CN111045069B - 一种海水放射性核素检测的数据修正方法 - Google Patents

一种海水放射性核素检测的数据修正方法 Download PDF

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CN111045069B CN201911266096.5A CN201911266096A CN111045069B CN 111045069 B CN111045069 B CN 111045069B CN 201911266096 A CN201911266096 A CN 201911266096A CN 111045069 B CN111045069 B CN 111045069B
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Abstract

本发明公开了一种海水放射性核素检测的数据修正方法，包括以下步骤：对所寻找到的放射性核素的峰，读取该峰的范围内的数据；遍历所述峰的范围内所有数据，对于每个数据，分别遍历该数据前后各11个点，并计算每个点的边缘值；分别计算所述峰的范围内数据点的低频信号值和高频信号值；计算所述峰的范围内所有数据点的修正信号值；把修正后的信号值，与原始数据一一对应，写回到所述峰的范围内。本发明提供的方法，能够解决传感器采集数据过程中海洋环境干扰的造成的信号不准问题，能够准确还原出放射性核素峰的范围内的数据，提高检测计算的准确度。

Description

一种海水放射性核素检测的数据修正方法
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核素检测的数据修正方法。
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、所以海水放射性核素K40元素的寻峰方法，是海洋检测放射性K40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。
中国发明专利CN 201810120685.1公开一种海水放射性检测的自动寻峰方法，该方法通过二阶求导找出预设峰位；再通过高斯拟合，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，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。
中国发明专利申请201910016223.X公开一种海水放射性核素K40元素的寻峰方法，该方法包括：对所有通道的数据进行SK平滑；遍历预设的放射性核素K的可能存在区间范围内所有通道，计算每个通道的计数值分别减去左右各两个通道的计数值的差值，如果两个差值都为正数，则将该通道作为预设峰位；查找原始数据得到峰值，根据高斯拟合公式和峰位、峰值，以及半高宽，分别计算预设峰位的左右边界；分别对比峰到左右边界范围内的原始数据与拟合高斯函数所对应的数据，并计算余弦相似度；找到余弦相似度最大的峰，则判定该峰位为海水放射性核素K40元素的峰。
上述两种放射性核素的寻峰方法，不受累积时间的限制，也不受海洋环境干扰的限制，能够识别出放射性核素的重叠峰，以及自动过滤掉一些明显的假峰，提高寻峰准确度。但是，由于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核素所对应真正的信号值。在放射性核素检测过程中，会出现很多的峰的波动，也有干扰数据引起的误差信号值，使最终寻找到的峰仍然会存在问题，准确度有待进一步提高。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种海水放射性核素检测的数据修正方法，以达到提高计算放射性核素的效率和准确度的目的。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种海水放射性核素检测的数据修正方法，包括以下步骤：
(1)对所寻找到的放射性核素的峰，读取该峰的范围内的数据；
(2)遍历所述峰的范围内所有数据，对于每个数据，分别遍历该数据前后各11个点，并计算每个点的边缘值；
(3)分别计算所述峰的范围内数据点的低频信号值和高频信号值；
(4)计算所述峰的范围内所有数据点的修正信号值；
(5)把修正后的信号值，与原始数据一一对应，写回到所述峰的范围内。
进一步地，步骤(1)中，所述放射性核素峰的范围内的数据，为放射性测量传感器所记录的放射性核素峰的范围内每个通道对应的信号值。
进一步地，所述数据为三个小时内累计的所有数据。
进一步地，所述步骤(2)中，计算每个数据前面11个点，和它本身，以及后面11个点，共23个点的边缘值，所述边缘值的计算函数为：
Bj＝xsize*2-x-2；Bj为第j个点的边缘值；j＝-11～11；xsize为峰范围内数据的总个数；x为i+j；i为所遍历到的放射性核素峰的范围内第i个数据；放射性核素峰的范围内所有数据为C[1]，C[2]，……，C[xsize]；i为1，2，……，xsize。
进一步地，所述步骤(3)中，放射性核素峰的范围内数据点的低频信号值的计算方法为：
遍历从-11到11，计算每个边缘值对应位置的低频信号值，计算函数如下：
Vd[j]＝Dp[j]*C[Bj]；
其中：Vd[j]为第j个低频信号值；Dp[j]为第j个低频系数；
C[Bj]为第j个计算得到的边缘值所对应位置的信号值；
Dp＝{-0.002，-0.003，0.006，0.006，-0.013，-0.012，0.030，0.023，-0.078，-0.035，0.307，0.542，0.307，-0.035，-0.078，0.023，0.030，-0.012，-0.013，0.006，0.006，-0.003，-0.002}；
计算射性核素峰的范围内第i个数据点的低频信号值：
Vd＝Vd[-11]+Vd[-10]+……+Vd[0]+……+Vd[11]。
进一步地，所述步骤(3)中，放射性核素峰的范围内数据点的高频信号值的计算方法为：
遍历从-11到11，计算每个边缘值对应位置的高频信号值，计算函数为：
Vg[j]＝Gp[j]*C[Bj]；
其中：Vg[j]为第j个高频信号值；Gp[j]为第j个高频系数；
C[Bj]为第j个计算得到的每个边缘值对应所对应位置的信号值；
Gp＝{0.002，-0.003，-0.006，0.006，0.013，-0.012，-0.030，0.023，0.078，-0.035，-0.307，0.542，-0.307，-0.035，0.078，0.023，-0.030，-0.012，0.013，0.006，-0.006，-0.003，0.002}；
计算射性核素峰的范围内第i个数据点的高频信号值：
Vg＝Vg[-11]+Vg[-10]+……+Vg[0]+……+Vg[11]。
进一步地，所述步骤(4)中，放射性核素第i个数据的修正信号值，计算公式如下：
V[i]＝Vd*1.2+Vg*0.8；V[i]为第i个数据修正后的数据值，Vd为低频信号值，Vg为高频信号值。
进一步地，所述步骤(5)中，C[i]＝V[i]，i为放射性核素峰的范围内数据所对应的位。
