专利名称：一种在能谱仪探测中自动确定测量时间的方法
技术领域：
本发明涉及ー种在能谱仪探測中自动确定测量时间的方法。
背景技术：
高能粒子探測能量谱仪，如NaI能谱仪，已经在建材放射性检测和土壌放射性检测中被广泛采用，并成为国标要求的测试测量设备之一。NaI能谱仪一般采用厚实的铅室作为屏蔽，NaI闪烁晶体耦合光电倍增管构成伽马射线探測器，对被测样品放射的高能光子进行探測和能量甄别。由于NaI能谱仪具有良好的环境射线屏蔽条件，NaI闪烁晶体又具备较高的探测效率和较好的能量分辨率，所以NaI探測器能对低活度的样品进行较为准确的测量(样品中镭-2 2 6 (226Ra)、钍-232 (232Th)、钾-40 (40K)放射性比活度之和超过37Bq/kg时，当扩展因子为I时，測量不确定度不大于20% )。由于样品活度很低，为了获取足够的探测计数，需要较长的測量时间一般认为测量时间越长，获取的统计计数越多，对谱线进行解谱分析带来的统计误差越小。然而测量时间过长，一方面严重影响样品的检测效率，同时也会受环境温度、仪器稳定性等因素的影响，从而影响测量結果。在目前的盲样检测中，测量时长的选取往往取决于能谱仪使用者的经验，这会增加測量结果的不确定性。而不同活度的样品所需要的測量时间也不一样，低活度的样品相对于高活度的样品，在測量中往往需要更长的测量采样时间，然而由于盲样检测中样品活度未知，实验人员往往会采用尽可能长的时间来采样，这样会浪费不必要的測量时间，影响样品的检测效率，同时，也会増加环境变化等不利因素引入测量结果的概率。而且，在样品测量完成时如果发现测量时间不够，则一般会要求该样品重新測量，更加影响测量效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述存在的不足而提供一种在能谱仪探測中自动确定测量时间的方法。该方法不仅能有效提高样品的测量效率，減少环境变化对测量结果的影响，而且能減少人为判定測量时间的不确定性。。本发明为解决上述问题所采用的技术方案为—种在能谱仪探測中自动确定测量时间的方法，其特征在于包括以下步骤A :实时对被测样品进行跟踪监测能谱仪测量采集的谱线数据并缓存；B :对步骤A中跟踪缓存的谱线数据，进行数据前处理；
C :根据当前跟踪的谱线数据以及步骤B中处理过的谱线数据获取稳定性參数；D :进行稳定性判断，自动判断当前谱线的采集是否满足稳定条件；如果满足条件，则自动停止样品的测量采集，如果不满足条件，继续测量采样并跟踪谱线数据。按上述方案，采用能谱仪采集模块对被测样品进行谱线采集，采用能谱仪控制模块对谱线数据进行跟踪检测并缓存、数据前处理、获取稳定性參数以及对谱线数据进行稳定性判断。
按上述方案，步骤A中跟踪检测采集数据的方法为用等时间间隔或者按照一定的时间间隔周期获取当前采集的谱线数据，并开辟专门的数据空间或者建立文件的方式将该采集数据进行缓存。按上述方案，所述的等时间间隔为20s-800s。按上述方案，步骤B中所述的数据前处理包括滤波处理和/或归一化处理。按上述方案，所述的滤波处理为根据能谱仪的道址长度，对采集数据进行平滑滤波，滤波长度在0到300点。按上述方案，所述的归一化处理为时间归一化处理和/或样品活度归一化处理；所述的时间归一化处理为将采集谱线数据除以当前测量时间，得到单位时间内的采集数据；所述的对活度归一化处理为用采集谱线数据除以谱线数据的总计数率，得到单位活度内的采集谱线数据。按上述方案，所述的谱线数据的总计数率为谱线总的计数除以第一次跟踪记录数据的测量时间。按上述方案，步骤C中所述的获取稳定性参数的方法包括对采集谱线形状的动态进行稳定性计算和/或对采样谱线解谱结果的变化情况进行稳定性计算。按上述方案，所述的对谱线形状的动态变化进行稳定性计算为将当前谱线形状与前一次或几次保存的采集谱线形状进行作差，将差值动态变化的曲线作为稳定性参数。按上述方案，所述的差值动态变化曲线为将所有的采集谱线数据与上一次跟踪谱线数据依次对应相减，然后求序列的平方和的均值。按上述方案，所述的对谱线解谱结果的变化情况进行稳定性计算为对当前谱线与前一次或几次保存的谱线进行作差对比，解谱分析后得到谱线中各个采集元素的含量以及内外照射指数，将各项解谱结果动态变化的曲线作为稳定性曲线。