CN110531401A - 核辐射探测器及核辐射探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核辐射探测器及核辐射探测方法。其中，核辐射探测器包括设置在核辐射环境中的探头和设置在辐射场外的主控制器。探头包括辐射信息采集模块和数字信号处理模块；辐射信息采集模块利用有源像素传感器采集核辐射环境的核辐射信息；数字信号处理模块对每一个积分周期内有源像素传感器的每个像素单元所获取的辐射响应信号进行统计和预处理；主控制器对数字信号处理模块输出数据进行处理和分析得到核辐射环境的探测结果，并向探头发送操作指令和参数调节指令。本申请技术方案实现了快速、精确地宽量程核辐射探测，系统稳定性强且环境适应性强，可满足复杂强辐射应用环境的辐射信息探测需求。

Description

核辐射探测器及核辐射探测方法

技术领域

本发明涉及核辐射探测技术领域，特别是涉及一种核辐射探测器及核辐射探测方法。

背景技术

核辐射为指在各种核跃迁中，从原子核中释放出来的辐射，例如γ辐射、中子辐射、α辐射等。核辐射探测的原理为利用带电粒子在物质中对物质原子产生的电离和激发效应或快速轻带粒子穿过物质时的电磁效应。核辐射探测器即是基于核辐射探测原理和核电子学线路处理制备、用于探测核辐射信息的仪器，核电子学线路处理例如放大、成型、甄别、变换、分析等；核辐射探测器输出信息可为与被探测的核辐射强度成正比的电信息，或是每个核辐射事件的能量。

核辐射探测中，宽量程和高上限的快速、准确测量为γ射线辐射探测的一大难点。目前通常使用化学剂量计或剂量片对例如γ射线辐照室、放射源储存库等强辐射环境进行测量，化学剂量计或剂量片通过测量辐照总剂量除以辐照时间获得瞬时剂量率，这种方法测量效率低，精度较差，受环境影响和干扰较大。此外，在核事故应急等突发性强辐射位置环境的应用时，往往需要依赖宽量程、快速响应的核辐射探测器来有效地获得核事故环境辐射场情况，以此制定应急策略。而化学剂量计或剂量片俨然无法满足这种应用场景对核辐射信息测量需求。

发明内容

本公开提供了一种核辐射探测器、装置、设备及计算机可读存储介质，实现了快速、精确地宽量程核辐射探测，系统稳定性强且环境适应性强，可满足复杂强辐射应用环境的辐射信息探测需求。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种核辐射探测器，包括设置在核辐射环境中的探头和设置在辐射场外的主控制器；

所述探头包括辐射信息采集模块和数字信号处理模块；所述辐射信息采集模块用于利用有源像素传感器采集所述核辐射环境的核辐射信息；所述数字信号处理模块用于对每一个积分周期内所述有源像素传感器的每个像素单元所获取的辐射响应信号进行统计和预处理；

所述主控制器用于对所述数字信号处理模块输出数据进行处理和分析得到所述核辐射环境的探测结果，并向所述探头发送操作指令和参数调节指令。

可选的，所述数字信号处理模块包括：

初始设置子模块，用于预先为所述有源像素传感器设置初始积分时间；

统计平均值计算子模块，用于去除所述有源像素传感器各像元的数字信号矩阵数据中小于第一阈值的数字信号量后，计算当前积分周期内的各像元的数字信号矩阵数据的统计平均值；

积分时间自适应调整子模块，用于若所述统计平均值满足预设积分时间调整范围，则自动对所述有源像素传感器的积分时间进行调整；

数据输出子模块，用于当所述统计平均值不满足预设积分时间调整范围，若所述统计平均值不大于第二阈值，则根据第三阈值对各像元的数字信号矩阵数据进行二值化处理，并计算所述当前积分周期内二值化后的各数字信号矩阵数据和以作为所述当前积分周期的输出数据；若所述统计平均值大于所述第二阈值，则计算所述当前积分周期内各数字信号矩阵数据的平均值作为所述当前积分周期的输出数据。

