CN110196446B - 一种高能粒子探测单元脉冲频率的快速平滑方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高能粒子探测单元脉冲频率的快速平滑方法，包括设置单位周期时间T，在每个T均获取一次脉冲数；根据获取的脉冲数往样本容量中增加新有效样本；从样本容量中取出最新的M个有效样本数据，对M个有效样本数据的pcV和psT分别求和，再相除得出短时的脉冲频率nCPS；将nCPS与上次求得的平均脉冲频率CPS进行比较；从样本容量中取出所有的有效样本数据，对所有的有效样本数据的pcV和psT分别求和，再分别进行相除得到平均脉冲频率CPS和相邻脉冲间隔的时间量SPC，同时利用CPS转换出辐射剂量率。通过本发明方法可实现快速且稳定的获得辐射剂量率。

Description

一种高能粒子探测单元脉冲频率的快速平滑方法
技术领域
本发明涉及电离辐射中对辐射剂量率的统计和计算处理领域，特别涉及一种高能粒子探测单元脉冲频率的快速平滑方法。
背景技术
计数管是核辐射测量中常被使用的一种探测器，监测其输出的脉冲频率，就可以获取其所处环境的辐射剂量率：其脉冲频率越大，表示当前的辐射剂量率越大。
但是，由于环境本身的辐射具有随机性，且计数管的灵敏度较低，在大剂量率时，可在相对较短的时间内统计其输出脉冲，并计算平均脉冲频率，即可得到相对稳定的示值；而在本底或小剂量率时，需要延长很长的统计时间，统计到足够量的脉冲数，才可计算平均脉冲频率，得到相对稳定的示值，如果还是用较短的统计时间去获取计算平均脉冲频率，将会得到波动很大的示值。
长期以来基于计数管的辐射量检测仪器，无法解决上述矛盾：若单纯使用相对短时的统计时间，在本底或小剂量率下，其仪器的示值将会波动很大；而单纯使用很长的的统计时间，在环境辐射变化时，仪器的示值要经过很长时间才能得到准确稳定的剂量率示值。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种高能粒子探测单元脉冲频率的快速平滑方法，通过自动调整有效的样本容量和可变的统计时间来解决背景技术中所阐述的矛盾，通过本发明的方法可以得到能快速响应的，相对稳定的脉冲频率，进而得到能快速响应环境变化的，且稳定的剂量率示值。
本发明是这样实现的：一种高能粒子探测单元脉冲频率的快速平滑方法，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、设置单位周期时间T，在每个单位周期时间T均获取一次脉冲数n0；
步骤S2、根据获取的脉冲数n0往样本容量中增加新有效样本，且设置新有效样本间隔的单位周期时间数psT以及设置新有效样本间隔的单位周期时间数内的脉冲数pcV；
步骤S3、从样本容量中取出最新的M个有效样本数据，对M个有效样本数据的pcV和psT分别求和，并将求出的pcV总和除以psT总和得出短时的脉冲频率，记为nCPS；
步骤S4、将nCPS与上次求得的平均脉冲频率CPS进行比较，且如果nCPS在设置的频率范围值内，则进入步骤S5；如果nCPS不在设置的频率范围值内，则将样本容量中的有效样本数据减少到仅剩最新的M个有效样本数据，之后进入步骤S5；
步骤S5、从样本容量中取出所有的有效样本数据，对所有的有效样本数据的pcV和psT分别求和，并将所有pcV总和除以所有psT总和得到平均脉冲频率CPS，将所有psT总和除以所有pcV总和得到相邻脉冲间隔的时间量SPC，同时利用平均脉冲频率CPS转换出辐射剂量率。
进一步地，所述步骤S2具体包括：
步骤S21、如果获取的脉冲数n0大于零，则将有效样本数realN加上1，并增加一个新有效样本，且设置该新有效样本间隔的单位周期时间数psT为1，设置该新有效样本间隔的单位周期时间数内的脉冲数pcV为n0，之后进入步骤S3；如果获取的脉冲数n0等于零，则进入步骤S22；
步骤S22、判断上一个有效样本的psT是否小于相邻脉冲间隔的时间量SPC，如果是，则将上一个有效样本的psT加上1，之后进入步骤S3；如果否，则将realN加上1，并增加一个新有效样本，且设置该新有效样本的psT为1，设置该新有效样本的pcV为0，之后进入步骤S3。
进一步地，所述增加一个新有效样本具体为：
