基于可控中子源的中子發(fā)生器束流控制系統(tǒng)及控制方法
1.本發(fā)明涉及中子劑量儀器的束流控制系統(tǒng)及方法，具體涉及一種基于可控中子源的中子發(fā)生器束流控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術：
2.基于可控中子源的中子劑量校準儀器的束流是通過中子發(fā)生器產(chǎn)生，以氘氘中子管為例，束流產(chǎn)生的過程為：密封在中子發(fā)生器內的中子管，通過加在離子源上的熱絲電流和陽極高壓使中子管管內的氘貯存器放出氘氣后再電磁場的作用下電離成氘正離子，再通過加在中子管靶上的負高壓將氘正離子在高電壓場強下引出轟擊在氘靶上，從而產(chǎn)生中子，熱絲電流由熱絲電源模塊控制。產(chǎn)生中子的束流會在高壓回路上產(chǎn)生靶流it(ua)。靶流的大小決定中子束流產(chǎn)額的高低，成遞增/遞減趨勢。靶流的穩(wěn)定性決定中子束流的穩(wěn)定性。氘氘核反應方程式如下所示：
[0003][0004]
如何對中子束流進行實時的監(jiān)測和調整，使中子發(fā)生器產(chǎn)生中子劑量校準儀器所需強度的中子束流是亟待解決的問題。
技術實現(xiàn)要素：
[0005]
本發(fā)明目的在于解決中子發(fā)生器中中子束流測量難度大，不易進行控制調節(jié)的技術問題，提出一種基于可控中子源的中子發(fā)生器束流控制系統(tǒng)及控制方法。
[0006]
本發(fā)明的技術方案為：
[0007]
一種基于可控中子源的中子發(fā)生器束流控制系統(tǒng)，其特殊之處在于：包括單片機和數(shù)模轉換器；所述單片機上設置有pid控制算法，并接收目標靶流值；
[0008]
所述單片機的輸入與中子發(fā)生器的中子管連接，用于采集中子管的實際靶流值；
[0009]
所述單片機的輸出與數(shù)模轉換器的輸入連接，數(shù)模轉換器的輸出與中子發(fā)生器的熱絲電源模塊的輸入連接，熱絲電源模塊用于控制熱絲的電流；
[0010]
單片機用于將目標靶流值和實際靶流值通過pid控制算法進行運算，獲得控制熱絲電源模塊輸出的控制量，控制量通過數(shù)模轉換器轉換成模擬量后控制熱絲電源模塊的輸出電流。
[0011]
進一步地，所述單片機為32位機，時鐘頻率為60-90mhz。
[0012]
進一步地，所述數(shù)模轉換器設置在單片上，或者所數(shù)模轉換器設置在單片機與熱絲電源模塊之間。
[0013]
同時，本發(fā)明還提供一種基于可控中子源的中子發(fā)生器束流控制方法，其特殊之處在于，基于上述基于可控中子源的中子發(fā)生器束流控制系統(tǒng)，包括以下步驟：
[0014]
s1、啟動中子發(fā)生器；
[0015]
s2、單片機監(jiān)測并采集中子管的實際靶流值it；
[0016]
s3、根據(jù)實際靶流值it和目標靶流值ad0，通過pid控制算法，計算熱絲電源模塊實
際輸出電流的數(shù)字量cia，計算公式如下：
[0017]
eia＝it-ad0，
[0018]
pp＝kp
·
eia，pi＝ki
·
eia；
[0019]
cia＝pp+pi；
[0020]
其中，eia為實際靶流值與目標靶流值的差值；pp為粗調變量，kp為粗調系數(shù)，pi為微調變量，ki為微調系數(shù)；
[0021]
s4、將熱絲電源模塊實際輸出電流的數(shù)字量cia經(jīng)過數(shù)模轉換器，轉換成模擬量后輸出給熱絲電源模塊，以控制熱絲電源模塊的輸出電流，實現(xiàn)對中子管內中子束流的調節(jié)；
[0022]
s5、返回步驟s2，實時監(jiān)測并調節(jié)中子管束流。
[0023]
進一步地，所述kp取值為16～22。
[0024]
進一步地，所述ki取值為0.1～1。
[0025]
本發(fā)明的有益效果：
[0026]
1、本發(fā)明提供的基于可控中子源的中子發(fā)生器束流控制系統(tǒng)通過設置單片機上的pid控制算法，實現(xiàn)對中子束流的調節(jié)，方便在可控中子源使用的輻射環(huán)境中，對中子束流進行調節(jié)。
[0027]
2、本發(fā)明提供的束流控制方法基于pid控制算法，對實際靶流值和目標靶流值進行比較計算，控制熱絲電源模塊的輸出電流，通過熱絲電流的改變實現(xiàn)對中子束流的調整，在對中子管的中子束流產(chǎn)額進行控制的同時還能監(jiān)測中子束流的穩(wěn)定性。
附圖說明
[0028]
圖1為本發(fā)明基于可控中子源的中子發(fā)生器束流控制系統(tǒng)實施例示意圖；
[0029]
圖2為本發(fā)明基于可控中子源的中子發(fā)生器束流控制方法流程圖。
具體實施方式
[0030]
參見圖1，本實施例提供一種基于可控中子源的中子發(fā)生器束流控制系統(tǒng)，其特征在于：包括單片機和數(shù)模轉換器；本實施例中，數(shù)模轉換器設置在單片上，在其他實施例中，數(shù)模轉換器設置在單片機與熱絲電源模塊之間。
[0031]
單片機上設置有pid控制算法，并接收目標靶流值信號；具體的，本實施例中采用的單片機為32位機，時鐘頻率為60-90mhz。
[0032]
