阅读说明：本技术 一种便携式放射性气溶胶自动采样分析装置及检测方法 (Portable radioactive aerosol automatic sampling analysis device and detection method ) 是由 潘志东 毛传林 黄桂榕 程正杭 张俊杰 柳世波 吴程 于 2020-05-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种便携式放射性气溶胶自动采样分析装置,包括：外壳,内置有滤膜组件；上盖,与外壳形成活动空腔,其通过限位组件连接有检测板；升降机构,可于活动空腔内移动；旋转机构,用于翻转连接表面污染仪,可随升降机构同步移动靠近检测板或滤膜组件；于升降机构带动表面污染仪靠近检测板时,旋转机构带动表面污染仪翻转,使其探测面朝向检测板,并可将检测板脱离上盖连接于旋转机构；于升降机构带动表面污染仪靠近滤膜组件时,旋转机构带动表面污染仪翻转,使其探测面朝向滤膜组件。本发明还公开了一种便携式放射性气溶胶自动采样分析装置的检测方法。本发明检测分析过程自动化,人工干涉少,检测效率高,检测效果好；体积小,便于携带。(The invention discloses a portable radioactive aerosol automatic sampling and analyzing device, which comprises: a housing having a filter membrane assembly disposed therein; the upper cover and the shell form a movable cavity, and the upper cover is connected with a detection plate through a limiting assembly; the lifting mechanism can move in the movable cavity; the rotating mechanism is used for overturning and connecting the surface pollution instrument and can synchronously move close to the detection plate or the filter membrane component along with the lifting mechanism; when the lifting mechanism drives the surface pollution instrument to be close to the detection plate, the rotating mechanism drives the surface pollution instrument to turn over so that the detection surface of the surface pollution instrument faces the detection plate, and the detection plate can be separated from the upper cover and connected to the rotating mechanism; when the lifting mechanism drives the surface pollution instrument to be close to the filter membrane component, the rotating mechanism drives the surface pollution instrument to turn over, so that the detection surface of the surface pollution instrument faces the filter membrane component. The invention also discloses a detection method of the portable radioactive aerosol automatic sampling analysis device. The detection and analysis process is automatic, the manual interference is less, the detection efficiency is high, and the detection effect is good; small size and convenient carrying.)

一种便携式放射性气溶胶自动采样分析装置及检测方法

技术领域

本发明属于辐射环境监测设备技术领域，尤其是涉及一种便携式放射性气溶胶自动采样分析装置及检测方法。

背景技术

空气质量越来越恶化，且直接影响着人类身体健康及生活环境质量，空气污染问题频发，例如，核辐射事件增多，毒气污染也屡见不鲜，在治理空气的过程中需要不断检测空气质量，为此需要开发出先进的空气质量检测装置，其中之一就是放射性气溶胶自动采样分析装置。

传统的放射性气溶胶装置大多以采样装置为主，而现有的放射性气溶胶装置具有分析功能的均为较大型的仪器，体积均较大，无法实现便携式的功能。此外，对于辐射环境的检测设备，主要是通过对滤纸的成分进行检测，从而分析判断辐射环境是否符合相应的规定，但是现有的检测方式其自动化程度低，需要人为参与动作较多，例如预先手动裁剪滤纸，手动更换滤纸盒等，导致测量准确率低。因此，目前需要提供一种能自动采样，自动更换滤纸，省时又省力，体积小，且能实现自动分析的便携式放射性气溶胶自动采样分析装置。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种自动化程度高，可靠性好，准确率高，检测效率高，体积小的便携式放射性气溶胶自动采样分析装置及其检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种便携式放射性气溶胶自动采样分析装置，包括：