在增加一个新有效样本时，先判断当前的有效样本的个数是否达到设定的样本容量的个数，且如果否，则将新的有效样本直接加入到样本容量中；如果是，则将样本容量中最早加入的有效样本删除，并将新的有效样本加入到样本容量中。
进一步地，所述设定的样本容量的个数为60个。
进一步地，在所述步骤S1中，所述单位周期时间T为0.5秒。
进一步地，所述设置的频率范围值为0.2CPS～5CPS。
进一步地，所述M的取值为4。
本发明具有如下优点：本发明通过提供可变长度的样本数量，依照环境下的辐射强度，自动选择样本数组的有效样本数据来计算脉冲频率，使得在环境辐射恒定时，可以准确稳定的给出辐射剂量率，在环境辐射发生突变时，又可以快速作出响应。因此，通过本发明可快速且稳定的获得辐射剂量率。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1为本发明一种高能粒子探测单元脉冲频率的快速平滑方法的执行流程图。
具体实施方式
请参照图1所示，本发明一种高能粒子探测单元脉冲频率的快速平滑方法的较佳实施例，所述方法包括如下步骤：
步骤S1、设置单位周期时间T，在每个单位周期时间T均获取一次脉冲数n0；
在所述步骤S1中，所述单位周期时间T为0.5秒。在具体实施时，可以使用计时器来进行计时，可以使用脉冲计数器来对脉冲进行计数，从而实现在每个单位周期时间T均获取一次脉冲数。在本发明具体实施例中单位周期时间采用的是0.5秒，当然，本发明并不仅限于此，在具体实施时，还可以根据实际需要来做适当的调整。
步骤S2、根据获取的脉冲数n0往样本容量中增加新有效样本，且设置新有效样本间隔的单位周期时间数psT以及设置新有效样本间隔的单位周期时间数内的脉冲数pcV；
在具体实施时，所述步骤S2具体包括：
步骤S21、如果获取的脉冲数n0大于零，说明当前的单位周期时间T(即0.5秒)内有脉冲，则将有效样本数realN加上1(当然，realN必须限定在设定的样本容量的个数内)，并增加一个新有效样本(即往样本容量中增加一个新有效样本)，且设置该新有效样本间隔的单位周期时间数psT为1，设置该新有效样本间隔的单位周期时间数内的脉冲数pcV为n0，例如在步骤S1中获取的脉冲数为30个，那么就设置该新有效样本间隔的单位周期时间数内的脉冲数pcV为30，之后进入步骤S3；如果获取的脉冲数n0等于零，说明当前的单位周期时间T(即0.5秒)内没有脉冲，则进入步骤S22；
步骤S22、判断上一个有效样本的psT(间隔的单位周期时间数)是否小于相邻脉冲间隔的时间量SPC，如果是，则将上一个有效样本的psT(间隔的单位周期时间数)加上1，之后进入步骤S3；如果否，则将realN(有效样本数)加上1，并增加一个新有效样本，且设置该新有效样本的psT为1，设置该新有效样本的pcV(间隔的单位周期时间数内的脉冲数)为0，之后进入步骤S3。
其中，所述增加一个新有效样本具体为：
在增加一个新有效样本时，先判断当前的有效样本的个数是否达到设定的样本容量的个数，且如果否，则将新的有效样本直接加入到样本容量中；如果是，则将样本容量中最早加入的有效样本删除，以确保能够将新有效样本增加到样本容量中，并将新的有效样本加入到样本容量中。
在本发明中，所述设定的样本容量的个数为60个，也就是说，在本发明中，样本容量中最多仅能容纳60个有效样本。
步骤S3、从样本容量中取出最新的M个有效样本数据，对M个有效样本数据的pcV(间隔的单位周期时间数内的脉冲数)和psT(间隔的单位周期时间数)分别求和，并将求出的pcV总和除以psT总和得出短时的脉冲频率，记为nCPS；
在本发明中，所述M的取值为4。
步骤S4、将nCPS与上次求得的平均脉冲频率CPS进行比较，且如果nCPS在设置的频率范围值内，说明环境中的辐射没有发生较大的变化，则进入步骤S5；如果nCPS不在设置的频率范围值内，说明环境中的辐射已经发生了较大变化，之前的样本数据已经不能够反映变化后的辐射量了，则将样本容量中的有效样本数据减少到仅剩最新的M个有效样本数据，也就是说，仅保留能够反映变化后的辐射剂量的M个有效样本数据，之后进入步骤S5；
在本发明中，所述设置的频率范围值为0.2CPS～5CPS。