單片機與中子發(fā)生器的中子管連接，用于采集中子管的實際靶流值；單片機的輸出與數(shù)模轉換器的輸入連接，數(shù)模轉換器的輸出與中子發(fā)生器的熱絲電源模塊的輸入連接，熱絲電源模塊用于控制熱絲的電流。
[0033]
參見圖2，上述基于可控中子源的中子發(fā)生器束流控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：
[0034]
s1、啟動中子發(fā)生器；
[0035]
s2、單片機采集中子管的實際靶流值it；
[0036]
s3、根據(jù)實際靶流值it和目標靶流值ad0，通過pid控制算法，計算熱絲電源模塊實際輸出電流的數(shù)字量，計算公式如下，
[0037]
eia＝it-ad0，
[0038]
pp＝kp
·
eia，pi＝ki
·
eia；
[0039]
cia＝pp+pi；
[0040]
其中，eia為實際靶流值與目標靶流值的差值；pp為粗調變量，kp為粗調系數(shù)，pi為微調變量，ki為微調系數(shù)，cia為熱絲電源模塊實際輸出電流的數(shù)字量；優(yōu)選的，kp取值為16～22，kp值太小，對熱絲的調節(jié)比較平穩(wěn)，但是調節(jié)時間較長，kp值過大，可以實現(xiàn)快速的調節(jié)，將實際靶流值調節(jié)至目標靶流值附近，但是會增加調節(jié)過程中中子束流的震蕩幅度；ki優(yōu)選取值為0.1～1，用于粗調變量將實際靶流值調節(jié)至目標靶流值附近時對實際靶流值進行微調。
[0041]
s4、將熱絲電源模塊實際輸出電流的數(shù)字量cia經(jīng)過數(shù)模轉換器，轉換成模擬量后輸出到熱絲電源模塊，以控制熱絲電源模塊的輸出電流，實現(xiàn)對中子管內中子束流的調節(jié)。
[0042]
s5、返回步驟s2，實時監(jiān)測并調節(jié)中子管束流。
技術特征：
1.一種基于可控中子源的中子發(fā)生器束流控制系統(tǒng)，其特征在于：包括單片機和數(shù)模轉換器；所述單片機上設置有pid控制算法，并接收目標靶流值；所述單片機的輸入與中子發(fā)生器的中子管連接，用于采集中子管的實際靶流值；所述單片機的輸出與數(shù)模轉換器的輸入連接，數(shù)模轉換器的輸出與中子發(fā)生器的熱絲電源模塊的輸入連接，熱絲電源模塊用于控制熱絲的電流；單片機用于將目標靶流值和實際靶流值通過pid控制算法進行運算，獲得控制熱絲電源模塊輸出的控制量，控制量通過數(shù)模轉換器轉換成模擬量后控制熱絲電源模塊的輸出電流。2.根據(jù)權利要求1所述的基于可控中子源的中子發(fā)生器束流控制系統(tǒng)，其特征在于：所述單片機為32位機，時鐘頻率為60-90mhz。3.根據(jù)權利要求1或2所述的基于可控中子源的中子發(fā)生器束流控制系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)模轉換器設置在單片機上，或者所述數(shù)模轉換器設置在單片機與熱絲電源模塊之間。4.一種基于可控中子源的中子發(fā)生器束流控制方法，其特征在于，基于權利要求1-3所述的基于可控中子源的中子發(fā)生器束流控制系統(tǒng)，包括以下步驟：s1、啟動中子發(fā)生器；s2、單片機監(jiān)測并采集中子管的實際靶流值it；s3、根據(jù)實際靶流值it和目標靶流值ad0，通過pid控制算法，計算熱絲電源模塊實際輸出電流的數(shù)字量cia，計算公式如下：eia＝it-ad0，pp＝kp
·
eia，pi＝ki
·
eia，cia＝pp+pi；其中，eia為實際靶流值與目標靶流值的差值，pp為粗調變量，kp為粗調系數(shù)，pi為微調變量，ki為微調系數(shù)；s4、將熱絲電源模塊實際輸出電流的數(shù)字量cia經(jīng)過數(shù)模轉換器，轉換成模擬量后輸出給熱絲電源模塊，以控制熱絲電源模塊的輸出電流，實現(xiàn)對中子管內中子束流的調節(jié)；s5、返回步驟s2，實時監(jiān)測并調節(jié)中子管束流。5.根據(jù)權利要求4所述的基于可控中子源的中子發(fā)生器束流控制方法，其特征在于：所述kp取值為16～22。6.根據(jù)權利要求5所述的基于可控中子源的中子發(fā)生器束流控制方法，其特征在于：所述ki取值為0.1～1。
技術總結
本發(fā)明涉及一種基于可控中子源的中子發(fā)生器束流控制系統(tǒng)及控制方法，以解決中子發(fā)生器中中子束流測量難度大，不易進行控制調節(jié)的技術問題。該系統(tǒng)包括單片機和數(shù)模轉換器；單片機上設置有PID控制算法，并接收目標靶流值信號；單片機與中子發(fā)生器的中子管連接；單片機的輸出與數(shù)模轉換器的輸入連接，數(shù)模轉換器的輸出與中子發(fā)生器的熱絲電源模塊的輸入連接。該方法包括：1、采集中子管的實際靶流值；2、根據(jù)實際靶流值和目標靶流值，通過PID控制算法，計算熱絲電源模塊實際輸出電流的數(shù)字量；3、熱絲電源模塊實際輸出電流的數(shù)字量經(jīng)過數(shù)模轉換器，轉換成模擬量后輸出給熱絲電源模塊，直至實際靶流值和目標靶流值相同。直至實際靶流值和目標靶流值相同。直至實際靶流值和目標靶流值相同。
