目前,中国作为核能和核技术应用大国,核事业持续发展,广泛应用于军事、医疗、教育、科学和能源等领域,已形成一套完备的核工业体系,极大地促进了我国经济的高质量发展。在开发和利用核能的同时,我国的核安全也迎来了巨大挑战。当面对放射源丢失、放射性废物污染环境等核辐射事故时,放射性核素通常会通过内外两种照射方式使人类暴露于辐射下,危害个人安全,甚至是公众安全。随着核技术在各行各业广泛的应用,人们越来越多地认识辐射安全监测的重要性,国内外研究人员都在开展了个人辐射剂量仪相关的研发工作,相关产品不断更新推出。虽然近年来我国大力开展相关仪器的研制,但还是无法满足日益增长的市场需求,并且从工作性能和外观设计的角度出发,国内仪器与进口产品仍然有一定差距,但进口产品又普遍存在着订购时间长、价格高昂且维护复杂等问题。鉴于此,本文研制了一款便携式、低功耗、智能化的个人辐射剂量仪,该仪器由低功耗辐射剂量测量模组和智能化测量应用程序(APP)组成,主要研究内容和结果如下:(1)根据国家质量监督检验检疫总局制定的GB 18871-2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准对本文智能化个人辐射剂量仪进行核心功能定位,完成探测器与相关元器件的选型,明确了剂量仪相关的理论基础与性能指标,并进行了剂量仪剂量率误差、角度响应与温度响应等相关性能测试。(2)采用数字化设计,集成了核脉冲采集与处理技术、无线蓝牙通信技术以及单片机低功耗设计技术等开发低功耗辐射剂量测量模组。本文采用Cs I(Tl)闪烁体与Si PM构建了超小型闪烁体探测器;设计了由低噪声前置放大器、主信号放大电路和脉冲成形电路组成的信号调理模块;完成了由低噪声低压电源、探测器偏置高压电源和基准电源组成的电源管理模块的设计。测试表明,电源管理各模块输出电压稳定且噪声纹波小于5m V;信号调理电路输出信号信噪比可达27.2 d B。(3)本文以低功耗MSP430单片机为核心控制器,利用Code Composer Studio 6.2.0集成开发环境,采用C语言设计了嵌入式低功耗测量程序和设计了快速响应窗口均值脉冲计数平滑算法。测试表明,单片机各模块程序工作稳定可靠且可低功耗运行;该平滑算法具有较好的平滑效果,可减小统计涨落造成的测量误差,并能对环境中的辐射突变做出快速响应。(4)开发了与辐射剂量测量模组配套使用的Android APP。本文利用Android Studio开发平台,使用JAVA语言进行了APP的界面设计与功能开发。APP界面简洁、交互友好、操作简便;实现了账户的登录注册、无线蓝牙通信连接、辐射剂量实时测量与显示、超阈值报警和数据管理分析等功能。本文主要的创新点总结如下:(1)本文研制了一款低功耗辐射剂量测量模组,小巧美观,无需外接电池,支持Android手机Type-C接口热插拔,同时利用OTG反向充电功能实现即插即用。(2)本文开发了一款个人辐射剂量仪的APP程序,通过简便且智能化地操作APP可实现辐射剂量的实时测量与显示、无线通信连接、超阈值报警和数据管理分析等功能。(3)本文设计了一种具有较好平滑效果的快速响应窗口均值脉冲计数平滑算法,不仅能够确保测量数据与真值之间足够小的相对误差,也能对环境中的辐射突变做出快速响应。