步骤S5、从样本容量中取出所有的有效样本数据，对所有的有效样本数据的pcV和psT分别求和，并将所有pcV总和除以所有psT总和得到平均脉冲频率CPS，将所有psT总和除以所有pcV总和得到相邻脉冲间隔的时间量SPC，同时利用平均脉冲频率CPS转换出辐射剂量率。
需要说明的是：本发明的快速平滑方法是一个相对独立的统计逻辑单元，在具体使用时，可以在某设备上同时使用多个这样的统计逻辑单元(如在多个辐射探测能量窗上，每个辐射探测能量窗上均可以使用这样的统计逻辑单元)。
另外，针对本发明以上描述中的具体数值，都是以11CPS/mr/h灵敏度的计数管为例来进行说明的，但是本发明并不仅限于此，对于其他灵敏度的计数管，只需对以上描述的具体数值做调整即可，也就是说，本发明通过调整具体的示值，可以适用于任何灵敏度的计数管。
综上所述，本发明具有如下优点：本发明通过提供可变长度的样本数量，依照环境下的辐射强度，自动选择样本数组的有效样本数据来计算脉冲频率，使得在环境辐射恒定时，可以准确稳定的给出辐射剂量率，在环境辐射发生突变时，又可以快速作出响应。因此，通过本发明可快速且稳定的获得辐射剂量率。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种高能粒子探测单元脉冲频率的快速平滑方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
步骤S1、设置单位周期时间T，在每个单位周期时间T均获取一次脉冲数n0；
步骤S2、根据获取的脉冲数n0往样本容量中增加新有效样本，且设置新有效样本间隔的单位周期时间数psT以及设置新有效样本间隔的单位周期时间数内的脉冲数pcV；
步骤S3、从样本容量中取出最新的M个有效样本数据，对M个有效样本数据的pcV和psT分别求和，并将求出的pcV总和除以psT总和得出短时的脉冲频率，记为nCPS；
步骤S4、将nCPS与上次求得的平均脉冲频率CPS进行比较，且如果nCPS在设置的频率范围值内，则进入步骤S5；如果nCPS不在设置的频率范围值内，则将样本容量中的有效样本数据减少到仅剩最新的M个有效样本数据，之后进入步骤S5；
步骤S5、从样本容量中取出所有的有效样本数据，对所有的有效样本数据的pcV和psT分别求和，并将所有pcV总和除以所有psT总和得到平均脉冲频率CPS，将所有psT总和除以所有pcV总和得到相邻脉冲间隔的时间量SPC，同时利用平均脉冲频率CPS转换出辐射剂量率。
2.根据权利要求1所述的一种高能粒子探测单元脉冲频率的快速平滑方法，其特征在于：所述步骤S2具体包括：
步骤S21、如果获取的脉冲数n0大于零，则将有效样本数realN加上1，并增加一个新有效样本，且设置该新有效样本间隔的单位周期时间数psT为1，设置该新有效样本间隔的单位周期时间数内的脉冲数pcV为n0，之后进入步骤S3；如果获取的脉冲数n0等于零，则进入步骤S22；
步骤S22、判断上一个有效样本的psT是否小于相邻脉冲间隔的时间量SPC，如果是，则将上一个有效样本的psT加上1，之后进入步骤S3；如果否，则将realN加上1，并增加一个新有效样本，且设置该新有效样本的psT为1，设置该新有效样本的pcV为0，之后进入步骤S3。
3.根据权利要求2所述的一种高能粒子探测单元脉冲频率的快速平滑方法，其特征在于：所述增加一个新有效样本具体为：
在增加一个新有效样本时，先判断当前的有效样本的个数是否达到设定的样本容量的个数，且如果否，则将新的有效样本直接加入到样本容量中；如果是，则将样本容量中最早加入的有效样本删除，并将新的有效样本加入到样本容量中。
4.根据权利要求3所述的一种高能粒子探测单元脉冲频率的快速平滑方法，其特征在于：所述设定的样本容量的个数为60个。
5.根据权利要求1所述的一种高能粒子探测单元脉冲频率的快速平滑方法，其特征在于：在所述步骤S1中，所述单位周期时间T为0.5秒。
6.根据权利要求1所述的一种高能粒子探测单元脉冲频率的快速平滑方法，其特征在于：所述设置的频率范围值为0.2CPS～5CPS。
7.根据权利要求1所述的一种高能粒子探测单元脉冲频率的快速平滑方法，其特征在于：所述M的取值为4。
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