本发明提供的海水放射性核素检测的数据修正方法只针对表面海水(水下1米)累积时间长度为3小时的海水放射性核素K检测数据作实时修正，本发明的方法能够过滤掉海洋环境干扰造成的假峰信号值，使寻找到的峰更加接近真实值，提高了检测的准确度。
附图说明
图1为本发明实施例的海水放射性核素K40元素的数据修正方法流程示意图；
图2为本发明实施例中所有通道的原始能谱数据曲线；
图3为图2中K40峰部分放大的原始能谱数据曲线；
图4为K40峰部分放大的原始能谱数据曲线与修正的能谱数据曲线对比图。
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。
本实施例提供的是海水放射性核素K40元素的数据修正方法，流程如图1所示，具体步骤如下：
S101、读取放射性核素K峰的范围内的数据。
在本实施实例中，所有通道的能谱数据曲线如图2，该数据曲线具有1024个通道，每个通道累积的时间为3个小时。图3所示放大显示峰的那一段数据，根据寻峰方法，找到放射性核素K40的峰的通道区间为491-537共46个数据点。
S102、遍历所有放射性核素K40的峰的范围内所有数据；对于每个数据点，分别遍历该数据前后各11个点，计算每个点的边缘值；在本实施例中，边缘值计算函数为：
Bj＝xsize*2-x-2，Bj为第j个点的边缘值，j＝-11～11；xsize为峰范围内数据点的总个数；x为i+j；i为所遍历到的放射性核素K40峰的范围中第i个数据。本实施例中，xsize＝46。
S103、分别计算放射性核素K40峰的范围内数据点的低频信号值和高频信号值。
在本实施实例中，数据曲线的原始数据为y1，y2，……，y1024，共1024个通道，其中放射性核素K40峰的范围的原始数据分别为y491，y492，y493，……，y536，y537。依次读取出来为C[1]，C[2]，……，C[46]。
计算放射性核素K40峰的范围内数据点的低频信号值的方法为：
遍历从-11到11，这23个点，对应的低频系数Dp乘以边缘值所对应的那一位的信号值。
计算函数如下：
Vd[j]＝Dp[j]*c[B小Vd[j]为第j个低频信号值；Dp[j]为第j个低频系数；C[Bj]为第j个边缘值所对应位置的信号值；
Vd＝Vd[-11]+Vd[-10]+……+Vd[0]+……+Vd[11]；
Vd为23个所得到的低频信号值的总和，就是射性核素K40峰的范围内第i个数据点的低频信号值。
本实施实例以第一个数据点的计算为例：
当j＝-11，边缘值为10，对应原来数据为是500，查找到数据值：222，h2：-0.002000，计算的低频数据值为Vd[j]：-0.444000；从-11，一直计算到11，得到的数据相加得到Vd；
Vd＝130.934000
计算放射性核素K40峰的范围内数据点的高频信号值的方法为：遍历从-11到11，这23个点，对应的高频系数Gp乘以边缘值所对应的那一位的信号值。计算函数如下：
Vg[j]＝Gp[j]*C[Bj]；
其中：Vg[j]为第j个高频信号值；Gp[j]为第j个高频系数；
C[Bj]为第j个计算得到的边缘值对应位置的信号值；
计算射性核素峰的范围内第i个数据点的高频信号值：
Vg＝Vg[-11]+Vg[-10]+……+Vg[0]+……+Vg[11]。
Vg为23个所得到的高频信号值的总和，就是射性核素K峰的范围内数据点第i个数据点的高频信号值。
其中Dp[j]和Gp[j]取值如下：
Dp＝{-0.002，-0.003，0.006，0.006，-0.013，-0.012，0.030，0.023，-0.078，-0.035，0.307，0.542，0.307，-0.035，-0.078，0.023，0.030，-0.012，-0.013，0.006，0.006，-0.003，-0.002}；
Gp＝{0.002，-0.003，-0.006，0.006，0.013，-0.012，-0.030，0.023，0.078，-0.035，-0.307，0.542，-0.307，-0.035，0.078，0.023，-0.030，-0.012，0.013，0.006，-0.006，-0.003，0.002}：
S104、计算放射性核素K40元素该点的修正信号值，计算公式如下：
V[i]＝Vd*1.2+Vg*0.8；V[i]为第i个数据点修正后的数据值，Vd为低频信号值，Vg为高频信号值；本实施实例第491通道为：y：164.517600，原来数据值为：490：138
8105、把修正后的信号值，写回到放射性核素K峰的范围内对应的数据。
在本实施实例中，图4显示修正后的数据和原始数据的对比分析图。
以下是采用本发明的方法对寻找到的峰进行修正的应用实例。
下面是第一个数据点的日志：
J＝-11～11，bj：计算得到的边缘值所在的通到；Data_bj：是边缘值所在通道对应的数据值；h2：修正系数；dp：低频数据值；dpall：低频数据值的累计和的值。
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下面是修正前的原始数据值：冒号前为通道位置：后面的数据为数据值。
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AanlyHe：12/02/2019 16：39：25：522：613
AanlyHe：12/02/2019 16：39：25：523：572
AanlyHe：12/02/2019 16：39：25：524：499
AanlyHe：12/02/2019 16：39：25：525：476
AanlyHe：12/02/2019 16：39：25：526：380
AanlyHe：12/02/2019 16：39：25：527：353
AanlyHe：12/02/2019 16：39：25：528：308
AanlyHe：12/02/2019 16：39：25：529：248
AanlyHe：12/02/2019 16：39：25：530：237
AanlyHe：12/02/2019 16：39：25：531：157
AanlyHe：12/02/2019 16：39：25：532：142
AanlyHe：12/02/2019 16：39：25：533：135
AanlyHe：12/02/2019 16：39：25：534：107
AanlyHe：12/02/2019 16：39：25：535：107
AanlyHe：12/02/2019 16：39：25：536：79
下面为修正后的数据值：
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：490 y：164.517600
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：491 y：153.839200
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：492 y：164.017200
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：493 y：181.421200
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：494 y：190.409200
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：495 y：185.665200
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：496 y：186.828000
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：497 y：192.915600
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：498 y：221.407600
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：499 y：242.262400
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：500 y：255.755600
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：501 y：265.391200
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：502 y：292.796800
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：503 y：323.278800
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：504 y：343.304000
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：505 y：366.074800
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：506 y：399.863600
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：507 y：464.009600
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：508 y：519.021200
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：509 y：561.567600
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：510 y：572.320800
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：511 y：615.212800
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：512 y：642.632800
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：513 y：685.363200
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：514 y：723.931200
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：515 y：795.928000
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：516 y：820.589600
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：517 y：819.139200
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：518 y：810.362000
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：519 y：786.772000
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：520 y：746.202800
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：521 y：725.050400
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：522 y：725.472000
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：523 y：682.942800
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：524 y：619.237600
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：525 y：543.622400
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：526 y：478.236400
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：527 y：414.222800
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：528 y：361.934800
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：529 y：315.159200
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：530 y：258.551600
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：531 y：205.046000
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：532 y：165.028400
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：533 y：152.768000
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：534 y：139.290000
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：535 y：114.647600
AanlyHe：12/02/2019 16：39：38：pos：536 y：100.096000。

