CN110456406B - 无流量计快速开环式测量氡析出率的方法及装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无流量计快速开环式测量氡析出率的方法及装置和系统。无流量计快速开环式测量氡析出率的方法，包括步骤：S1、前处理：集氡罩扣在待测介质上，外界空气从所述集氡罩进气口进入与所述集氡罩内的空气混合；S2、测量：使用测量仪测量氡浓度，多次取得测量值，根据时间顺序生成测量值数列；S3、计算：将所述测量值数列使用无流量参数公式进行数据拟合，得到氡析出率。本发明提供的无流量计快速开环式测量氡析出率的方法及装置和系统，通过对集氡罩收集室内氡浓度上升曲线数据进行分析，减少了参考变量以及精简的运算公式，并且结果准确。

Description

无流量计快速开环式测量氡析出率的方法及装置和系统

技术领域

本发明涉及核辐射探测技术，尤其涉及无流量计快速开环式测量氡析出率的方法及装置和系统。

背景技术

空气环境中氡主要来自于介质表面的析出，测量介质表面氡析出率的主要方法有累积法、开环式和活性炭吸附法等。活性炭吸附法是利用活性炭对析出氡的吸附，通过对吸附在活性炭中的氡衰变产生的γ谱进行测量求出氡析出率，该方法测量时间长、不易实现自动化；累积法主要是用于测量一段时间内的平均氡析出率，具有重要的统计意义和参考价值，但是不易长期连续监测氡析出率的变化。开环式氡析出率测量法是利用泵将外界空气主动引入集氡罩，然后通过一个小干燥管后送入静电收集法测氡仪，测量从集氡罩引出的空气中氡的浓度。传统的开环式测量氡析出率的方法都需要一个流量计测量泵的流率。而高精度电子流量计比较昂贵。

在本领域中，对于氡的析出率的检测都需要使用到流量计，需要考量的环境也会很多，造成计算较为复杂的情况，申请号为201810487714.8的专利文献，公开了一种开环式测量射气介质氡析出率的方法和装置，需要使用流量计进行环境控制才能够进行相应的精准测量，同时也是本领域中通用的一种方案，上述情况一般都会需要对检测环境控制比较精细才能将氡析出率的计算精度调整。

因此本领域存在极大不足，尤其是对检测设备精简，算法改良方面，亟需发明人进行研发与创新。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供无流量计快速开环式测量氡析出率的方法及装置和系统，不用考虑流率参数，在不影响计算精度的基础上，简化运行步骤以及参考量，提高运算效率。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

无流量计快速开环式测量氡析出率的方法，包括步骤：

S1、前处理：

集氡罩扣在待测介质上，外界空气从所述集氡罩进气口进入与所述集氡罩内的空气混合；

S2、测量：

使用测量仪测量氡浓度，多次取得测量值，根据时间顺序生成测量值数列；

S3、计算：

将所述测量值数列使用无流量参数公式进行数据拟合，得到氡析出率。

优选的所述的无流量计快速开环式测量氡析出率的方法，所述步骤S1中，所述前处理还包括：

泵以预定流速将外界的空气抽入集氡罩，送入测氡仪，使得测氡仪内部的氡浓度与集氡罩内的氡浓度平衡。

优选的所述的无流量计快速开环式测量氡析出率的方法，所述步骤S3中，所述无流量参数公式为：

其中，J为被测介质表面氡析出率；S为集氡罩的底面积；V为集氡罩体积；t为集氡的时间；

每测取一个测量值为一个周期，所述测量值数列中的每个测量值理解为该测量周期中点的氡浓度，利用式(3)对所述测量值数列中的所有测量值进行数据拟合，得到氡析出率J和比例常数K。

优选的所述的无流量计快速开环式测量氡析出率的方法，所述无流量参数公式通过以下过程获得：

由于泵的流率较大，测氡仪内的氡浓度与集氡罩内的氡浓度相等，外界环境空气氡浓度非常低，可以近似为0；

集氡罩内氡浓度C_V(t)变化为：

J为被测介质表面氡析出率；S为集氡罩的底面积；V为集氡罩体积；L为泵的流率；λ_eff为有效衰变常数，包括氡的衰变常数λ，集氡罩内氡的泄漏系数λ_leak和反扩散系数λ_b，即λ_eff＝λ+λ_leak+λ_b；t为集氡的时间；