可选的，所述积分时间自适应调整子模块包括：

增加积分时间单元，用于若所述统计平均值不大于最小阈值，则按照预设步长增加所述有源像素传感器的积分时间；

减少积分时间单元，用于若所述统计平均值不小于最大阈值，则按照预设步长减小所述有源像素传感器的积分时间。

可选的，所述主控制器包括：

数据统计模块，用于若所述统计平均值不大于第二阈值，则计算m个积分周期内二值化后的各数字信号矩阵数据的统计和；若所述统计平均值大于所述第二阈值，则计算n个积分周期内各数字信号矩阵数据的第二统计平均值；

辐射场剂量值计算模块，用于若所述统计平均值不大于所述第二阈值，则根据所述统计和、当前积分时间和辐射剂量率的线性关系计算所述当前积分时间的辐射场剂量值；若所述统计平均值大于所述第二阈值，则根据所述第二统计平均值、当前积分时间和辐射剂量率的线性关系计算所述当前积分时间的辐射场剂量值；

探测误差计算模块，用于将s个不同积分时间的辐射场剂量值的误差值作为探测误差；

校验模块，用于若所述探测误差不满足预设校验条件，则对积分周期数量值和所述第三阈值进行调整，直至所述探测误差满足预设校验条件；

探测结果输出模块，用于若所述探测误差满足预设校验条件，则输出探测结果。

可选的，所述辐射信息采集模块包括有源像素传感器、设置在所述有源像素传感器前的遮光膜和将所述有源像素传感器采集数据传输给所述数字信号处理模块的信号发送端口；所述遮光膜用于对所述有源像素传感器进行遮光处理。

可选的，所述数字信号处理模块包括信号接收端口、通讯模块和信号处理器；所述信号接收端口和所述信号发送端口相连，所述通讯模块用于将所述数字信号处理模块输出数据传输至所述主控制器；且所述数字信号处理模块和所述辐射信息采集模块以卡扣方式连接。

可选的，所述数字信号处理模块还包括设置在所述数字信号处理模块外围的金属屏蔽层，以屏蔽核辐射。

可选的，所述核辐射探测器的探测流量程为500μSv/h～1000Sv/h。

可选的，所述主控制器还包括信息显示模块，所述信息显示模块用于显示核辐射探测器状态、探测精度、探测结果以及当前探测器参数值。

本发明实施例另一方面提供了一种核辐射探测方法，包括：

获取对有源像素传感器的每一个积分周期内的各像素单元的辐射响应信号按照预设数据预处理方法进行处理后的数据结果；

对所述数据结果进行分析得到核辐射环境的探测结果。

本申请提供的技术方案的优点在于，利用有源像素传感器与和电磁波如γ射线的核辐射反应原理采集辐射响应信号，利用数字信号处理模块在辐射场内对有源像素传感器所采集的数据进行处理和分析，最后利用辐射场外的主控制器进一步分析处理数据处理结果得到辐射场探测结果，实现了快速、精确地宽量程核辐射探测。由于有源像素传感器具有大量的独立像素单元，积分时间短，采样率高，能够实现快速精确探测辐射响应信号，有利于提高核辐射探测器的探测准确度；探头耐辐射性能强，抗外界干扰性能好，且基于模块化设计，能够自动检测辐射损伤情况，有效提升探测器的稳定性和可靠性，环境适应性强，特别是对复杂强辐射环境的应用环境；此外，利用数字信号处理模块对辐射响应信号进行预处理，可有效提升主控制器数据处理效率和计算精度，可满足强辐射、宽量程、高效率的探测需求。

此外，本发明实施例还针对核辐射探测器提供了相应的实现方法，进一步使得所述装置更具有可行性，所述方法具有相应的优点。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或相关技术的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的核辐射探测器的一种具体实施方式结构图；

图2a为本发明实施例提供的辐射信息采集模块的一种实施方式的结构示意图；

图2b为本发明实施例提供的数字信号处理模块的一种实施方式的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的主控制器的显示页面示意图；

图4为本发明实施例提供的一种数字信号处理模块的数据处理流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种主控制器的数据处理流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种核辐射探测方法的流程示意图；

