CN1175281C - 信号操控及处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种事件监测系统，尤其是该事件是中子或者来自放射性材料的其它辐射。该事件监测系统包括多个检测器单元，至少一个检测器单元包括用于检测事件的检测器和用于放大由检测器产生信号的放大器，信号处理器，该信号处理器接收来自检测器单元的放大的信号，用于添加来自原始信号检测器单元的指示给信号的添加器，和在指示添加后组合这些信号的组合器；用于传送组合的信号从该信号处理器到信号处理器的串行连接，时间打标器，它用于施加由检测器单元产生信号的时间指示到该信号，以及利用软件来处理信号以便在它们描绘的信号或事件上产生信息的计算机，包括利用事件和检测器单元具有信号指示的信号处理。

Description

信号操控及处理系统

技术领域

本发明涉及信号操控和处理，但不局限于用于操控和处理由辐射监视系统产生的信号系统。

背景技术

各种各样的辐射监视系统被认为都有很大的用途范围。这些系统包含用于检测阿尔法辐射，贝塔辐射，伽码辐射或者中子辐射等的系统。例如，检测可以由辐射形式和检测器的相互作用直接地实现，或者，例如通过辐射形式的副产品和检测器相互作用间接地实现。

由于每个仪器检测不同的辐射，所以每个仪器的目的不同，要配置每个仪器处于环境的不同以及每个仪器工作的方式不同，现有仪器的应用是特定设计的，以及具有的内部结构和工作方式也是特殊的。

另外，当使这些仪器用于辐射监测或其它潜在的恶劣环境监测时，现有的系统总是寻找最小量的设备或接近恶劣环境，而且尽可能将设备从恶劣的环境迁移到更方便的场所。因此，当产生信号的检测器单元可以处在靠近恶劣的环境时，而信号操控装置，如放大和识别单元，以及处理装置，如计数器，数据处理器和结果显示单元等都尽可能地远离检测器的恶劣环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合各种不同辐射类型检测和/或各种不同状况下辐射的监测系统。本发明的另一目的是降低成本和仪器设计的专用程度。

根据本发明的第一方面，一种事件监测系统，其中，事件是放射性材料辐射的结果，事件监测系统包括：

多个用于事件的检测器单元，响应检测器检测的事件，每个检测器单元产生输出信号；

信号操控器，用于接收检测器单元的信号输出，并产生信号操控器的输出；

信号处理器，用于接收信号操控器的信号输出，信号处理器处理信号操控器的信号输出，并产生被监控事件特征的输出指示，其特征在于：

信号操控器包括地址指示增加器，用于将原始输出信号的检测单元的地址指示添加到检测器单元的信号输出，并组合形成信号操控器信号输出的信号。

根据本发明的第二方面，提供一个事件监测系统，该事件监测系统包括：

多个用于事件的检测器单元，每个检测器单元产生一个响应由检测器检测事件的输出信号；

信号操控器，它接收检测器单元的输出信号作为输入信号而且产生信号操控器的输出信号；以及

信号处理器，它接收信号处理器的输出信号作为输入信号，该信号处理器处理信号并且产生一个表示被监视事件特性的输出；

其中，信号处理器包含一个将来自原始输出信号检测器单元的指示添加到检测器单元的信号输出的指示加法器，该组合的信号形成信号操控器的信号输出。

在这种方法中，从信号操控装置/信号操控器输出的信号可以组合或者其它的操控和处理，同时保持检测器单元产生的信号识别可能性。

一个或多个检测器单元可以包括一个事件检测器，该事件检测器能够产生响应事件的电输出，该检测器单元还包括能够放大检测器输出的信号放大器，放大的输出信号形成检测器单元的输出。

该事件最好是一种和辐射相关类型的辐射。

检测器单元的输出可以是模拟信号。

信号放大器最好提供在紧靠检测器附近以便形成检测器单元。在它们两个之间，紧密的靠近可以采用一种连接，例如电子导体连接，连接的长度小于1米，最好小于50厘米，理想的连接小于15厘米，尤其是，该连接不是超级-屏蔽。使用的超级-屏蔽连接可以采用15厘米或更小的连接长度。放大器最好安装在检测器上以便形成检测器单元。安装可以通过在检测器上螺纹部分和相应的放大器上的螺纹部分来完成。

