一種在能譜儀探測中自動確定測量時間的方法
2023-07-26 14:28:16
專利名稱：一種在能譜儀探測中自動確定測量時間的方法
技術領域：
本發明涉及ー種在能譜儀探測中自動確定測量時間的方法。
背景技術：
高能粒子探測能量譜儀，如NaI能譜儀，已經在建材放射性檢測和土壌放射性檢測中被廣泛採用，並成為國標要求的測試測量設備之一。NaI能譜儀一般採用厚實的鉛室作為屏蔽，NaI閃爍晶體耦合光電倍增管構成伽馬射線探測器，對被測樣品放射的高能光子進行探測和能量甄別。由於NaI能譜儀具有良好的環境射線屏蔽條件，NaI閃爍晶體又具備較高的探測效率和較好的能量解析度，所以NaI探測器能對低活度的樣品進行較為準確的測量(樣品中鐳-2 2 6 (226Ra)、釷-232 (232Th)、鉀-40 (40K)放射性比活度之和超過37Bq/kg時，當擴展因子為I時，測量不確定度不大於20% )。由於樣品活度很低，為了獲取足夠的探測計數，需要較長的測量時間一般認為測量時間越長，獲取的統計計數越多，對譜線進行解譜分析帶來的統計誤差越小。然而測量時間過長，一方面嚴重影響樣品的檢測效率，同時也會受環境溫度、儀器穩定性等因素的影響，從而影響測量結果。在目前的盲樣檢測中，測量時長的選取往往取決於能譜儀使用者的經驗，這會增加測量結果的不確定性。而不同活度的樣品所需要的測量時間也不一樣，低活度的樣品相對於高活度的樣品，在測量中往往需要更長的測量採樣時間，然而由於盲樣檢測中樣品活度未知，實驗人員往往會採用儘可能長的時間來採樣，這樣會浪費不必要的測量時間，影響樣品的檢測效率，同時，也會増加環境變化等不利因素引入測量結果的概率。而且，在樣品測量完成時如果發現測量時間不夠，則一般會要求該樣品重新測量，更加影響測量效率。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對上述存在的不足而提供一種在能譜儀探測中自動確定測量時間的方法。該方法不僅能有效提高樣品的測量效率，減少環境變化對測量結果的影響，而且能減少人為判定測量時間的不確定性。。本發明為解決上述問題所採用的技術方案為—種在能譜儀探測中自動確定測量時間的方法，其特徵在於包括以下步驟A :實時對被測樣品進行跟蹤監測能譜儀測量採集的譜線數據並緩存；B :對步驟A中跟蹤緩存的譜線數據，進行數據前處理；
C :根據當前跟蹤的譜線數據以及步驟B中處理過的譜線數據獲取穩定性參數；D :進行穩定性判斷，自動判斷當前譜線的採集是否滿足穩定條件；如果滿足條件，則自動停止樣品的測量採集，如果不滿足條件，繼續測量採樣並跟蹤譜線數據。按上述方案，採用能譜儀採集模塊對被測樣品進行譜線採集，採用能譜儀控制模塊對譜線數據進行跟蹤檢測並緩存、數據前處理、獲取穩定性參數以及對譜線數據進行穩定性判斷。
按上述方案，步驟A中跟蹤檢測採集數據的方法為用等時間間隔或者按照一定的時間間隔周期獲取當前採集的譜線數據，並開闢專門的數據空間或者建立文件的方式將該採集數據進行緩存。按上述方案，所述的等時間間隔為20s-800s。按上述方案，步驟B中所述的數據前處理包括濾波處理和/或歸一化處理。按上述方案，所述的濾波處理為根據能譜儀的道址長度，對採集數據進行平滑濾波，濾波長度在0到300點。按上述方案，所述的歸一化處理為時間歸一化處理和/或樣品活度歸一化處理；所述的時間歸一化處理為將採集譜線數據除以當前測量時間，得到單位時間內的採集數據；所述的對活度歸一化處理為用採集譜線數據除以譜線數據的總計數率，得到單位活度內的採集譜線數據。按上述方案，所述的譜線數據的總計數率為譜線總的計數除以第一次跟蹤記錄數據的測量時間。按上述方案，步驟C中所述的獲取穩定性參數的方法包括對採集譜線形狀的動態進行穩定性計算和/或對採樣譜線解譜結果的變化情況進行穩定性計算。按上述方案，所述的對譜線形狀的動態變化進行穩定性計算為將當前譜線形狀與前一次或幾次保存的採集譜線形狀進行作差，將差值動態變化的曲線作為穩定性參數。按上述方案，所述的差值動態變化曲線為將所有的採集譜線數據與上一次跟蹤譜線數據依次對應相減，然後求序列的平方和的均值。按上述方案，所述的對譜線解譜結果的變化情況進行穩定性計算為對當前譜線與前一次或幾次保存的譜線進行作差對比，解譜分析後得到譜線中各個採集元素的含量以及內外照射指數，將各項解譜結果動態變化的曲線作為穩定性曲線。