图7为本发明实施例提供的不同积分时间有源像素传感器阵列各像素输出信号统计分布曲线示意图；

图8为本发明实施例提供的不同γ射线辐射剂量率条件下有源像素传感器阵列各像素输出信号统计分布曲线示意图；

图9为本发明实施例提供的不同能量γ射线辐射条件下像素输出信号统计值与辐射剂量率线性关系及拟合曲线示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

在介绍了本发明实施例的技术方案后，下面详细的说明本申请的各种非限制性实施方式。

首先，请参阅图1，图1为本申请提供的核辐射探测器在一种具体实施方式下的结构框架图，本发明实施例可包括下述内容：

核辐射探测器可包括设置在核辐射环境中的探头1和设置在辐射场外的主控制器2。探头1可包括辐射信息采集模块11和数字信号处理模块12，辐射信息采集模块11与数字信号处理模块12相连，主控制器2与数字信号处理模块12相连以进行数据传输。其中，辐射信息采集模块11与数字信号处理模块12之间的数据通信可为有线通讯，也可为无线通讯，主控制器2和探头1之间可以通过有线通讯也可通过无线通讯进行数据传输，这均不影响本申请的实现。

其中，辐射信息采集模块11可用于利用有源像素传感器采集核辐射环境的核辐射信息，核辐射信息可用于表征辐射场放射性水平；有源像素传感器可为现有任何一种商用传感器，例如手机或相机的光学传感器，本申请对此不做任何限定。辐射信息采集模块11可对任何一种辐射环境进行信息采集，例如γ射线辐射环境，有源像素传感器与γ射线发生的电离辐射反应所产生的辐射响应信号来探测和表征辐射场放射性水平。数字信号处理模块12用于对每一个积分周期内有源像素传感器的每个像素单元所获取的辐射响应信号进行统计和预处理，得到数据处理结果，数据统计和预处理可通过DSP处理器来实现。数字信号处理模块12还用于对探头参数的设置，例如有源像素传感器的积分时间。

在本申请中，主控制器2可为任何一台主机、服务器等独立设备，也可为安装客户端软件的PC客户端，例如笔记本电脑、台式电脑、平板等。客户端软件即是利用代码设计的可以实现主控制器2相应功能的应用程序。主控制器2具体可用于对数字信号处理模块输出数据进行处理和分析得到核辐射环境的探测结果，并向探头发送操作指令和参数调节指令，例如辐射信息采集指令，有源像素传感器积分时间调整指令等等。对应主控制器2用于对探头输出数据进行处理和分析，给探头发布指令或调节设置参数，以及输出探测结果，相应的，可为主控制器2设置包含数据接收及指令发布的数据传输端口，参数控制与调节按钮，数据输出窗口以及数据显示页面。主控制器2可采用任何一种相关技术根据辐射环境中采集的辐射信息计算得到探测结果，具体计算过程可参阅相关技术的记载，此处，便不再赘述。

在本发明实施例提供的技术方案中，利用有源像素传感器与和电磁波如γ射线的核辐射反应原理采集辐射响应信号，利用数字信号处理模块在辐射场内对有源像素传感器所采集的数据进行处理和分析，最后利用辐射场外的主控制器进一步分析处理数据处理结果得到辐射场探测结果，实现了快速、精确地宽量程核辐射探测。由于有源像素传感器具有大量的独立像素单元，积分时间短，采样率高，能够实现快速精确探测辐射响应信号，有利于提高核辐射探测器的探测准确度；探头耐辐射性能强，抗外界干扰性能好，且基于模块化设计，能够自动检测辐射损伤情况，有效提升探测器的稳定性和可靠性，环境适应性强，特别是对复杂强辐射环境的应用环境；此外，利用数字信号处理模块对辐射响应信号进行预处理，可有效提升主控制器数据处理效率和计算精度，可满足强辐射、宽量程、高效率的探测需求。