每个检测器最好装备有它自己的放大器。

放大器最好有一个或多个，尤其是用于信号输出的连接器、用于从检测器接收信号输入的连接器、用于接收低压功率输入的连接器、用于接收高压功率输入的连接器。在一个实施例中，信号的输入提供在放大器的一端，利用信号输出，低电压输入和高电压输入提供在该放大器的相对一端。

放大器可以通过电连接器连接到用于事件监测系统的其他的元件。放大器最好也连接到信号操控装置。连接器最好是通过螺纹连接附加在放大器上，放大器上的螺纹对应于电连接器上的螺纹。最好提供电子信号连接器，最好具有用于传送信号输出、低电压功率输入和高电压功率输入的装置。电连接器可以是一种多-芯电缆。

最好所有的检测器单元，一或多个可以装备有信号分路能力和/或并行输出和/或输入。这些输出可以被用于监测检测器单元的工作。为了系统诊断的目的和/或为了安全的验证和/或鉴定的目的和/或为了连接到其他的事件监测系统或部分。可以提供一个或多个并行输入以接收检测器类型信号，不同于检测器产生的和/或接收可能提供其它形式的测试信号。

可以是检测器检测的事件包含一个或多个阿尔法粒子，贝塔粒子，伽码射线，中子，X-射线，裂变的碎片，光子或离子。在此所提的光子或离子是由一个或多个阿尔法粒子、贝塔粒子、伽码射线，中子或裂变碎片而产生的事件。

对于阿尔法检测，该检测器可以是表面栅栏检测器或者盖氏计数器，尤其是在此期望的是直接检测，或者是离子检测器，该离子检测器检测由阿尔法粒子通道引起的离子事件。

对于贝塔检测，该检测器可以是一个离子室或者盖氏计数器，尤其是在此期望的是直接检测，或者一个离子检测器，该离子检测器检测由贝塔粒子通道引起的离子事件。

对于伽码检测，该检测器最好是一个闪烁检测器或者半导体检测器。

对于中子检测，该检测器最好是一个³He或者BF₃类型检测器。

检测器单元包括用于连接检测器单元到信号操控装置的电连接。电连接可以是多-芯电缆。电缆可以超过25米，超过50米或者超过100米长。这是能够达到的，对于信号通过干扰没有问题。尤其是所提的连接不需要使用超-屏蔽电缆和/或超-屏蔽连接。

监测系统可以包含10个甚至几百个检测器单元。监测系统的检测器单元最好分成几组，每一组都连接到信号操控装置。尤其是，形成该系统的检测器单元的数量最好超过16个或者超过8个。信号操控装置的分组被用于每一组检测器单元。

信号操控装置和/或信号操控器可以包括多个用于接收操控信号的端口；包括用于添加地址到接收信号的装置；该地址确定接收被添加地址信号的端口；包括一个或者多个通过它输出地址信号的端口。

信号操控装置和/或信号操控器最好具有多达16个用于接收被编址信号的输入端口。信号操控装置和/或信号操控器最好具有8这样的端口。

信号操控装置和/或信号操控器最好包括一个或多个鉴别器。鉴别器最好确定接收信号的哪一部分对应还需要操控的真正信号，和/或接收信号的哪一部分对应噪音和/或干扰而且不需要操控。每个端口最好连接到它自己的鉴别器。

所有端口的一个或多个最好可以装备有接收信号出现的指示器。该指示可以是一种可视化的指示例如光，而最好是在信号通过端口的通道上即时发光的LED。

检测器地址最好添加在信号中以便成为整个信号的一部分。最好添加3或4比特的检测器地址。检测器地址可以由地址编码器添加，最好提供在相同的卡上如鉴别器。用于信号操控装置和/或信号操控器的地址添加在信号中以便给出操控器地址。对于信号操控装置和/或信号操控器可以使用4到6个比特的处理器地址。检测器/端口地址和信号操控装置和/或信号操控器地址最好由相同的编码器添加。理想地，添加3个比特检测器/端口地址和5个比特的操控器地址。

