使用脉冲识别的辐射检测装置和使用该装置的方法_3

文档序号:8449089阅读:来源:国知局
致在光传感器107中生成噪声脉冲,这些噪声脉冲是随机出现的。
[0035] 进一步地,光传感器107中反射的噪声量可能随温度的变化而变化。为了提高辐 射检测系统102的准确度,控制模块可以被配置成使用与辐射检测装置有关的状态信息更 准确地识别噪声而不是闪烁光。状态信息可以包括辐射检测装置109或其它装置的温度、 压力、操作模式或条件,其它适当的数据等等。例如,状态信息可以包括由邻近光传感器107 的传感器测量的温度。作为一个特定的非限制性示例,室温(例如近似25°C )下噪声源的 电子脉冲可能不同于更高温度(例如200°C )下相同噪声源的电子脉冲。
[0036] 在一些应用中,诸如测井应用,探测器100和辐射检测装置102可能遭受高温。闪 烁体105从校准源103或从周围环境(诸如地层构成)接收的辐射强度通常不会明显受 到这些高温的影响。然而,这些高温可能对辐射检测装置的输出并且特别是闪烁体105的 闪烁光输出,光传感器107由于振动或另一噪声源的电子脉冲输出或光输出和电子脉冲的 组合影响有不利影响。关于闪烁光,取决于闪烁体105的闪烁体材料,在温度处于25°C到 150°C范围内时,闪烁光输出方面的损失可能每升高1°C近似0. 3%,而在温度处于这个温 度范围内时,光传感器107仅对于闪烁光输出降低方面的损失可能每升高1°C近似0. 4%。
[0037] 图2包括控制模块109的示意性非限制实施例的示意图。如图示的,放大器202耦 合到模数转换器204,模数转换器204耦合到处理器222。在一个实施例中,放大器202可以 是高保真放大器。处理器222耦合到可编程/可再编程处理模块("PRPM")(诸如现场可 编程门阵列("FPGA")224或专用集成电路("ASIC"))、存储器226和输入/输出("1/ 〇")模块242。耦合可以是单向的或双向的。由部件提供的功能在下文更加详细地讨论。 在另一实施例中,在控制模块109中可以使用更多、更少或不同的部件。例如,由FPGA 224 提供的功能可以由处理器222执行,因此不需要FPGA 224。FPGA 224可以比处理器222更 快地处理信息。
[0038] 在FPGA 224用于测井或另一应用之前,关于闪烁体105处于不同温度时闪烁体的 光输出和光传感器107处于不同温度时来自噪声源的信息被编程到FPGA 224中。这些信 息可以通过使得闪烁体105、光传感器107或辐射检测装置102承受闪烁体105、光传感器 107或辐射检测装置102会暴露到的环境条件来获得。信息可以包括与之前描述的随机事 件相对应的噪声脉冲。例如,辐射检测装置102可能在操作时或者钻探时接触岩石时遭受 振动,这可能导致辐射检测装置102内的火花,当辐射检测装置处于100°C到250°C的范围 的温度时可能生成由光传感器107产生的相应脉冲。附加信息可以在辐射检测装置102暴 露于范围在l〇〇°C到250°C的多个温度的辐射时获得。闪烁体105的光输出和与振动对应 的电子脉冲可能受温度的影响。FPGA 224内的另外的信息还可以包括脉冲形状识别信息以 帮助表征闪烁脉冲,从而根据需要或期望,确定由闪烁体105捕获的辐射的类型或来源。
[0039] 操作中,来自光传感器107的电子脉冲可以在控制模块109上被接收,电子脉冲 可以被放大器202放大,放大的电子脉冲可以通过模数转换器204转换成数字脉冲。数字 脉冲可以被处理器222接收。数字脉冲可以被处理器222处理,从处理器222发送到FPGA 224、存储器226或I/O模块242。尽管没有图示,但处理器222可以从辐射检测装置内或辐 射检测装置外部的传感器或另一装置接收状态信息。状态信息可以存储在存储器226中。 当数字脉冲被处理器222接收时,如果处理器222还没有这些状态信息,则处理器222可以 从存储器226或者从一个或多个传感器或其它装置请求最近的状态信息。数字脉冲和状态 信息可以从处理器222发送到FPGA 224。
[0040] FPGA 224可以使用数字脉冲,并且可选地使用状态信息,确定数字脉冲是否对应 于闪烁脉冲或噪声脉冲。进一步地,当噪声脉冲,导致噪声脉冲的噪声的原因。脉冲的确定 可以使用从脉冲得到的信息来进行。从脉冲得到的衍生信息可以用来确定脉冲是闪烁脉冲 还是噪声脉冲,识别与脉冲对应的辐射类型或辐射源,识别与脉冲对应的噪声源或其任意 组合。在一个实施例中,衍生信息包括基于变换的参数,变换可以是小波变换、快速傅立叶 变换("FFT")、离散余弦变换("DCT")或另一适当的变换。在另一实施例中,衍生信息可 以包括上升时间,上升期间中强度相对时间的斜率,根据强度相对时间周期的积分测量的 上升期间曲线下面的面积,衰减时间,衰减期间中强度相对时间的斜率,衰减期间根据强度 在时间周期上的积分测量的曲线下面的面积,上升时间与下降时间的比率或者其任何衍生 物。这种衍生的一个示例可以包括上升期间曲线下面的面积与下降期间曲线下面的面积的 比等等。
[0041] 在一个特定实施例中,可以使用小波识别,小波识别在下文更加详细地描述。在 其它实施例中,可以使用其它变换。一些变换可能更适合特定的闪烁体组成以及在特定的 温度或温度范围或其它操作条件下噪声的特定原因,其它变换可能更适合不同的闪烁体组 成、不同的噪声原因、不同的温度或温度范围或其它操作条件。因此,小波识别可以更好地 适用于特定的参数集合,基于快速傅立叶变换或另一种变换的识别可以更好地适合另一参 数集合。在阅读本说明书之后,本领域技术人员将能够选择适合其特定应用的变换类型,并 能够将本文中描述的教导扩展到使用变换参数来将脉冲分类为噪声脉冲或闪烁脉冲,以及 识别噪声的原因或辐射类型或辐射源。
[0042] 关于小波识别,小波是满足某些数学要求的函数,并用来代表数据或其它函数。在 小波识别中,分析基于基础小波函数,也称作母小波。脉冲然后表示为一系列母小波函数的 线性组合。这也称作小波变换。在一个实施例中,母小波是莫莱(Morlet)小波。在另一实 施例中,可以使用Haar小波、Meyer小波、墨西哥帽(Mexican hat)小波、Daubechies小波、 Coiflet小波、Symlet小波、Paul小波、高斯差分小波、定制小波或另一适当的小波。
[0043] 每个母小波可以由三个系数表征:
[0044] I) s :比例因子(这限定小波的宽度);
[0045] 2)t :位置(这限定小波的位置;在特定的实施例中,位置是时间t);以及
[0046] 3) a:幅值。
[0047] 在小波变换之后,信号(例如数字化闪烁脉冲,幅值和时间的χ-y对)可以表示为 一系列s、t和a系数。因此,适当的脉冲形状识别("PSD")参数可以由脉冲生成,其中, PSD参数基于小波系数。小波识别的好处是由于它很好地分离,它特别适合快速(尖)脉 冲。进一步地,它基本上对随机噪声是不敏感的。进一步地,它基本上对由信号反射引起的 假脉冲或电缆中的不连续不敏感。更进一步地,它基本上对由来自附
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