作为一种可选的实施方式，请参阅图2所示，图2a为辐射信息采集模块的一种实施方式的结构示意图，图2b为数字信号处理模块的一种实施方式的结构示意图。为了提高有源像素传感器的信息采集精度，还可在有源像素传感器前设置遮光膜，用于对有源像素传感器进行遮光处理，并且作为探头1获取辐射响应信号，例如黑色塑料薄膜增光膜。相应的，辐射信息采集模块11可包括有源像素传感器、设置在有源像素传感器前的遮光膜、将有源像素传感器采集数据传输给数字信号处理模块的信号发送端口以及必要的外围电路。在辐射信息采集模块11设置信号发送端口的基础上，数字信号处理模块12可包括信号接收端口、通讯模块和信号处理器；信号接收端口和信号发送端口相连，通讯模块用于将数字信号处理模块12输出数据传输至主控制器2中，通讯模块可以通过有线和/或无线方式向主控制器2传输数据并接收主控制器2发送的指令。为了提高整个探头1的抗外界干扰性能，提高处理芯片寿命和可靠性，数字信号处理模块12还可进一步设置金属屏蔽层，例如钨屏蔽层，金属屏蔽层可设置数字信号处理模块12外围，以将整个数字信号处理模块12包裹起来。可选的，数字信号处理模块12和辐射信息采集模块11可采用卡扣方式连接，且探头1可设置任何一种材质的外壳，例如可为铝合金外壳。

可选的，主控制器2还可包括信息显示模块，信息显示模块用于显示核辐射探测器状态、探测精度、探测结果以及当前探测器参数值。信息显示模块可以图3所述的显示页面展示给用户，显示页面分为三部分，第一部分用于显示核辐射探测器状态、探测精度(探测误差值)、探测结果(剂量率)；第二部分用于显示当前探测器参数值如积分时间、各阈值，第三部分用于展示参数调节或控制功能按钮，例如参数值的增大按钮、减小按钮、确定按钮、取消按钮等。

作为一种优选的实施方式，数字信号处理模块12在对有源像素传感器输出的数据进行统计和预处理时可由下述功能模块来实现，数字信号处理模块12的芯片执行的数据处理流程可参阅图3所示，相对应的数字信号处理模块12可包括：

初始设置子模块，用于预先为有源像素传感器设置初始积分时间，以避免数据处理系统死机或损坏，有源像素传感器的初始积分时间例如可设置为1/1000s。有源像素传感器可输出各像元的8bit数字信号矩阵数据，并由数字信号处理模块12芯片进行预处理分析。

统计平均值计算子模块，用于去除有源像素传感器各像元的数字信号矩阵数据中小于第一阈值的数字信号量后，计算当前积分周期内的各像元的数字信号矩阵数据的统计平均值。在利用该芯片对各像元的数字信号矩阵数据进行处理，可先设置阈值Th₁，忽略小于Th₁的数字信号量，Th₁可根据传感器工艺参数存在差异，由试验测试分析获得。

积分时间自适应调整子模块，用于若统计平均值满足预设积分时间调整范围，则自动对有源像素传感器的积分时间进行调整。可选的，积分时间自适应调整子模块可包括增加积分时间单元和减少积分时间单元，增加积分时间单元用于若所述统计平均值不大于最小阈值，则按照预设步长增加所述有源像素传感器的积分时间；减少积分时间单元用于若所述统计平均值不小于最大阈值，则按照预设步长减小所述有源像素传感器的积分时间。举例来说，当前积分周期内数字信号矩阵数据的统计平均值S_Avg，当S_Avg≤Th_min时，认为积分时间过小，则增大上述步骤中所设置的积分时间；当S_Avg≥Th_max时，认为积分时间过大，则减小上述步骤中所设置的积分时间；当Th_min＜S_Avg＜Th_max时，认为当前所设置积分时间合理。Th_min和Th_max可根据传感器工艺参数存在差异，由试验测试分析获得。