按上述技术方案，所述的解谱分析采用最小二乘-逆矩阵法。按上述方案，步骤D中所述的稳定性判断采用一次阈值的方法判断。按上述方案，步骤D中所述的稳定性判断采用阈值组的方法判断。与现有技术相比，本发明取得了明显的技术效果I、自动监视谱线，通过稳定性计算和判别，自动确定样品合理的测量采集时间。2、在不同活度样品下测量时间不一致的前提下，自动确定测量采样时长避免了传统采用长时间测量带来的时间浪费，保证测量结果的前提下，提高了样品测量的效率。3、自动确定合理有效的测量时长，避免了环境变化等不利影响因素对测量结果的干扰，增加了测量结果的准确性。
图I为本发明一个实施例的方法流程图。图2为本发明实施例中样品测量谱线图。图3为本发明实施例中谱线形状稳定性曲线。图4为本发明中实施例中镭元素谱线解谱结果稳定性曲线。图5为本发明中实施例中钍元素谱线解谱结果稳定性曲线。 图6为本发明中实施例中钾元素谱线解谱结果稳定性曲线。
具体实施例方式下面结合附图，对本发明实施例作进ー步说明。如图I所示，本发明依次包括以下步骤A :实时对被测样品进行跟踪监测能谱仪测量采集的谱线数据并缓存；B :对步骤A中跟踪缓存的谱线数据，进行数据前处理；C :根据当 前跟踪的谱线数据以及步骤B中处理过的谱线数据获取稳定性參数；D :进行稳定性判断，自动判断当前谱线的采集是否满足稳定条件；如果满足条件，则自动停止样品的测量采集，如果不满足条件，继续测量采样并跟踪谱线数据。其中，采用能谱仪采集模块对被测样品进行谱线采集，能谱仪控制模块对谱线数据进行跟踪检测并缓存、数据前处理、获取稳定性參数以及对谱线数据进行稳定性判断。所述的采集模块与控制模块可以存在于ー个设备或者仪器内，或者彼此分开，通过一定的通信接口和协议进行连接并通信。采集模块能够在控制模块的控制下采集信号，或者停止采集信号。并可以在控制模块内部进行相应的数据处理。所述的控制模块可以为嵌入式处理器，计算机或者其他控制与计算设备。控制模块实现測量时间的自动确定分为四个步骤，均在控制模块内部完成，依次为对采集谱线进行跟踪监视、缓存，谱线数据前处理，谱线稳定性计算和谱线稳定性判定。在步骤A中所述的跟踪监视能谱仪测量采集数据的方法为当能谱仪采集模块对样品开始采样时起，控制模块启动定时器，每间隔600秒，保存当前谱线数据。保存方法为开辟ー个4096长度的缓存空间P (j) ；j = 1,2,3,... ,4096.存储当前谱线中4096道的数值。如图2所示，图中四条曲线分别为第7次跟踪、第14次跟踪、第21次跟踪和第28次跟踪的谱线。步骤B中的谱线前处理，包括了谱线滤波和时间归一化以及样品活度归一化三个处理方式。谱线数据p(j)同构成下面公式进行滤波。滤波处理为根据能谱仪的道址长度，对采样数据进行平滑滤波，滤波长度在O到300点。得到滤波后的数据PSM(j) ；j = 1,2,3,...,4096ο谱线的测量采样针对Psm(j)对谱线进行时间归ー化。归ー化的计算公式如下Pst(j) = PSM(j)/t(i) ；j = 1,2,3, . . . ,4096i表示当前为第i次监视跟踪，时间为t(i) = 600Xi，单位为秒。得到时间归一化的谱线Pst (j)。针对Pst (j)对谱线进行活度归ー化，其中活度采用第一次跟踪时谱线的总计数率Cts(I)表示。Cts(I)用下面公式计算
>=4096Cts(I) = ( Yj P(j)) / ,(I)
；=1活度归一化的公式如下Psa (j) = Pst (j)/Cts (I) ；j = 1,2,3, . . . ,4096得到活度归一化的谱线Psa (j)；
所述的控制模块中得稳定性计算包括两个计算方法，分别为谱线形状稳定性计算和谱线解谱结果稳定性计算。采用谱线形状稳定性计算时，需要当前跟踪并归一化的谱线PSA(j)和上一次跟踪并归一化得到的谱线PSA>st(j)，采用下面公式计算稳定性参数
权利要求
1.一种在能谱仪探测中自动确定测量时间的方法，其特征在于包括以下步骤 A :实时对被测样品进行跟踪监测能谱仪测量采集的谱线数据并缓存； B :对步骤A中跟踪缓存的谱线数据，进行数据前处理； C :根据当前跟踪的谱线数据以及步骤B中处理过的谱线数据获取稳定性参数； D :进行稳定性判断，自动判断当前谱线的采集是否满足稳定条件；如果满足条件，则自动停止样品的测量采集，如果不满足条件，继续测量采样并跟踪谱线数据。