事件能量地址可以添加在信号上，最好成为整个信号的一部分。事件能量地址表示产生信号事件的能量等级。事件能量地址可以在来自多个检测器和/或端口的组合信号上事先添加，这是由信号操控装置和/或信号操控器来完成的。事件能量地址可以添加在来自多个检测器和/或端口的组合信号之后的信号上。

提供的装置和/或组合器最好用于组合一个或多个端口和/或鉴别器的输出信号。更可取的是该组合提供携带所有由信号操控装置和/或信号操控器接收的信号的单一连接，最好是所有的鉴别信号。

单一连接最好提供到信号操控装置的输出接口和/或信号操控器的输出接口的输入。输出接口可以是串行连接的接口，例如铜缆或光纤连接，最好具有大于1G比特/每秒的容量。输出接口最好连接到传送输出信号到后续位置和/或操作的串行连接。

一个或多个，最好所有端口装备有并行输出。输出能够用于监测检测器和/或鉴别器的工作和/或其端口的地址编码。为了系统诊断的目的，和/或安全验证，和/或鉴定发目的，和/或为了连接到其他事件监测系统或它的部分。可以提供一个或多个并行连接以接收检测器类型信号，不同于检测器产生的，接收可能提供其他形式的测试信号。

串行连接可以是电连接器例如铜电缆，和/或光连接器，例如光纤缆。串行连接最好是16比特的连接。该串行连接至少可以是50米，任意选择至少200米，任意选择至少1000米或更长，不会引入信号噪音或干扰的问题。该串行连接最好连接信号操控装置和/或信号操控器到后续级，例如信号处理装置和/或信号处理器。

鉴别器的阀值和/或脉冲整形参数和/或其他的特性是可以调整的。信号操控装置的低电压功率输出和/或高电压功率输出的功率和/或其他的特性是可调整的。通过输入控制信号到信号操控装置和/或信号操控器中调整是可能的。这些控制信号可以在别处产生和/或输入而不是在信号操控装置和/或信号操控器。例如，控制信号可以由控制位置和/或信号处理装置和/或信号处理器来提供。控制信号可以通过信号操控装置的输出接口和/或信号操控器的输出接口提供给鉴别器和/或电源。控制信号可以通过串行连接将信号传送给操控装置接口和/或信号操控器接口，最好相同的串行连接作为提供这些来自信号操控装置和/或信号操控器的信号输出。

监测系统可以包括多个信号操控装置和/或信号操控器。每个信号操控装置和/或信号操控器装备有其自己的检测器单元组。信号处理装置和/或信号处理器可以是彼此等效的，仅仅是它们连接的检测器单元不同。

在此提供的多个信号处理装置和/或信号处理器，它们可以包括用于添加信号的装置，它们接收和/或输出一个由特殊的信号操控装置和/或信号操控器已经操控的指示。该指示可以形成输出信号的一部分。从多个信号操控装置和/或信号操控器的输出彼此相互组合，最好形成到后续级的输入，后续级如信号处理装置和/或信号处理器。多个信号操控装置和/或信号操控器可以通过共同的串行连接与信号处理装置和/或信号处理器连接。

信号处理装置和/或信号处理器可以包括一个或多个用于接收输入信号的端口，该输入信号包括原来信号的指示；包括用于添加时间的指示给输入信号的装置；包括用于把时间指示和包括信号的原来指示提供给计算装置和/或计算机的接口；包括用于处理信号的计算装置和/或计算机，以产生他们代表的信号或事件上的信息，该信号的处理是根据由那些信号拥有的时间和位置指示来处理的。