数据输出子模块，用于当统计平均值不满足预设积分时间调整范围，若统计平均值不大于第二阈值，则根据第三阈值对各像元的数字信号矩阵数据进行二值化处理，并计算当前积分周期内二值化后的各数字信号矩阵数据和以作为当前积分周期的输出数据；若统计平均值大于第二阈值，则计算当前积分周期内各数字信号矩阵数据的平均值作为当前积分周期的输出数据。阈值Th₂和Th₃可根据传感器工艺参数存在差异，由试验测试分析获得。举例来说，当S_Avg≤Th₂时，对数字信号矩阵数据各元素I(i，j)进行二值化处理，且当I(i，j)≤Th₃时，I(i，j)＝0，I(i，j)＞Th₃时，I(i，j)＝1，并计算当前第i个积分周期内二值化后的矩阵数据的统计之和；当S_Avg＞Th₂时，计算当前第i个积分周期内矩阵数据的统计平均值。一个积分时间可包括多个积分周期，按照上述步骤对每个积分周期的数据进行处理，并将同一个积分时间内的所有积分周期的输出数据统计和或统计平均值作为当前积分时间的输出数据。当满足所需采集并处理的积分周期数量后，改变积分时间，进行第i+1个积分时间的数据采集和预处理。此时，当第i个积分时间条件下S_Avg接近Th_min时，在第i个积分时间基础上增大积分时间作为第i+1的积分时间；当第i个积分时间条件下S_Avg接近Th_max时，在第i个积分时间基础上减小积分时间作为第i+1的积分时间。

由上可知，本发明实施例的数字信号处理模块12的数据处理算法简洁，数字信号处理芯片负荷小，运算速度快，有利于提升整个探测器的探测效率。

作为另一种可选的实施方式，主控制器2在对探头1输出的数据进行分析和处理得到探测结果可由下述功能模块来实现，主控制器2执行数据处理流程可参阅图4所示，相对应的主控制器2可包括：

数据统计模块，用于若统计平均值不大于第二阈值，则计算m个积分周期内二值化后的各数字信号矩阵数据的统计和；若统计平均值大于第二阈值，则计算n个积分周期内各数字信号矩阵数据的第二统计平均值。其中，参数m和n与传感器工艺参数相关，具体值可由试验测试分析获得。

辐射场剂量值计算模块，用于若统计平均值不大于第二阈值，则根据统计和、当前积分时间和辐射剂量率的线性关系计算当前积分时间的辐射场剂量值；若统计平均值大于第二阈值，则根据第二统计平均值、当前积分时间和辐射剂量率的线性关系计算当前积分时间的辐射场剂量值。其中，线性关系可由辐射探测器刻度获得。

探测误差计算模块，用于将s个不同积分时间的辐射场剂量值的误差值作为探测误差。s可为任何不小于2的任何值，本申请对此不做任何限定，例如s＝3。当同一辐射条件下，即探测环境和位置不变时，计算得到的辐射场剂量率值小于3个时，重复上述步骤直到得到满足条件的3个积分时间下的辐射场剂量率值DR₁、DR₂和DR₃。计算不同积分时间τ1、τ2和τ3条件辐射场剂量率DR₁、DR₂和DR₃的误差作为探测误差。

校验模块，用于若探测误差不满足预设校验条件，则对积分周期数量值(参数m和n值)和第三阈值进行调整，直至探测误差满足预设校验条件。本领域技术人员可根据实际应用场景确定校验条件，本申请对此不做任何限定。

探测结果输出模块，用于若探测误差满足预设校验条件，则输出探测结果。

本申请按照上述技术方案经多次实验，计算核辐射探测器的探测流量程可为500μSv/h～1000Sv/h，实现高精度、宽量程测量，例如600μSv/h、650μSv/h、700μSv/h、880μSv/h、900μSv/h等。

本发明实施例还针对核辐射探测器提供了相应的实现方法，进一步使得所述装置更具有可行性。下面对本发明实施例提供的核辐射探测方法进行介绍，下文描述的核辐射探测器方法与上文描述的核辐射探测器可相互对应参照。