外壳，内置有滤膜组件；

上盖，连接于外壳，与外壳形成活动空腔，其通过限位组件连接有检测板；

升降机构，可于活动空腔内移动；

旋转机构，连接于升降机构，用于翻转连接表面污染仪，可随升降机构同步移动靠近检测板或滤膜组件；

于升降机构带动表面污染仪靠近检测板时，旋转机构带动表面污染仪翻转，使得其探测面朝向检测板，并可将检测板脱离上盖连接于旋转机构；

于升降机构带动表面污染仪靠近滤膜组件时，旋转机构带动表面污染仪翻转，使得其探测面朝向滤膜组件。

进一步的，所述活动空腔沿外壳高度方向延伸，所述检测板连接于上盖顶部，所述滤膜组件与检测板上下对应设置。

进一步的，所述滤膜组件包括过滤膜，设于过滤膜上方的压膜块，用于驱动压膜块旋转的压膜块电机，用于张紧过滤膜的滚筒，及滚筒轴承座。

进一步的，所述升降机构包括置于外壳的支架，可沿支架轴向上下移动的升降杆，连接于升降杆顶部的顶板，及设于顶板、可带动旋转机构翻转的转动轴。

进一步的，所述升降机构还包括用于检测其升降高度的升降位置检测板，及与其配合设置的升降光电传感器。

进一步的，所述支架包括左支架和右支架，所述左支架上设置所述转动轴，所述右支架上设有与转动轴配合的转轴，所述旋转机构连接于转动轴和转轴之间。

进一步的，所述旋转机构包括旋转框，设于旋转框的抱箍，供表面污染仪的探测面伸出的窗口，及用于连接检测板的连接组件。

进一步的，所述旋转机构还包括用于监测其翻转角度的旋转位置检测板，及与其配合设置的旋转光电传感器。

进一步的，所述限位组件包括设于上盖的固定座，设于固定座的多个伸缩电磁锁，与伸缩电磁锁配合的锁套，及设于检测板的锁孔。

本发明还公开了一种便携式放射性气溶胶自动采样分析装置的检测方法，包括以下步骤：

1)升降机构带动表面污染仪于活动空腔内移动；

2)旋转机构带动表面污染仪翻转至其探测面朝向检测板；

3)升降机构继续带动表面污染仪移动直至其靠近检测板，限位组件放松检测板，旋转机构与检测板相连后，升降机构带动表面污染仪反向移动；

4)旋转机构带动表面污染仪翻转至其探测面和检测板朝向滤膜组件；

5)升降机构继续带动表面污染仪移动直至其与滤膜组件相距h1，表面污染仪读取数据，测定得到γ放射性本底值；

6)升降机构带动表面污染仪再次反向移动，旋转机构带动表面污染仪翻转至其探测面朝向上盖；

7)升降机构继续带动表面污染仪移动直至其靠近上盖顶部，限位组件锁紧检测板，旋转机构与检测板解除连接后，升降机构带动表面污染仪朝反向移动；

8)旋转机构带动表面污染仪翻转至其探测面朝向滤膜组件；

9)升降机构继续带动表面污染仪移动直至其与滤膜组件相距h1，表面污染仪读取数据，测定得到β+γ放射性本底值；

10)升降机构继续带动表面污染仪下移直至其与滤膜组件相距h2，表面污染仪读取数据，测定得到α放射性本底值；

11)升降机构带动表面污染仪上移，旋转机构带动表面污染仪翻转至其探测面朝向检测板；

12)开始采样，完成采样后重复上述1)-11)动作，完成检测。

本发明的有益效果是，1)整个检测分析过程实现了自动化，人工干涉少，节约了人工成本的同时，检测效率更高，检测效果更好；2)体积小，便于携带，方便野外采样分析；3)升降机构和旋转机构的设计，布局合理，减小了整个装置的体积；4)自动换膜机构的设置，可以实现野外长时间自动采样分析测量，减少人力成本。

附图说明

图1为本发明的立体图。

图2为本发明打开上盖状态的内部透视图。

图3为本发明升降机构和旋转机构配合结构示意图一，此时表面污染仪的探测面朝下。

图4为本发明升降机构和旋转机构配合结构示意图二，此时表面污染仪的探测面朝上。

图5为本发明滤膜组件的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，一种便携式放射性气溶胶自动采样分析装置，包括上部具有开口的外壳1，设置在外壳1内的滤膜组件2，翻转连接在外壳1上部开口处的上盖3，升降机构6，连接在升降机构6上、可随升降机构6同步上下移动的旋转机构7，及可翻转地连接在旋转机构7上的表面污染仪8。

如图2所示，外壳1内部中空，放置有用于采样的风机11，该风机11的出风口靠近滤膜组件2设置。外壳2上部带有支撑底座27，该支撑底座27上连接有滤膜组件2；如图5所示，滤膜组件2包括沿着外壳1的宽度方向延伸的过滤膜21，与过滤膜21贴合设置的滤膜压板26，位于滤膜压板26上方的压膜块22，与压膜块22相连、用于驱动压膜块22的压膜块电机23，用于张紧过滤膜21的滚筒24，及连接在滚筒24两端的滚筒轴承座25。

