CN108333617B - 一种海水中放射性物质检测的快速寻峰方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海水中放射性物质检测的快速寻峰方法，包括如下步骤：采集放射性传感器所有通道累计三小时的数据；对每个数据值进行处理，过滤掉干扰数据；根据设定核素的峰可能存在范围内的所有数据点对应的区间，对该范围内所有的数据点进行排序，选择其中数值最大的数据点，作为预设峰值；查找预设峰值左右两边数值最近的低谷点，计算得到边界位置；分别判断左右两边数据点的单调性，判断寻峰的正确性，如果峰值左右两边都为真峰，寻峰结束，如果任意一边为假峰，则没有找到该放射性核素的峰，寻峰结束。本发明所公开的寻峰方法可以快速准确地找到核素分布的区间范围，提高海水中放射性物质测量结果的准确性和实时性。

Description

一种海水中放射性物质检测的快速寻峰方法
技术领域
本发明涉及海水检测技术领域，特别涉及一种海水中放射性物质检测的快速寻峰方法。
背景技术
在海洋放射性物质综合测量过程中，如果存在相应的放射性物质，在所对应的能量区间会出现相应的峰。由于检测到放射性核素信号的峰会发生无规律的漂移，所以一种快速海水放射性检测的寻峰方法，可以提高海洋放射性测量效率，这将成为目前国内海洋放射性测量发展的核心。现有的海水放射性环境监测方法通常是在实验室平台上进行的，以假定海水中待测放射性物质所对应的检测信号是平稳的或是不变的为前提，然后，利用检测到的信号计算出海水中放射性待测物质的含量。
但是，实际的海洋现场检测环境是复杂多变的，干扰因素很多。在实际作业过程中发现，海洋环境的变化对海洋物质的测量存在干扰，其现象是检测到的电压信号的幅度会出现无规律的变化，很难快速准确判断出海水中放射性物质所对应峰的位置。而现有技术中对海水的放射性测量方法是以实验室平台上进行的，因此，现场测量必须找到一种方法来快速准确判断放射性物质存在的位置。
基于以上原因，现有的用于检测海水中放射性物质的方法，其检测结果不具有实时性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种海水中放射性物质检测的快速寻峰方法，以达到提高海水放射性检测效率，快速确定放射性核素所在峰的位置以及左右边界范围的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种海水中放射性物质检测的快速寻峰方法，包括如下步骤：
(1)采集放射性传感器所有通道累计三小时的数据；
(2)对每个数据值除以10800得到每个通道每秒的平均数据，之后再乘以10800，过滤掉干扰数据；
(3)根据设定核素的峰可能存在范围内的所有数据点对应的区间，对该范围内所有的数据点进行排序，选择其中数值最大的数据点，作为预设峰值；
(4)查找预设峰值左右两边数值最近的低谷点，计算得到边界位置；
(5)分别判断左右两边数据点的单调性，判断寻峰的正确性，如果峰值左右两边都为真峰，寻峰结束，如果任意一边为假峰，则没有找到该放射性核素的峰，寻峰结束。
上述方案中，所述步骤(4)中边界位置的计算方法为：用该预设峰值左右两边低谷点的x值相减后乘以3，再除以2.35，得出的值为该核素所形成峰的距离边界的宽度，其中，Co元素是用该峰左右两边低谷点的x值相减后乘以2.6，再除以2.35，得出的值为该核素所形成峰的距离边界的宽度。
上述方案中，所述步骤(5)中判断寻峰的正确性方法为：从峰到左边界的所有数据点，每5个数据取一个平均数，并把得到的所有平均数，取一阶导数，如果75％都是正的，则判断该峰为真峰，否则为假峰；从峰到右边界的所有数据点，每5个数据取一个平均数，并把得到的所有平均数，取一阶导数，如果75％都是负的，则判断该峰为真峰，否则为假峰；如果峰值左右二边都为真峰，可以判定峰值以及左右边界为需要计算的核素对应的区间。
通过上述技术方案，本发明提供的海水中放射性物质检测的快速寻峰方法的优点和积极效果是：
采用本发明的快速寻峰方法，每一步都是一种简单的排序，以及对相应的一维数组进行操作，计算机计算的时间复杂度为O(n)。n为数组元素个数，在本系统中由于一共具有1024个通道，也就是最多1024个数据点，所以n最大为1024。此外，在实际检测过程中，检测到的电压信号无需假定为平稳的或是不变的，因此，可以显著提高海水物质测量结果的可信度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例所公开的一种海水中放射性物质检测的快速寻峰方法的工作流程示意图；
图2为本发明实施例所公开的放射性核素K所有通道的能谱数据示意图；
图3为图2中A部分放大示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种海水中放射性物质检测的快速寻峰方法，如图1所示，改寻峰方法可以快速准确地找到核素分布的区间范围，提高海水中放射性物质测量结果的准确性和实时性。
具体实施例如下：
S101、接收从放射性传感器所有通道累积3小时的数据。