参见图6，图6为本发明实施例提供的一种核辐射探测器的流程示意图，例如可应用于对γ射线辐射探测，本发明实施例可包括以下内容：

S601：获取对有源像素传感器的每一个积分周期内的各像素单元的辐射响应信号按照预设数据预处理方法进行处理后的数据结果。

S602：对数据结果进行分析得到核辐射环境的探测结果。

可选的，预设数据预处理方法可为：

a、预先为有源像素传感器设置初始积分时间。

b、去除有源像素传感器各像元的数字信号矩阵数据中小于第一阈值的数字信号量后，计算当前积分周期内的各像元的数字信号矩阵数据的统计平均值。

c、若统计平均值满足预设积分时间调整范围，则自动对有源像素传感器的积分时间进行调整；若统计平均值不大于最小阈值，则按照预设步长增加有源像素传感器的积分时间；若统计平均值不小于最大阈值，则按照预设步长减小有源像素传感器的积分时间，预设步长例如可为1。不同积分时间有源像素传感器阵列各像素输出信号统计分布曲线可如图7所示。

d、当统计平均值不满足预设积分时间调整范围，若统计平均值不大于第二阈值，则根据第三阈值对各像元的数字信号矩阵数据进行二值化处理，并计算当前积分周期内二值化后的各数字信号矩阵数据和以作为当前积分周期的输出数据；若统计平均值大于第二阈值，则计算当前积分周期内各数字信号矩阵数据的平均值作为当前积分周期的输出数据。

作为一种可选的实施方式，S602的实现过程可如下所示：

1、若统计平均值不大于第二阈值，则计算m个积分周期内二值化后的各数字信号矩阵数据的统计和；若统计平均值大于第二阈值，则计算n个积分周期内各数字信号矩阵数据的第二统计平均值。

2、若统计平均值不大于第二阈值，则根据统计和、当前积分时间和辐射剂量率的线性关系计算当前积分时间的辐射场剂量值；若统计平均值大于第二阈值，则根据第二统计平均值、当前积分时间和辐射剂量率的线性关系计算当前积分时间的辐射场剂量值。不同γ射线辐射剂量率条件下有源像素传感器阵列各像素输出信号统计分布曲线可如图8所示，不同能量γ射线辐射条件下像素输出信号统计值与辐射剂量率线性关系及拟合曲线可如图9所示。

3、将s个不同积分时间的辐射场剂量值的误差值作为探测误差。

4、若探测误差不满足预设校验条件，则对积分周期数量值和第三阈值进行调整，直至探测误差满足预设校验条件。

5、若探测误差满足预设校验条件，则输出探测结果。

上述装置内的各单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明实施例基于同一构思，具体内容可参见上述本实施例中的叙述，此处，便不再赘述。

由上可知，本发明实施例实现了快速、精确地宽量程核辐射探测，系统稳定性强且环境适应性强，可满足复杂强辐射应用环境的辐射信息探测需求。

本发明实施例还提供了一种核辐射探测设备，具体可包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序以实现如上任意一实施例所述核辐射探测的步骤。

本发明实施例所述核辐射探测设备的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述实施例的相关描述，此处不再赘述。

由上可知，本发明实施例实现了快速、精确地宽量程核辐射探测，系统稳定性强且环境适应性强，可满足复杂强辐射应用环境的辐射信息探测需求。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有核辐射探测程序，所述核辐射探测程序被处理器执行时如上任意一实施例所述核辐射探测方法的步骤。该存储介质可以为U盘、移动硬盘、只读存储器、随机存取存储器、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例所述计算机可读存储介质的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

由上可知，本发明实施例实现了快速、精确地宽量程核辐射探测，系统稳定性强且环境适应性强，可满足复杂强辐射应用环境的辐射信息探测需求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的一种核辐射探测器及核辐射探测方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本公开进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本公开权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种核辐射探测器，其特征在于，包括设置在核辐射环境中的探头和设置在辐射场外的主控制器；

所述探头包括辐射信息采集模块和数字信号处理模块；所述辐射信息采集模块用于利用有源像素传感器采集所述核辐射环境的核辐射信息；所述数字信号处理模块用于对每一个积分周期内所述有源像素传感器的每个像素单元所获取的辐射响应信号进行统计和预处理；