滤膜压板26包括设置在过滤膜21上方的上压板261和设置在过滤膜21下方的下托板262，上压板261和下托板262均为中空框形结构；压膜块22为凸轮结构，从而压膜块22可以转动将上压板261向下抵压至靠近下托板262，也可以转动放松上压板261实现过滤膜21的更换。

为了不损坏过滤膜21，同时为了实现结构的稳固性，在上压板261的下表面固定连接有弹性密封件263。

为了调节上压板261的相对移动距离，在上压板261的四周设置调节螺母28，调节螺母28穿过上压板261后与下托板262相连，调节螺母28位于上压板261和下托板262之间的部分还套设有弹性件29，弹性件29处于被压缩状态，通过调整调节螺母28与下压板261的连接长度来实现上压板261和下压板261之间的间距。

滚筒24的数量为两个，包括用于展开过滤膜21的第一滚筒241，和用于卷绕收紧过滤膜21的第二滚筒242，第一滚筒241和第二滚筒242正对设置，过滤膜21在第一滚筒241和第二滚筒242之间处于张紧状态；在第一滚筒241的两端均设置第一滚筒轴承座251和第一滚筒电机201，第二滚筒242的两端也均设置第二滚筒轴承座252和第二滚筒电机202。

执行采样分析前，第一滚筒电机201和第二滚筒电机202启动，带动第一滚筒241和第二滚筒242转动，实现过滤膜21的进料；当按既定流程采样分析完后，第一滚筒电机201和第二滚筒电机202再次转动，带动第一滚筒241和第二滚筒242转动，实现过滤膜21的更换，及储存。

上盖3侧壁和外壳1围设形成活动空腔4，即活动空腔4沿着外壳1的高度方向延伸；上盖3的内顶面通过限位组件5可拆卸连接有检测板31，该检测板31的位置和滤膜组件2所在位置上下对应设置，于本实施例中，检测板31为由铝材质制成的平板；限位组件5包括设置在上盖3顶面的固定座51，连接在固定座51上的多个伸缩电磁锁52，与伸缩电磁锁52配合的锁套53，及设于检测板31的锁孔311。具体的，将检测板31相对两侧均弯折形成挡边312，在挡边312上开设锁孔311，初始状态时，锁套53伸入锁孔311内，从而伸缩电磁锁52将检测板31固定限制在上盖3顶部；当需要将检测板31脱离上盖3时，锁套53在伸缩电磁锁52的驱动下脱离锁孔311。

如图3所示，升降机构6可以在活动空腔4内向上或向下移动，其包括置于外壳1内的支架61，套设于支架61、可以沿着支架61轴向上移或下移的升降杆62，固定连接在升降杆62顶部的顶板63，及设置在顶板63上、可以带动旋转机构7翻转的转动轴64。

为了增加结构的稳固性，支架61包括对称设置的左支架611和右支架612，左支架611内套设有左升降杆621，左升降杆621的顶部固定连接有左顶板631，左顶板631上通过轴承和轴承固定座681连接所述的转动轴64；右支架612内套设有右升降杆622，右升降杆622的顶部固定连接有右顶板632，右顶板632上通过联轴器682和旋转电机683连接并带动转轴67周向旋转，旋转机构7连接在转动轴64和转轴67之间，从而转轴67和转动轴64配合带动旋转机构7翻转。

为了准确监测升降机构6的升降高度，在支撑底座27上设置升降光电传感器66，而在右顶板632上垂直连接有升降位置检测板65，其带有至少四个可以与升降光电传感器66配合的限位点651。

旋转机构7包括连接在转轴67和转动轴64之间的旋转框71，设置在旋转框71上的抱箍固定座76，连接在抱箍固定座76上、用于连接表面污染仪8的抱箍72，及开设在旋转框71上、供表面污染仪8的探测面81伸出的窗口73。