K为比例常数：

初始值C_V(0)为0，式(1)解为式(3)。

优选的所述的无流量计快速开环式测量氡析出率的方法，所述步骤S2中，所述测量具体为：

S21、所述测氡仪测量并输出氡浓度的测量值；

S22、按照时间顺序，生成测量值数列，判断集氡罩内的氡浓度的测量值是否趋于恒定值，若是，则执行步骤S3；若否，则预定时间后执行步骤S21；

在获取所述测量值数列过程中，每执行一次步骤S21为一个周期，所述测量值数列中的每个测量值理解为该测量周期中点的氡浓度。

一种用于所述方法的测量氡析出率装置，包括集氡罩、泵、测氡仪，所述集氡罩的出气口接头与所述泵的进气口连接，所述泵的出气口通过管道与所述测氡仪的进气口连接。

优选的所述的装置，所述开口集氡罩为一个底端开口的矩形容器，所述开口集氡罩上设有进气口接头、出气口接头。

一种氡析出率测量系统，包括测量模块、计算模块；

所述测量模块，包括所述的测量氡析出率装置，用于进行氡浓度测量，生成并输出所述测量值数列；

所述计算模块，用于根据所述测量值数列进行数据拟合，计算所述氡析出率和所述比例常数。

优选的所述的系统，所述测量模块还包括判断单元，所述判断单元用于判断所述测量值数列是否收敛。

相较于现有技术，本发明提供的无流量计快速开环式测量氡析出率的方法及装置和系统，与传统的开环式测量氡析出率的方法相比，去掉流量计进行流率计量后，通过对集氡罩收集室内氡浓度上升曲线数据进行分析，减少了参考变量以及精简的运算公式，并且结果准确，在本领域都使用流量计的前提下是极大进步。

附图说明

图1是本发明提供的无流量计快速开环式测量氡析出率的方法流程图；

图2是本发明提供的实施例2的装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请着重参阅图1，本发明提供无流量计快速开环式测量氡析出率的方法，包括步骤：

S1、前处理：

集氡罩扣在待测介质上，外界空气从所述集氡罩进气口进入与所述集氡罩内的空气混合；具体的，所述待测介质为含有氡的物质；

S2、测量：

使用测量仪测量氡浓度，多次取得测量值，根据时间顺序生成测量值数列；具体的，多次取得测量值的时间点要记录，这样每次测取测量值之间的具体间隔无论是相同还是不同的都是可以列入所述测量值数列；

S3、计算：

将所述测量值数列使用无流量参数公式进行数据拟合，得到氡析出率。

本发明提供的无流量计快速开环式测量氡析出率的方法使用的装置简单，包括集氡罩1、泵2、静电收集测氡仪3，所述集氡罩1的出气口接头12与所述泵2的进气口连接，所述泵2的出气口通过管道与所述测氡仪3的进气口连接。所述装置为在传统的开环式方法的基础上，去除流量计装置，需要的设置更加简单。

在本领域中，开环式测算氡析出率的方法和装置基本固定，本领域的技术人员一直在需求精简装置和算法，但是一直都无法精简算法，本发明技术方案中所述无流量参数公式是要经过长时间的科创才能获得，在本领域中具有极大进步。

作为优选方案，本实施中，所述步骤S1中，所述前处理还包括：

泵以第一预定流速将外界的空气抽入集氡罩，再以第二预定流速送入测氡仪，使得测氡仪内部的氡浓度与集氡罩内的氡浓度平衡。

所述步骤S3中，所述无流量参数公式为：

其中，J为被测介质表面氡析出率；S为集氡罩的底面积；V为集氡罩体积；t为集氡的时间；

每测取一个测量值为一个周期，所述测量值数列中的每个测量值理解为该测量周期中点的氡浓度，利用式(3)对所述测量值数列中的所有测量值进行数据拟合，得到氡析出率J和比例常数K。

所述无流量参数公式通过以下过程获得：

由于泵的流率较大，测氡仪内的氡浓度与集氡罩内的氡浓度相等，外界环境空气氡浓度非常低，可以近似为0；

集氡罩内氡浓度C_V(t)变化为：

J为被测介质表面氡析出率；S为集氡罩的底面积；V为集氡罩体积；L为泵的流率；λ_eff为有效衰变常数，包括氡的衰变常数λ，集氡罩内氡的泄漏系数λ_leak和反扩散系数λ_b，即λ_eff＝λ+λ_leak+λ_b；t为集氡的时间；

K为比例常数：

初始值C_V(0)为0，式(1)解为式(3)。

具体的，式(3)是式(1)结合式(2)进行求解得到，K为比例常数参与计算，在利用所述式(3)对所述测量值数列进行数据拟合，可以简单的计算得到氡析出率J，同时也可以将K计算得到。数据拟合：又称曲线拟合，是一种把现有数据透过数学方法来代入一条数式的表示方式。

作为优选方案，本实施中，所述的无流量计快速开环式测量氡析出率的方法，所述步骤S2中，所述测量具体为：

S21、所述测氡仪测量并输出氡浓度的测量值；

S22、按照时间顺序，生成测量值数列，判断集氡罩内的氡浓度的测量值是否趋于恒定值，若是，则执行步骤S3；若否，则预定时间后执行步骤S21；

在获取所述测量值数列过程中，每执行一次步骤S21为一个周期，所述测量值数列中的每个测量值理解为该测量周期中点的氡浓度。

具体的，所述测量值数列不一定需要测量值趋于恒定值才进行相应的计算步骤，在测量值不趋于恒定值的情况下，将所述测量值数列使用所述无流量参数公式进行数据拟合后也可以得到氡的析出率；而作为优选方案，在所述测量值趋于恒定值后进行数据拟合，则可以提高所述氡的析出率的测算精度。同时，所述预定时间越短，所述析出率的测算精度越高。

