一种脉冲信号计数率的计算方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核辐射探测技术领域，具体的说是一种脉冲信号计数率的计算方法。
【背景技术】
[0002]在核辐射探测器脉冲信号处理过程中，最重要的是精确测量探测器脉冲的个数，计算辐射剂量率水平。
[0003]目前，常见的脉冲信号计数率计算方法是直接利用单片机上的计数器获得脉冲计数，通过脉冲计数和定时器周期计算CPS (Count Per Second，即计数率)。该方法在CPS较高，变化范围较小的情况下表现较好，但是当CPS变化范围较大时，结果稳定性较差，最终导致剂量率计算不准确。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了克服上述技术问题，而提供一种脉冲信号计数率的计算方法，该方法根据不同探测器的计数率特征，采用统计学方法提取有效计数，不易受到CPS变化影响。
[0005]为了达到上述目的，本发明的技术解决方案如下。
[0006]—种脉冲信号计数率的计算方法，包括以下步骤:
(1)使用时间间隔法获取脉冲信号计数；以1秒钟为周期，查询脉冲信号计数，记录非零计数值和相邻两次计数的时间间隔；
(2)对脉冲信号计数进行大数保护和插零处理；当脉冲信号计数率即CPS上升很快时，进行大数保护，剔除干扰造成的计数伪峰；当若干秒无脉冲时，进行插零处理，估算CPS值；
(3)根据响应时间计算平均CPS。
[0007]本发明中采用统计学方法，考虑一段时间内计数变化情况，可以避免瞬时CPS变化较快带来的计算误差，提高计算结果准确度。
【附图说明】
[0008]图1为前3秒计数率为10，后20秒计数率为0.1的示意图。
[0009]图2为大数保护过程的示意图。
[0010]图3为插零过程的示意图。
[0011]图4为平均CPS估算示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的描述。
[0013]本实施例提供一种脉冲信号计数率的计算方法，包括以下步骤:
步骤1，使用时间间隔法获取脉冲信号计数:
每1秒钟查询一次计数，如果当前1秒内计数不为零，则将当前1秒内的计数放入数组中，如果当前1秒内计数为零，则不对数组进行任何操作，只是将时间间隔进行累积，直到将来的某一秒计数不为零计数后再将该计数与累积的时间间隔写到数组中。如图1所示。
[0014]步骤2，对脉冲信号计数进行大数保护和插零处理:
大数保护:在将计数和时间间隔写入到数组中去之前，需将要写入数据的CPS与数组中最后一个元素的CPS进行比较。如果要写入数据的CPS大于数组中最后一个元素CPS的5倍，则认为该数是一个大数，将其缓存在一个专用的大数数组中，如果下一个数据不是大数那么认为上一个大数是由干扰造成的将其丢弃。如果连续3个数据都是大数，此处数值3可根据需要修改，则认为这些大数是CPS真的增加了，此时将所有缓存的大数放入到正常数组中参与计算。图2给出了一个丢弃大数的过程。
[0015]插零处理:由于只有在当前1秒内有计数时才会去更新数组，因此当从高CPS突然下降到低CPS时，可能很多秒都不会再有计数，因此算法会一直输出高CPS很长一段时间。为了解决上述问题，算法会在若干秒无计数时强行将0计数与间隔时间插入到数组中。
[0016]插零时间参数的计算方法如下:
插零时间=(1 /当前CPS) * 2.5
上述公式中，(1 /当前CPS)表示当前CPS所对应的时间，如，CPS=1对应1秒钟，CPS=0.5对应2秒钟。当计数率稳定时，该时间可看做为下一个计数到来的预期时间，如，当前CPS=0.5，则可预计下一个计数在2秒钟后到来。因此插零时间实际上是下一个计数到来的预期时间的2.5倍，即如果2.5倍的预期时间内都无计数，则表明实际的计数CPS发生了较大变化(明显下降)，此时向数组中插零，更新CPS的计算值。