在转轴67和转动轴64的配合下，旋转机构7整体可以绕着转轴67和转动轴64的轴心翻转一定的角度，使得探测面81朝上或朝下。为了准确监测旋转机构7的翻转角度，在靠近轴承固定座681的位置设置旋转光电传感器75，在转动轴64的端部形成旋转位置检测板74，该旋转位置检测板74上间隔形成四个扇形凸片，从而相邻两个扇形凸片分别经过旋转位置检测板74说明旋转机构7翻转了90°。

为了将检测板31脱离上盖3后与旋转机构7连接，在旋转机构7上设置连接组件77，其包括沿着旋转框71周向设置的多个第二伸缩电磁锁771及与其配合的第二锁套772，其结构与伸缩电磁锁52的结构相同，不再赘述。

一种便携式放射性气溶胶自动采样分析装置的检测方法，包括以下步骤：

1)开始采样前，滚筒24将新的过滤膜21传送到采样口位置，压膜块22压紧过滤膜21，从而将过滤膜21固定在采样口处；

2)表面污染仪8的探测面81朝向滤膜组件2，也就是朝下设置；升降机构6带动表面污染仪8在活动空腔4内向上移动，直至中间的限位点651触发升降光电传感器66；

3)旋转机构7带动表面污染仪8翻转至其探测面81朝向检测板31，也就是翻转180°使得其朝上设置；

4)升降机构6继续带动表面污染仪8在活动空腔4内向上移动，直至最下方的限位点651触发升降光电传感器66，此时探测面81靠近检测板31；

5)限位组件5的伸缩电磁锁52放松对检测板31的限定，同时旋转机构7上连接组件77的第二伸缩电磁锁771通电将检测板31固定在旋转机构7上；

6)升降机构6带动表面污染仪8反向向下移动，直至移动至中间的限位点651触发升降光电传感器66；

7)旋转机构7带动表面污染仪8翻转至其探测面81朝向滤膜组件2，也就是翻转180°使得其朝下设置，此时检测板31也朝下；

8)升降机构6继续带动表面污染仪8和检测板31向下移动，直至移动至最上方的其中一个限位点651触发升降光电传感器66，此时检测板31与过滤膜21的间隔为h1，于本实施例中，h1为10mm；

升降机构6停止下移，表面污染仪8开始读取数据，测定的值为新放过滤膜21的γ放射性本底值；

9)升降机构6带动表面污染仪8和检测板31向上移动，直至中间的限位点651触发升降光电传感器66；旋转机构7带动表面污染仪8和检测板31翻转至其探测面81和检测板31朝向上盖3，也就是翻转180°使得其朝上设置，此时检测板31也朝上；

10)升降机构6继续带动表面污染仪8和检测板31向上移动，直至靠近上盖3顶部，限位组件5的伸缩电磁锁52通电锁紧检测板31，同时连接组件77的第二伸缩电磁锁771放松对检测板31的锁定，使得旋转机构7和检测板31解除连接；

11)升降机构6带动表面污染仪8向下移动，直至中间的限位点651触发升降光电传感器66，旋转机构7带动表面污染仪8翻转至其探测面81朝向滤膜组件2，也就是翻转180°使得其朝下设置；

12)升降机构6继续带动表面污染仪8向下移动，直至移动至最上方的其中一个限位点651触发升降光电传感器66，此时探测面81过滤膜21的间隔为h1，于本实施例中，h1为10mm；

升降机构6停止下移，表面污染仪8开始读取数据，测定的值为新放过滤膜21的β+γ放射性本底值，从而计算可以得到β值；

13)升降机构6继续带动表面污染仪8向下移动，直至移动至最上方的另一个限位点651触发升降光电传感器66，此时探测面81过滤膜21的间隔为h2，于本实施例中，h2为5mm；

升降机构6停止下移，表面污染仪8开始读取数据，此时得到的数值为α本底值；

14)升降机构6带动表面污染仪8向上移动，直至中间的限位点651触发升降光电传感器66，旋转机构7带动表面污染仪8翻转至其探测面81朝向检测板31，也就是翻转180°使得其朝上设置；

15)开始采样，采样时间可根据需要进行设置，在完成采样后，重复上述1)-14)动作，测定α和β的值，并上传至控制平台，出具相应的报告；

16)完成检测后，自动更换过滤膜21，压膜块22放松上压板261，第一滚筒241和第二滚筒242同时带动过滤膜21前进，通过第一滚筒241和第二滚筒242转动的转速和时间来计算过滤膜21是否完成更换。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。