2.根据权利要求I所述的在能谱仪探测中自动确定测量时间的方法，其特征在于采用能谱仪采集模块对被测样品进行谱线采集，采用能谱仪控制模块对谱线数据进行跟踪检测并缓存、数据前处理、获取稳定性参数以及对谱线数据进行稳定性判断。
3.根据权利要求I或2所述的在能谱仪探测中自动确定测量时间的方法，其特征在于步骤A中跟踪检测采集数据的方法为用等时间间隔或者按照一定的时间间隔周期获取当前采集的谱线数据，并开辟专门的数据空间或者建立文件的方式将该采集数据进行缓存。
4.根据权利要求3所述的在能谱仪探测中自动确定测量时间的方法，其特征在于所述的等时间间隔为20s-800s。
5.根据权利要求I或2所述的在能谱仪探测中自动确定测量时间的方法，其特征在于步骤B中所述的数据前处理包括滤波处理和/或归一化处理。
6.根据权利要求5所述的在能谱仪探测中自动确定测量时间的方法，其特征在于所述的滤波处理为根据能谱仪的道址长度，对采集数据进行平滑滤波，滤波长度在O到300点。
7.根据权利要求5所述的在能谱仪探测中自动确定测量时间的方法，其特征在于所述的归一化处理为时间归一化处理和/或样品活度归一化处理；所述的时间归一化处理为将采集谱线数据除以当前测量时间，得到单位时间内的采集数据；所述的对活度归一化处理为用采集谱线数据除以谱线数据的总计数率，得到单位活度内的采集谱线数据。
8.根据权利要求7所述的在能谱仪探测中自动确定测量时间的方法，其特征在于所述的谱线数据的总计数率为谱线总的计数除以第一次跟踪记录数据的测量时间。
9.根据权利要求I或2所述的在能谱仪测量过程中自动确定测量时间的方法，其特征在于步骤C中所述的获取稳定性参数的方法包括对采集谱线形状的动态进行稳定性计算和/或对采样谱线解谱结果的变化情况进行稳定性计算。
10.根据权利要求9所述的在能谱仪测量过程中自动确定测量时间的方法，其特征在于所述的对谱线形状的动态变化进行稳定性计算为将当前谱线形状与前一次或几次保存的采集谱线形状进行作差，将差值动态变化的曲线作为稳定性参数。
11.根据权利要求10所述的在能谱仪测量过程中自动确定时间的方法，其特征在于所述的差值动态变化曲线为将所有的采集谱线数据与上一次跟踪谱线数据依次对应相减，然后求序列的平方和的均值。
12.根据权利要求9所述的在能谱仪测量过程中自动确定测量时间的方法，其特征在于所述的对谱线解谱结果的变化情况进行稳定性计算为对当前谱线与前一次或几次保存的谱线进行作差对比，解谱分析后得到谱线中各个采集元素的含量以及内外照射指数，将各项解谱结果动态变化的曲线作为稳定性曲线。
13.根据权利要求12所述的在能谱仪测量过程中自动确定测量时间的方法，其特征在于所述的解谱分析采用最小二乘-逆矩阵法。
14.根据权利要求10所述的在能谱仪测量过程中自动确定测量时间的方法，其特征在于步骤D中所述的稳定性判断采用一次阈值的方法判断。
15.根据权利要求12所述的在能谱仪测量过程中自动确定测量时间的方法，其特征在于步骤D中所述的稳定性判断采用阈值组的方法判断。
全文摘要
本发明公开了一种在能谱仪探测中自动确定测量时间的方法，其特征在于包括以下步骤(1)实时对被测样品进行跟踪监测能谱仪测量采集的数据并缓存；(2)对步骤(1)中跟踪缓存的谱线数据，进行数据前处理；(3)根据当前跟踪的谱线数据以及步骤(2)中处理过的谱线数据获取稳定性参数；(4)进行稳定性判断，自动判断当前谱线的采集是否满足稳定条件；如果满足条件，则自动停止样品的测量采样，如果不满足条件，继续测量采样并跟踪谱线数据。本发明能够实现在能谱仪对样品测量过程中，自动确定测量时间，有效提高样品的测量效率，有效减少环境变化对测量结果的影响，同时减少人为判定测量时间的不确定性。
文档编号G01N23/22GK102621170SQ20121006155
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者张博, 张晶, 秦家宝 申请人:湖北方圆环保科技有限公司