所述主控制器用于对所述数字信号处理模块输出数据进行处理和分析得到所述核辐射环境的探测结果，并向所述探头发送操作指令和参数调节指令。

2.根据权利要求1所述的核辐射探测器，其特征在于，所述数字信号处理模块包括：

初始设置子模块，用于预先为所述有源像素传感器设置初始积分时间；

统计平均值计算子模块，用于去除所述有源像素传感器各像元的数字信号矩阵数据中小于第一阈值的数字信号量后，计算当前积分周期内的各像元的数字信号矩阵数据的统计平均值；

积分时间自适应调整子模块，用于若所述统计平均值满足预设积分时间调整范围，则自动对所述有源像素传感器的积分时间进行调整；

数据输出子模块，用于当所述统计平均值不满足预设积分时间调整范围，若所述统计平均值不大于第二阈值，则根据第三阈值对各像元的数字信号矩阵数据进行二值化处理，并计算所述当前积分周期内二值化后的各数字信号矩阵数据和以作为所述当前积分周期的输出数据；若所述统计平均值大于所述第二阈值，则计算所述当前积分周期内各数字信号矩阵数据的平均值作为所述当前积分周期的输出数据。

3.根据权利要求2所述的核辐射探测器，其特征在于，所述积分时间自适应调整子模块包括：

增加积分时间单元，用于若所述统计平均值不大于最小阈值，则按照预设步长增加所述有源像素传感器的积分时间；

减少积分时间单元，用于若所述统计平均值不小于最大阈值，则按照预设步长减小所述有源像素传感器的积分时间。

4.根据权利要求2所述的核辐射探测器，其特征在于，所述主控制器包括：

数据统计模块，用于若所述统计平均值不大于第二阈值，则计算m个积分周期内二值化后的各数字信号矩阵数据的统计和；若所述统计平均值大于所述第二阈值，则计算n个积分周期内各数字信号矩阵数据的第二统计平均值；

辐射场剂量值计算模块，用于若所述统计平均值不大于所述第二阈值，则根据所述统计和、当前积分时间和辐射剂量率的线性关系计算所述当前积分时间的辐射场剂量值；若所述统计平均值大于所述第二阈值，则根据所述第二统计平均值、当前积分时间和辐射剂量率的线性关系计算所述当前积分时间的辐射场剂量值；

探测误差计算模块，用于将s个不同积分时间的辐射场剂量值的误差值作为探测误差；

校验模块，用于若所述探测误差不满足预设校验条件，则对积分周期数量值和所述第三阈值进行调整，直至所述探测误差满足预设校验条件；

探测结果输出模块，用于若所述探测误差满足预设校验条件，则输出探测结果。

5.根据权利要求1所述的核辐射探测器，其特征在于，所述辐射信息采集模块包括有源像素传感器、设置在所述有源像素传感器前的遮光膜和将所述有源像素传感器采集数据传输给所述数字信号处理模块的信号发送端口；所述遮光膜用于对所述有源像素传感器进行遮光处理。

6.根据权利要求5所述的核辐射探测器，其特征在于，所述数字信号处理模块包括信号接收端口、通讯模块和信号处理器；所述信号接收端口和所述信号发送端口相连，所述通讯模块用于将所述数字信号处理模块输出数据传输至所述主控制器；且所述数字信号处理模块和所述辐射信息采集模块以卡扣方式连接。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的核辐射探测器，其特征在于，所述数字信号处理模块还包括设置在所述数字信号处理模块外围的金属屏蔽层，以屏蔽核辐射。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的核辐射探测器，其特征在于，所述核辐射探测器的探测流量程为500μSv/h～1000Sv/h。

9.根据权利要求8所述的核辐射探测器，其特征在于，所述主控制器还包括信息显示模块，所述信息显示模块用于显示核辐射探测器状态、探测精度、探测结果以及当前探测器参数值。

10.一种核辐射探测方法，其特征在于，包括：

获取对有源像素传感器的每一个积分周期内的各像素单元的辐射响应信号按照预设数据预处理方法进行处理后的数据结果；

对所述数据结果进行分析得到核辐射环境的探测结果。