按上述技術方案，所述的解譜分析採用最小二乘-逆矩陣法。按上述方案，步驟D中所述的穩定性判斷採用一次閾值的方法判斷。按上述方案，步驟D中所述的穩定性判斷採用閾值組的方法判斷。與現有技術相比，本發明取得了明顯的技術效果I、自動監視譜線，通過穩定性計算和判別，自動確定樣品合理的測量採集時間。2、在不同活度樣品下測量時間不一致的前提下，自動確定測量採樣時長避免了傳統採用長時間測量帶來的時間浪費，保證測量結果的前提下，提高了樣品測量的效率。3、自動確定合理有效的測量時長，避免了環境變化等不利影響因素對測量結果的幹擾，增加了測量結果的準確性。
圖I為本發明一個實施例的方法流程圖。圖2為本發明實施例中樣品測量譜線圖。圖3為本發明實施例中譜線形狀穩定性曲線。圖4為本發明中實施例中鐳元素譜線解譜結果穩定性曲線。圖5為本發明中實施例中釷元素譜線解譜結果穩定性曲線。 圖6為本發明中實施例中鉀元素譜線解譜結果穩定性曲線。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明實施例作進ー步說明。如圖I所示，本發明依次包括以下步驟A :實時對被測樣品進行跟蹤監測能譜儀測量採集的譜線數據並緩存；B :對步驟A中跟蹤緩存的譜線數據，進行數據前處理；C :根據當 前跟蹤的譜線數據以及步驟B中處理過的譜線數據獲取穩定性參數；D :進行穩定性判斷，自動判斷當前譜線的採集是否滿足穩定條件；如果滿足條件，則自動停止樣品的測量採集，如果不滿足條件，繼續測量採樣並跟蹤譜線數據。其中，採用能譜儀採集模塊對被測樣品進行譜線採集，能譜儀控制模塊對譜線數據進行跟蹤檢測並緩存、數據前處理、獲取穩定性參數以及對譜線數據進行穩定性判斷。所述的採集模塊與控制模塊可以存在於ー個設備或者儀器內，或者彼此分開，通過一定的通信接口和協議進行連接並通信。採集模塊能夠在控制模塊的控制下採集信號，或者停止採集信號。並可以在控制模塊內部進行相應的數據處理。所述的控制模塊可以為嵌入式處理器，計算機或者其他控制與計算設備。控制模塊實現測量時間的自動確定分為四個步驟，均在控制模塊內部完成，依次為對採集譜線進行跟蹤監視、緩存，譜線數據前處理，譜線穩定性計算和譜線穩定性判定。在步驟A中所述的跟蹤監視能譜儀測量採集數據的方法為當能譜儀採集模塊對樣品開始採樣時起，控制模塊啟動定時器，每間隔600秒，保存當前譜線數據。保存方法為開闢ー個4096長度的緩存空間P (j) ；j = 1,2,3,... ,4096.存儲當前譜線中4096道的數值。如圖2所示，圖中四條曲線分別為第7次跟蹤、第14次跟蹤、第21次跟蹤和第28次跟蹤的譜線。步驟B中的譜線前處理，包括了譜線濾波和時間歸一化以及樣品活度歸一化三個處理方式。譜線數據p(j)同構成下面公式進行濾波。濾波處理為根據能譜儀的道址長度，對採樣數據進行平滑濾波，濾波長度在O到300點。得到濾波後的數據PSM(j) ；j = 1,2,3,...,4096ο譜線的測量採樣針對Psm(j)對譜線進行時間歸ー化。歸ー化的計算公式如下Pst(j) = PSM(j)/t(i) ；j = 1,2,3, . . . ,4096i表示當前為第i次監視跟蹤，時間為t(i) = 600Xi，單位為秒。得到時間歸一化的譜線Pst (j)。針對Pst (j)對譜線進行活度歸ー化，其中活度採用第一次跟蹤時譜線的總計數率Cts(I)表示。Cts(I)用下面公式計算
>=4096Cts(I) = ( Yj P(j)) / ,(I)
；=1活度歸一化的公式如下Psa (j) = Pst (j)/Cts (I) ；j = 1,2,3, . . . ,4096得到活度歸一化的譜線Psa (j)；
所述的控制模塊中得穩定性計算包括兩個計算方法，分別為譜線形狀穩定性計算和譜線解譜結果穩定性計算。採用譜線形狀穩定性計算時，需要當前跟蹤並歸一化的譜線PSA(j)和上一次跟蹤並歸一化得到的譜線PSA>st(j)，採用下面公式計算穩定性參數
權利要求