在本实施例中，为了提高信号的分辨率，也为放射性核素累积到一定程度，确保能够超过检出限，本实施例需要富集三小时的放射性核素数据。
因为各种参数设置均以三小时的数据为标准，所以为了避免因算法使用过程中出现误差，建议从传感器富集3小时的数据，应用本算法。
S102、每个数据值除以10800得到每个通道每秒的平均数据，之后再乘以10800，过滤掉干扰数据。
在本实施例中，由于传感器每秒的数据为正整数，累积三小时的数据，所以除以10800得到三小时中每个通道的平均数，再乘以10800，四舍五入取整，所以传感器的数据值没有变化，但经过这么处理后，数据变得平滑，有利于找到波峰。
S103、根据设定核素的峰可能存在范围内的所有数据点对应的区间，对该范围内所有的数据点进行排序，选择其中数值最大的数据点，作为预设峰值。
由于采用检测仪器对海水物质进行光照检测时，仪器自身也会对测量结果产生影响，例如不同仪器所对应的发光频率的干扰等。为了去除仪器自身对测量结果产生的干扰影响，在本实施例优选采用小波去噪法分别对各台检测仪器输出的电压信号进行去噪处理，以滤除仪器自身产生的干扰，准确地得到海水物质所对应的电压信号。
在本实施实例中，不同核素的检测应根据不同的范围，放射性核素K的峰的正常通道范围为716-836；放射性核素Cs的峰的正常通道范围为325-390；放射性核素Co的峰的正常通道范围为569-659；放射性核素I的峰的正常通道范围为117-223；在这个范围的基础上，左右各增加对应该核素峰的半高宽。放射性核素K峰的半高宽为60；放射性核素Cs的峰的半高宽为32；放射性核素Co的峰的半高宽为46；放射性核素I峰的半高宽为25；放射性核素K的峰的搜索范围为656-896通道；其他依次类推。图2和图3中K峰在第775通道上。
S104、查找预设峰值左右两边的数值最近的低谷的点，并用该峰左右两边低谷点的x值相减后乘以3，再除以2.35，得出的值为该核素所形成峰的距离边界的宽度；其中，Co元素是用该峰左右两边低谷点的x值相减后乘以2.6，再除以2.35，得出的值为该核素所形成峰的距离边界的宽度。根据核素有所差别进行相应的调整。找到峰以及峰的左右边界。
在本实施例中，放射性核素K的峰位置为775，从该通道分别向左和右查找波谷的点，分别找到对应的波谷点的位置为715和825。边界的宽度就为(825-715)×3/2.35＝143；左边界的道址为775-143＝632；右边界的道址为775+143＝918；确定了峰的位置和左右边界。
S105、从峰到左边界的所有数据点，每5个数据取一个平均数，并把得到的所有平均数，取这些平均数的一阶导数，如果75％都是正的，则判断该峰为真峰，否则为假峰。从峰到右边界的所有数据点，每5个数据取一个平均数，并把得到的所有平均数，取这些平均数的一阶导数，如果75％都是负的，则判断该峰为真峰，否则为假峰。
在本实施例中，以放射性核素K为例，从左边界到峰的位置共143个数据点，每5个数据取一个平均数，这样就有28个数据值，在这28个数据中，第2个数据减去第一个数据，第3个数据减去第2个数据，……，第28个数据减去第27个数据，得到27个数据，27×0.75＝20，如果在这27个数据中，有超过20个数据为正的，则判定左边寻找正确。之后用同样方法寻找右边界。
S106、如果峰值左右二边都为真峰，可以判定峰值以及左右边界为需要计算的核素对应的区间。如果任意一边判定的为假峰，则没有找到该放射性核素的峰，峰结束。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种海水中放射性物质检测的快速寻峰方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采集放射性传感器所有通道累计三小时的数据；
(2)对每个数据值除以10800得到每个通道每秒的平均数据，之后再乘以10800，过滤掉干扰数据；
(3)根据设定核素的峰可能存在范围内的所有数据点对应的区间，对该范围内所有的数据点进行排序，选择其中数值最大的数据点，作为预设峰值；
(4)查找预设峰值左右两边数值最近的低谷点，计算得到边界位置，计算方法为：用该预设峰值左右两边低谷点的x值相减后乘以3，再除以2.35，得出的值为该核素所形成峰的距离边界的宽度，其中，Co元素是用该峰左右两边低谷点的x值相减后乘以2.6，再除以2.35，得出的值为该核素所形成峰的距离边界的宽度；
(5)分别判断左右两边数据点的单调性，判断寻峰的正确性，如果峰值左右两边都为真峰，寻峰结束，如果任意一边为假峰，则没有找到该放射性核素的峰，寻峰结束；判断寻峰的正确性方法为：从峰到左边界的所有数据点，每5个数据取一个平均数，并把得到的所有平均数，取一阶导数，如果75％都是正的，则判断该峰为真峰，否则为假峰；从峰到右边界的所有数据点，每5个数据取一个平均数，并把得到的所有平均数，取一阶导数，如果75％都是负的，则判断该峰为真峰，否则为假峰；如果峰值左右二边都为真峰，可以判定峰值以及左右边界为需要计算的核素对应的区间。
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