作为优选方案，本实施例中，所述测量值所形成的数列为C_V(t₁)、C_V(t₂)、C_V(t₃)……C_V(t_n)；所述测量值趋于恒定值为数列的中的C_V(t_n)接近于某一恒定值，同时可以理解为所述数列收敛于某一恒定值，所述收敛具体为设{x_n}为一个无穷实数数列的集合。如果存在实数a，对于任意正数ε(不论其多么小)，都

使不等式|x_n-a|＜ε在n∈(N，+∞)上恒成立，那么就称常数a是数列{x_n}的极限，或称数列{x_n}收敛于a。

实施例2

本发明还提供一种测量氡析出率装置，包括集氡罩、泵、测氡仪，所述集氡罩的出气口接头与所述泵的进气口连接，所述泵的出气口通过管道与所述测氡仪的进气口连接。

所述开口集氡罩为一个底端开口的矩形容器，所述开口集氡罩上设有进气口接头、出气口接头。

本发明的装置简单，应用方便，使用本装置的计算公式同样较为简单，使用所述的无流量计快速开环式测量氡析出率的方法进行工作，计算快速，装置方便，计算的精度也有较大进步。

实施例3

本发明提供一种氡析出率测量系统(未示图)，包括测量模块、计算模块；

所述测量模块，包括所述的测量氡析出率装置，用于进行氡浓度测量，生成并输出所述测量值数列；

所述计算模块，用于根据所述测量值数列进行数据拟合，计算所述氡析出率和所述比例常数。

作为优选方案，本实施例中，所述测量模块还包括判断单元，所述判断单元用于判断所述测量值数列是否收敛。具体的，所述收敛表示上述实施例中的所述趋于恒定值。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.无流量计快速开环式测量氡析出率的方法，其特征在于，包括步骤：

S1、前处理：

集氡罩扣在待测介质上，外界空气从所述集氡罩进气口进入与所述集氡罩内的空气混合；

S2、测量：

使用测氡仪测量氡浓度，多次取得测量值，根据时间顺序生成测量值数列；

S3、计算：

将所述测量值数列使用无流量参数公式进行数据拟合，得到氡析出率，

所述无流量参数公式为：

其中，C_V(t)为集氡罩内氡浓度，J为被测介质表面氡析出率；S为集氡罩的底面积；V为集氡罩体积；t为集氡的时间，K为比例常数。

2.根据权利要求1所述的无流量计快速开环式测量氡析出率的方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述前处理还包括：

泵以预定流速将外界的空气抽入集氡罩，送入测氡仪，使得测氡仪内部的氡浓度与集氡罩内的氡浓度平衡。

3.根据权利要求1所述的无流量计快速开环式测量氡析出率的方法，其特征在于，所述步骤S3中，每测取一个测量值为一个周期，所述测量值数列中的每个测量值理解为该测量周期中点的氡浓度，利用式(3)对所述测量值数列中的所有测量值进行数据拟合，得到氡析出率J和比例常数K。

4.根据权利要求3所述的无流量计快速开环式测量氡析出率的方法，其特征在于，所述无流量参数公式通过以下过程获得：

由于泵的流率较大，测氡仪内的氡浓度与集氡罩内的氡浓度相等，外界环境空气氡浓度非常低，可以近似为0；

集氡罩内氡浓度C_V(t)变化为：

J为被测介质表面氡析出率；S为集氡罩的底面积；V为集氡罩体积；L为泵的流率；λ_eff为有效衰变常数，包括氡的衰变常数λ，集氡罩内氡的泄漏系数λ_leak和反扩散系数λ_b，即λ_eff＝λ+λ_leak+λ_b；t为集氡的时间；

K为比例常数：

初始值C_V(0)为0，式(1)解为式(3)。

5.根据权利要求3所述的无流量计快速开环式测量氡析出率的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述测量具体为：

S21、所述测氡仪测量并输出氡浓度的测量值；

S22、按照时间顺序，生成测量值数列，判断集氡罩内的氡浓度的测量值是否趋于恒定值，若是，则执行步骤S3；若否，则预定时间后执行步骤S21；

在获取所述测量值数列过程中，每执行一次步骤S21为一个周期，所述测量值数列中的每个测量值理解为该测量周期中点的氡浓度。

6.一种用于权利要求1-5任一所述方法的测量氡析出率装置，其特征在于，包括集氡罩、泵、测氡仪，所述集氡罩的出气口接头与所述泵的进气口连接，所述泵的出气口通过管道与所述测氡仪的进气口连接。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述集氡罩为一个底端开口的矩形容器，所述集氡罩上设有进气口接头、出气口接头。

8.一种氡析出率测量系统，其特征在于，包括测量模块、计算模块；

所述测量模块，包括权利要求6所述的测量氡析出率装置，用于进行氡浓度测量，生成并输出所述测量值数列；

所述计算模块，用于根据所述测量值数列进行数据拟合，计算所述氡析出率和比例常数。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述测量模块还包括判断单元，所述判断单元用于判断所述测量值数列是否收敛。

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