CN108375783A - 一种海水放射性检测的自动寻峰方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海水放射性检测的自动寻峰方法，包括以下步骤：对所有通道的数据进行五点平滑；然后对所有的数据求取二阶导数，并遍历预设的放射性核素的存在区间范围内所有二阶导数为负数的数据点，将其分别作为预设峰位；计算预设峰位的左右边界；对左右边界范围内的原始数据拟合高斯函数，将得到的拟合函数的半高宽与预设的放射性核素的半高宽进行对比，超出正负5％范围的数据直接剔除，拟合函数的半高宽与预设的放射性核素的半高宽最接近的预设峰位即为要查找的放射性核素的峰。本发明所公开的自动寻峰方法不受累积时间的限制，也不受海洋环境干扰的限制，能够识别出重叠峰，以及自动过滤掉一些明显的假峰寻峰准确度提高。

Description

一种海水放射性检测的自动寻峰方法

技术领域

本发明涉及海水检测技术领域，特别涉及一种海水放射性检测的自动寻峰方法。

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发生无规律的漂移、所以一种海水放射性检测的自动寻峰方法，是海洋检测放射性测量效率所必须的，是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时不变的为前提，并不适用于复杂的海洋环境。

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。通常在放射性核素检测过程中，会出现很多的峰，有假峰，有叠加峰，也有干扰数据引起的误差峰。因此，现场测量必须找到一种方法来自动判断放射性物质对应峰，所存在的位置。

基于以上原因，现有的用于检测海水中放射性物质的寻峰方法，其检测不具有通用性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种海水放射性检测的自动寻峰方法，以达到提高寻峰的效率和准确度的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种海水放射性检测的自动寻峰方法，包括以下步骤：

(1)对所有通道的数据进行五点平滑；

(2)然后对所有的数据求取二阶导数，并遍历预设的放射性核素的存在区间范围内所有二阶导数为负数的数据点，将其分别作为预设峰位；

(3)分别查找预设峰位对应的半高宽，并根据半高宽计算预设峰位的左右边界；

(4)对左右边界范围内的原始数据拟合高斯函数，将得到的拟合函数的半高宽与预设的放射性核素的半高宽进行对比，看是否在预设的放射性核素的半高宽正负5％范围内，超出正负5％范围的数据直接剔除，保留在正负5％范围内的数据；

(5)保留的数据中，拟合函数的半高宽与预设的放射性核素的半高宽最接近的预设峰位即为要查找的放射性核素的峰。

上述方案中，所述步骤(1)中，五点平滑的计算方法为：从第三个通道到倒数第三个通道，假设该通道为i，信号值为v(i)，平滑后的信号值为[-3×v(i-2)+12×v(i-1)+17×v(i)+12×v(i+1)+(-3)×v(i+2)]/35。

上述方案中，所述步骤(2)中，预设的放射性核素的存在区间范围如下：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。

上述方案中，所述步骤(3)中，左右边界的信号值＝2×预设峰位对应的半高宽信号值-预设峰位的信号值，查找原始数据，找到左右边界的信号值对应的左右边界通道。

上述方案中，所述步骤(4)中，拟合高斯函数包括拟合峰值、拟合峰位和拟合半高宽。

上述方案中，所述步骤(4)中，高斯函数如下：

其中，Y_max为峰的信号值，X_max为峰的通道，S/2为拟合半高宽的平方值，Xi为拟合曲线的通道值，Yi为拟合曲线通道对应的信号值。

通过上述技术方案，本发明提供的海水放射性检测的自动寻峰方法不受累积时间的限制，也不受海洋环境干扰的限制，能够识别出重叠峰，以及自动过滤掉一些明显的假峰寻峰准确度提高。

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放射性检测的自动寻峰方法流程示意图；

图2为本发明实施例所公开的所有通道的能谱数据曲线；

图3为图2中A部分放大的能谱数据曲线；

图4为本发明实施例所公开的能谱的一阶曲线；

图5为本发明实施例所公开的能谱的二阶曲线；

图6为图5中B部分放大的能谱的二阶曲线；

图7为原始数据和高斯拟合函数的对比曲线。

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放射性检测的自动寻峰方法，如图1所示，具体流程如下：

S101、对所有通道的数据进行五点平滑，使得数据更为平滑。

所有通道的能谱数据曲线如图2，假设预设的放射性核素为K，其预设存在区间如图3所示，在本实施例中，为了过滤一些假峰，从第三个通道到倒数第三个通道，假设该通道为i，信号值为v(i)，平滑后的信号值为[-3×v(i-2)+12×v(i-1)+17×v(i)+12×v(i+1)+(-3)×v(i+2)]/35。平滑只是为了寻峰过程中在不影响曲线波形的情况下，找到真正的峰位置，并不影响最终的计算结果，根据实际需要，采用这个权重比。