Claims (7)

1.一种海水放射性核素检测的数据修正方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对所寻找到的放射性核素的峰，读取该峰的范围内的数据；
(2)遍历所述峰的范围内所有数据，对于每个数据，分别遍历该数据前后各11个点，并计算每个点的边缘值；
(3)分别计算所述峰的范围内数据点的低频信号值和高频信号值；
(4)计算所述峰的范围内所有数据点的修正信号值；放射性核素第i个数据的修正信号值，计算公式如下：
V[i]＝Vd*1.2+Vg*0.8；V[i]为第i个数据修正后的数据值，Vd为低频信号值，Vg为高频信号值；
(5)把修正后的信号值，与原始数据一一对应，写回到所述峰的范围内。
2.根据权利要求1所述的海水放射性核素检测的数据修正方法，其特征在于，步骤(1)中，所述放射性核素峰的范围内的数据，为放射性测量传感器所记录的放射性核素峰的范围内每个通道对应的信号值。
3.根据权利要求2所述的海水放射性核素检测的数据修正方法，其特征在于，所述数据为三个小时内累计的所有数据。
4.根据权利要求1所述的海水放射性核素检测的数据修正方法，其特征在于，所述步骤(2)中，计算每个数据前面11个点，和它本身，以及后面11个点，共23个点的边缘值，所述边缘值的计算函数为：
Bj＝xsize*2-x-2；Bj为第j个点的边缘值；j＝-11～11；xsize为峰范围内数据的总个数；x＝i+j；i为所遍历到的放射性核素峰的范围内第i个数据；放射性核素峰的范围内所有数据为C[1]，C[2]，……，C[xsize]；i为1，2，……，xsize。
5.根据权利要求1所述的海水放射性核素检测的数据修正方法，其特征在于，所述步骤(3)中，放射性核素峰的范围内数据点的低频信号值的计算方法为：
遍历从-11到11，计算每个边缘值对应位置的低频信号值，计算函数如下：
Vd[j]＝Dp[j]*C[Bj]；
其中：Vd[j]为第j个低频信号值；Dp[j]为第j个低频系数；
C[Bj]为第j个计算得到的边缘值所对应位置的信号值；
Dp＝{-0.002，-0.003，0.006，0.006，-0.013，-0.012，0.030，0.023，-0.078，-0.035，0.307，0.542，0.307，-0.035，-0.078，0.023，0.030，-0.012，-0.013，0.006，0.006，-0.003，-0.002}；
计算射性核素峰的范围内第i个数据点的低频信号值：
Vd＝Vd[-11]+Vd[-10]+……+Vd[0]+……+Vd[11]。
6.根据权利要求5所述的一种海水放射性核素检测的数据修正方法，其特征在于，所述步骤(3)中，放射性核素峰的范围内数据点的高频信号值的计算方法为：
遍历从-11到11，计算每个边缘值对应位置的高频信号值，计算函数为：
Vg[j]＝Gp[j]*C[Bj]；
其中：Vg[j]为第j个高频信号值；Gp[j]为第j个高频系数；
C[Bj]为第j个计算得到的边缘值对应位置的信号值；
Gp＝{0.002，-0.003，-0.006，0.006，0.013，-0.012，-0.030，0.023，0.078，-0.035，-0.307，0.542，-0.307，-0.035，0.078，0.023，-0.030，-0.012，0.013，0.006，-0.006，-0.003，0.002}；计算射性核素峰的范围内第i个数据点的高频信号值：
Vg＝Vg[-11]+Vg[-10]+……+Vg[0]+……+Vg[11]。
7.根据权利要求6所述的海水放射性核素检测的数据修正方法，其特征在于，所述步骤(5)中，C[i]＝V[i]，i为放射性核素峰的范围内数据所对应的位置。
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