[0017]插零后将数组中所有的历史数据全部清除。由于当前计数率取决于下一个计数到来的时间，所以无法精确计算出当前的计数率。但是可以确定出未来计数率的上限，如1秒钟无计数则计数率上限为1，2秒钟无计数则计数率上限为0.5。将该上限值作为最终的CPS值。图3给出了插零过程的CPS计算结果。
[0018]步骤3，根据响应时间计算平均CPS:
以计数数组与时间间隔数组中最后一个元素为起点，向前累积5个数组单元。计算这5个数组单元的总计数与总时间间隔，再用总计数除以总时间间隔得到平均CPS。最后用计算得到的CPS经过换算可得到当前的剂量率水平。
[0019]图4给出了低CPS与高CPS下平均CPS的计算结果。
[0020]由图4可见，在高CPS情况下计算得到的CPS实际上是5秒的平均，而在低CPS情况下计算得到的CPS实际上是500秒的平均。因此这种算法的优势在于可以同时兼容低CPS与高CPS情况，不涉及算法的切换，且在高CPS下有较快的响应时间(平均时间较短)，而在低CPS下数值较为稳定(平均时间较长)。
【主权项】
1.一种脉冲信号计数率的计算方法，其特征在于该方法包括以下步骤: (1)使用时间间隔法获取脉冲信号计数；以1秒钟为周期，查询脉冲信号计数，记录非零计数值和相邻两次计数的时间间隔； (2)对脉冲信号计数进行大数保护和插零处理；当脉冲信号计数率即CPS上升很快时，进行大数保护，剔除干扰造成的计数伪峰；当若干秒无脉冲时，进行插零处理，估算CPS值； (3)根据响应时间计算平均CPS。2.根据权利要求1所述的脉冲信号计数率的计算方法，其特征在于:所述步骤(1)具体操作为每1秒钟查询一次计数，如果当前1秒内计数不为零，则将当前1秒内的计数放入数组中，如果当前1秒内计数为零，则不对数组进行任何操作，只是将时间间隔进行累积，直到将来的某一秒计数不为零计数后再将该计数与累积的时间间隔写到数组中。3.根据权利要求1所述的脉冲信号计数率的计算方法，其特征在于:所述步骤(2)具体操作为 大数保护，在将计数和时间间隔写入到数组中去之前，需将要写入数据的CPS与数组中最后一个元素的CPS进行比较，如果要写入数据的CPS大于数组中最后一个元素CPS的5倍，则认为该数是一个大数，将其缓存在一个专用的大数数组中，如果下一个数据不是大数那么认为上一个大数是由干扰造成的将其丢弃；如果连续3个数据都是大数，则认为这些大数是CPS真的增加了，此时将所有缓存的大数放入到正常数组中参与计算； 插零处理，在若干秒无计数时强行将0计数与间隔时间插入到数组中； 插零时间参数的计算方法如下: 插零时间=(1 /当前CPS) * 2.5 上述公式中，(1 /当前CPS)表示当前CPS所对应的时间，当计数率稳定时，该时间可看做为下一个计数到来的预期时间，因此插零时间实际上是下一个计数到来的预期时间的2.5倍，即如果2.5倍的预期时间内都无计数，则表明实际的计数CPS发生了较大变化，此时向数组中插零，更新CPS的计算值，插零后将数组中所有的历史数据全部清除；由于当前计数率取决于下一个计数到来的时间，所以无法精确计算出当前的计数率，但是可以确定出未来计数率的上限，将该上限值作为最终的CPS值。4.根据权利要求1所述的脉冲信号计数率的计算方法，其特征在于:所述步骤(3)具体操作为以计数数组与时间间隔数组中最后一个元素为起点，向前累积5个数组单元，计算这5个数组单元的总计数与总时间间隔，再用总计数除以总时间间隔得到平均CPS。
【专利摘要】本发明涉及核辐射探测技术领域，提供一种脉冲信号计数率的计算方法，包括如下步骤：（1）使用时间间隔法获取脉冲信号计数；（2）对脉冲信号计数进行大数保护和插零处理；（3）根据响应时间计算平均CPS。本发明方法的优点在于能根据不同探测器的计数率特征，采用统计学方法提取有效计数，不易受到CPS变化影响。
【IPC分类】G01T1/18, G01T7/00
【公开号】CN105277964
【申请号】CN201510720823
【发明人】廖武, 王益元, 毕明德, 马天骥, 刘单, 金坦, 程翀, 左亮周
【申请人】中国船舶重工集团公司第七一九研究所
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年10月30日