S102、对所有的数据求取二阶导数，如图4至图6所示，并遍历预设的放射性核素的存在区间范围内所有二阶导数为负数的数据点，并将其分别作为预设峰位。

在本实施例中，二阶导数值为负数，说明该点是波峰，这些波峰中有的是假峰，有的不是该放射性核素对应的峰，遍历所有的点来判断是否属于该放射性核素对应的峰。

假设预设的放射性核素为K，通过在通道716到836范围内的二阶导数共有m个，查找m个通道所在位置的数据值，分别为v1，v2，…，vm；对应通道的t1，t2，…，tm；其中通道tx为m个二阶导数为负数的所有点中的一个点对应的通道，信号值vx，选择该点作为预设峰位。

S103、分别查找预设峰位对应的半高宽，并根据半高宽计算左右边界。

左右边界的信号值＝2×预设峰位对应的半高宽信号值-预设峰位的信号值，查找原始数据，找到左右边界的信号值对应的左右边界通道。

把tx作为预设的峰位，得到对应的vx为对应的峰值；vx为v1，v2，…，vm中的一个值，且是其中最大的；预设寻峰的放射性核素K的半高宽为b；半高宽的通道位置p＝tx-b；得到通道p所对应的信号值n；左边界的信号值vleft应该为2×n-vx；该vleft必须大于0，否则退出；从峰位向左遍历第一个小于等于vleft值的点，就定义为左边界的点，记录下通道号和信号值。

把tx作为预设的峰位，得到对应的vx为对应的峰值；vx为v1，v2，…，vm中的一个值，且是其中最大的；预设寻峰的放射性核素K的半高宽为b；半高宽的通道位置p＝tx+b；得到通道p所对应的信号值n；右边界的信号值vright应该为2×n-vx；该vright必须大于0，否则退出；从峰位向右遍历第一个小于等于vrgiht值的点，就定义为右边界的点，记录下通道号和信号值。

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。放射性核素K峰的半高宽为30；放射性核素Cs的峰的半高宽为16；放射性核素Co的峰的半高宽为23；放射性核素I峰的半高宽为13。

S104、对左右边界范围内的原始数据拟合高斯函数，高斯函数如下：

其中，Y_max为峰的信号值，X_max为峰的通道，S/2为拟合半高宽的平方值，Xi为拟合曲线的通道值，Yi为拟合曲线通道对应的信号值。

如图7所示，将得到的拟合函数的半高宽与预设的放射性核素的半高宽进行对比，是否在预设的放射性核素的半高宽正负5％范围内，在该范围内的预设峰位即为要查找的放射性核素的峰，如果超出正负5％范围，那么寻峰结束，未发现该预设的放射性核素，保留在正负5％范围内的数据。

S105、保留的数据中，拟合函数的半高宽与预设的放射性核素的半高宽最接近的预设峰位即为要查找的放射性核素的峰。

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 (6)

1.一种海水放射性检测的自动寻峰方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对所有通道的数据进行五点平滑；

(2)然后对所有的数据求取二阶导数，并遍历预设的放射性核素的存在区间范围内所有二阶导数为负数的数据点，将其分别作为预设峰位；

(3)分别查找预设峰位对应的半高宽，并根据半高宽计算预设峰位的左右边界；

(4)对左右边界范围内的原始数据拟合高斯函数，将得到的拟合函数的半高宽与预设的放射性核素的半高宽进行对比，看是否在预设的放射性核素的半高宽正负5％范围内，超出正负5％范围的数据直接剔除，保留在正负5％范围内的数据；

(5)保留的数据中，拟合函数的半高宽与预设的放射性核素的半高宽最接近的预设峰位即为要查找的放射性核素的峰。

2.根据权利要求1所述的一种海水放射性检测的自动寻峰方法，其特征在于，所述步骤(1)中，五点平滑的计算方法为：从第三个通道到倒数第三个通道，假设该通道为i，信号值为v(i)，平滑后的信号值为[-3×v(i-2)+12×v(i-1)+17×v(i)+12×v(i+1)+(-3)×v(i+2)]/35。

3.根据权利要求1所述的一种海水放射性检测的自动寻峰方法，其特征在于，所述步骤(2)中，预设的放射性核素的存在区间范围如下：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。

4.根据权利要求1所述的一种海水放射性检测的自动寻峰方法，其特征在于，所述步骤(3)中，左右边界的信号值＝2×预设峰位对应的半高宽信号值-预设峰位的信号值，查找原始数据，找到左右边界的信号值对应的左右边界通道。

5.根据权利要求1所述的一种海水放射性检测的自动寻峰方法，其特征在于，所述步骤(4)中，拟合高斯函数包括拟合峰值、拟合峰位和拟合半高宽。

6.根据权利要求1所述的一种海水放射性检测的自动寻峰方法，其特征在于，所述步骤(4)中，高斯函数如下：

其中，Y_max为峰的信号值，X_max为峰的通道，S/2为拟合半高宽的平方值，Xi为拟合曲线的通道值，Yi为拟合曲线通道对应的信号值。