中，设计滑动变阻器r为200kω，以实现动态调节。
另外，在较高计数率下，可能会引起基线漂移的问题，本实施例技术方案中，优选cr-210-r0型号的基线漂移芯片u3，以消除当信号频率较高时二引起的基线漂移。
本实施例技术方案中，中子测量系统不包括高压电源，但预留驱动电源端 hv，所述3he正比计数管2通过偏置电阻rbias连接所述驱动电源端 hv，所述驱动电源端 hv用于外接驱动电源，使用时，现场将高压电源接入驱动电源端 hv，由外接的高压电源驱动3he正比计数管2工作在正比计数区。
作为本实用新型的进一步改进，所述中子测量系统还包括电源模块10，所述电源模块10用于将24v直流电转换成±6v直流电，所述±6v直流电用于给所述信号调理电路的各个组成部分供电。具体的，参照图3所示，电源模块10主要包括虚拟地芯片tle2426和线性稳压器l7806和l7906，外部电源适配器输入的24v电流，首先通过电容c7、c8和电感l1进行π型滤波，然后输入虚拟地芯片tle2426，tle2426的输出端接地(即为虚拟地)，从而将24v转换成±12v，±12v经过电容c4和c9输入到线性稳压器l7806和l7906，将±12v转换成±6v，用来提供第一放大器芯片u1、第二放大器芯片u2和基线恢复芯片u3的工作电压。
本实用新型的中子测量系统，相较于符合nim标准的插件机箱极大的减小了体积和重量，与此同时，还能确保运行稳定性：参照图4和图5，图4为由测试端test输入脉冲信号，信号调理电路输出的信号波形图，图5为由测试端test输入脉冲信号，通过多道脉冲幅度分析器采集的谱形，通过高斯拟合，计算得到其能量分辨率高达0.25％。同样的，使用符合nim标准的插件机箱测试，由测试端输入脉冲信号，通过多道脉冲幅度分析器采集谱形，通过高斯拟合，计算得到其能量分辨率为0.57％。对比图5和图6，本实用新型的中子测量系统运行更稳定。
以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
1.一种基于3he正比计数管的中子测量系统，其特征在于：包括，3he正比计数管；
信号调理电路，连接所述3he正比计数管，用于将所述3he正比计数管的输出信号转换为指数衰减信号，并将所述指数衰减信号转换为高斯信号。
2.如权利要求1所述的基于3he正比计数管的中子测量系统，其特征在于：所述信号调理电路包括第一调理电路和第二调理电路；所述第一调理电路连接所述3he正比计数管，用于将所述3he正比计数管的输出信号转换为指数衰减信号；所述第二调理电路连接所述第一调理电路，用于将所述指数衰减信号转换为高斯信号。
3.如权利要求2所述的基于3he正比计数管的中子测量系统，其特征在于：所述第一调理电路包括第一放大器芯片，所述3he正比计数管的输出端通过第一电容连接所述第一放大器芯片的输入端。
4.如权利要求3所述的基于3he正比计数管的中子测量系统，其特征在于：所述中子测量系统还包括测试端，所述测试端通过第二电容连接所述第一放大器芯片的输入端。
5.如权利要求3所述的基于3he正比计数管的中子测量系统，其特征在于：所述第二调理电路包括第二放大器芯片，所述第二放大器芯片的输入端连接所述第一放大器芯片的输出端。
6.如权利要求5所述的基于3he正比计数管的中子测量系统，其特征在于：所述第二调理电路还包括滑动变阻器，所述滑动变阻器的一端连接第二放大器芯片的输入端，其另一端接地，其滑动端连接所述第二放大器芯片的极零相消端p/z，所述滑动变阻器与所述第二放大器芯片内部的结构构成极零相消电路。
7.如权利要求2所述的基于3he正比计数管的中子测量系统，其特征在于：所述信号调理电路还包括基线恢复模块，所述基线恢复模块连接第二放大器芯片的输出端，其用于调整所述高斯信号的基线为零。
8.如权利要求1所述的基于3he正比计数管的中子测量系统，其特征在于：所述中子测量系统还包括驱动电源端，所述3he正比计数管通过偏置电阻连接所述驱动电源端，所述驱动电源端用于外接驱动电源，由所述驱动电源驱动所述3he正比计数管工作在正比计数区。
9.如权利要求1所述的基于3he正比计数管的中子测量系统，其特征在于：所述中子测量系统还包括电源模块，所述电源模块用于将24v直流电转换成±6v直流电，所述±6v直流电用于给所述信号调理电路的各个组成部分供电。
10.如权利要求1～9任一项所述的基于3he正比计数管的中子测量系统，其特征在于：所述中子测量系统还包括外壳体，组成所述中子测量系统的全部组件均组装在所述外壳体内。
技术总结