1.一種在能譜儀探測中自動確定測量時間的方法，其特徵在於包括以下步驟 A :實時對被測樣品進行跟蹤監測能譜儀測量採集的譜線數據並緩存； B :對步驟A中跟蹤緩存的譜線數據，進行數據前處理； C :根據當前跟蹤的譜線數據以及步驟B中處理過的譜線數據獲取穩定性參數； D :進行穩定性判斷，自動判斷當前譜線的採集是否滿足穩定條件；如果滿足條件，則自動停止樣品的測量採集，如果不滿足條件，繼續測量採樣並跟蹤譜線數據。
2.根據權利要求I所述的在能譜儀探測中自動確定測量時間的方法，其特徵在於採用能譜儀採集模塊對被測樣品進行譜線採集，採用能譜儀控制模塊對譜線數據進行跟蹤檢測並緩存、數據前處理、獲取穩定性參數以及對譜線數據進行穩定性判斷。
3.根據權利要求I或2所述的在能譜儀探測中自動確定測量時間的方法，其特徵在於步驟A中跟蹤檢測採集數據的方法為用等時間間隔或者按照一定的時間間隔周期獲取當前採集的譜線數據，並開闢專門的數據空間或者建立文件的方式將該採集數據進行緩存。
4.根據權利要求3所述的在能譜儀探測中自動確定測量時間的方法，其特徵在於所述的等時間間隔為20s-800s。
5.根據權利要求I或2所述的在能譜儀探測中自動確定測量時間的方法，其特徵在於步驟B中所述的數據前處理包括濾波處理和/或歸一化處理。
6.根據權利要求5所述的在能譜儀探測中自動確定測量時間的方法，其特徵在於所述的濾波處理為根據能譜儀的道址長度，對採集數據進行平滑濾波，濾波長度在O到300點。
7.根據權利要求5所述的在能譜儀探測中自動確定測量時間的方法，其特徵在於所述的歸一化處理為時間歸一化處理和/或樣品活度歸一化處理；所述的時間歸一化處理為將採集譜線數據除以當前測量時間，得到單位時間內的採集數據；所述的對活度歸一化處理為用採集譜線數據除以譜線數據的總計數率，得到單位活度內的採集譜線數據。
8.根據權利要求7所述的在能譜儀探測中自動確定測量時間的方法，其特徵在於所述的譜線數據的總計數率為譜線總的計數除以第一次跟蹤記錄數據的測量時間。
9.根據權利要求I或2所述的在能譜儀測量過程中自動確定測量時間的方法，其特徵在於步驟C中所述的獲取穩定性參數的方法包括對採集譜線形狀的動態進行穩定性計算和/或對採樣譜線解譜結果的變化情況進行穩定性計算。
10.根據權利要求9所述的在能譜儀測量過程中自動確定測量時間的方法，其特徵在於所述的對譜線形狀的動態變化進行穩定性計算為將當前譜線形狀與前一次或幾次保存的採集譜線形狀進行作差，將差值動態變化的曲線作為穩定性參數。
11.根據權利要求10所述的在能譜儀測量過程中自動確定時間的方法，其特徵在於所述的差值動態變化曲線為將所有的採集譜線數據與上一次跟蹤譜線數據依次對應相減，然後求序列的平方和的均值。
12.根據權利要求9所述的在能譜儀測量過程中自動確定測量時間的方法，其特徵在於所述的對譜線解譜結果的變化情況進行穩定性計算為對當前譜線與前一次或幾次保存的譜線進行作差對比，解譜分析後得到譜線中各個採集元素的含量以及內外照射指數，將各項解譜結果動態變化的曲線作為穩定性曲線。
13.根據權利要求12所述的在能譜儀測量過程中自動確定測量時間的方法，其特徵在於所述的解譜分析採用最小二乘-逆矩陣法。
14.根據權利要求10所述的在能譜儀測量過程中自動確定測量時間的方法，其特徵在於步驟D中所述的穩定性判斷採用一次閾值的方法判斷。
15.根據權利要求12所述的在能譜儀測量過程中自動確定測量時間的方法，其特徵在於步驟D中所述的穩定性判斷採用閾值組的方法判斷。
全文摘要
本發明公開了一種在能譜儀探測中自動確定測量時間的方法，其特徵在於包括以下步驟(1)實時對被測樣品進行跟蹤監測能譜儀測量採集的數據並緩存；(2)對步驟(1)中跟蹤緩存的譜線數據，進行數據前處理；(3)根據當前跟蹤的譜線數據以及步驟(2)中處理過的譜線數據獲取穩定性參數；(4)進行穩定性判斷，自動判斷當前譜線的採集是否滿足穩定條件；如果滿足條件，則自動停止樣品的測量採樣，如果不滿足條件，繼續測量採樣並跟蹤譜線數據。本發明能夠實現在能譜儀對樣品測量過程中，自動確定測量時間，有效提高樣品的測量效率，有效減少環境變化對測量結果的影響，同時減少人為判定測量時間的不確定性。
文檔編號G01N23/22GK102621170SQ20121006155
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月9日 優先權日2012年3月9日
發明者張博, 張晶, 秦家寶 申請人:湖北方圓環保科技有限公司