来自信号操控装置和/或信号操控器和/或检测器的信号都是通过单一的端口接收的。该端口通过一个串行连接连接到前面的级或操作。前面的级可以包括一个或多个信号操控装置和/或信号操控器。例如，为了验证和/或确认的目的和/或为了系统的诊断目的，可以提供一个或更多的其他端口。端口可以用来通过信号操控装置和/或信号操控器输出变化的信号，和/或通过信号操控装置和/或信号操控器接收前级的信号。这些端口可以用来将测试信号输入给信号处理装置和/或信号处理器。

这些处理装置和/或信号处理器可以包括一个或多个输出，其为了给信号处理装置和/或信号处理器和/或检测器单元等控制信号。处理装置和/或信号处理器可以包括一个或多个输入和/或输出，其用于在信号处理装置和/或信号处理器和/或检测器单元中执行状态检查。

用于添加时间指示给输入信号的装置和/或时间打标器包括一个时间标记卡。该装置和/或时间打标器最好把表示事件时间的信号添加到深一层信号分量。时间指示最好涉及到产生可怀疑信号的检测时间。该时间指示可以是绝对的时间指示和/或相对于其他检测时间的时间指示。深一层的信号或信号分量可以是一个24比特的地址。

包括时间指示的信号最好是通过数据缓冲装置和/或数据缓冲器提供给接口。当来自用于添加时间指示和/或时间打标器装置的数据输入速率超过通过接口到计算装置和/或计算机的最大数据传送速率时，该数据缓冲装置和/或数据缓冲器可以存储数据。当来自用于添加时间指示和/或时间打标器装置的数据输入速率低于通过从接口到计算装置和/或计算机的数据传送速率最大值时，储存的数据可以输出到计算装置和/或计算机。

接口最好由PCI总线提供。

计算装置和/或计算机最好直接地连接到接口。计算装置和/或计算机可以是第二个计算装置和/或第二台计算机，并且通过它们各自的接口和在这些接口之间连接，连接到第一个计算装置和/或第一台计算机。该接口可以是PCI总线。接口之间的连接可以是一个以太网连接。当第二个计算装置和/或第二台计算机用于执行信号的计算时，第一个计算装置和/或第一台计算机最好用于其他的计算目的，例如，用于系统控制和/或数据汇集和/或数据压缩和/或数据显示。计算装置和/或计算机最好是一台计算机处理器。该计算装置和/或计算机可以是一个数字信号处理卡。

由计算装置和/或计算机产生的信息和/或可以是在单元内或者是由检测单元或一些单元可检测位置内关于事件产生材料电平的指示，和/或在位置内或者由检测单元或者一些单元可检测位置内关于事件产生材料的分布，和/或在位置内或者由检测单元或一些单元可检测位置内构成事件产生材料的特性，例如同位素合成物。

该信息可以由信号处理装置和/或信号处理器的计算装置和/或计算机来产生。

两个或更多的信号处理装置和/或信号处理器可以提供输入到一个或更多信号处理装置和/或一个或更多信号处理器的输出信号。提供的其他信号处理装置和/或更多的信号处理器可以和信号处理装置和/或信号处理器一致。另外的信号处理装置和/或其它的信号处理器可以提供不同的信号处理装置和/或不同的信号处理器。一个或多个信号处理装置和/或信号处理器以及其它的处理装置和/或信号处理器可以通过一个公共连接来连接，例如以太网连接。以太网连接可以与提供在信号处理装置和/或信号处理器和/或信号处理装置还有和/或信号处理器的PCI总线接口。

信号处理装置和/或信号处理器和/或其它的信号处理装置和/或信号处理器能够接收来自一个或多个除了在这里描述的信号操控装置和/或信号操控器之外的信号产生级的信号。

这些信息可以由其它信号处理装置和/或信号处理器的计算装置和/或计算机产生。

信号处理装置和/或信号处理器可以提供控制信号给一个或多个前面级和/或操作。最好通过相同的串行连接提供控制信号作为提供给信号处理装置和/或信号处理器的信号输入。

在特殊优选实施例中，监测系统包括

多个检测器单元，至少一个检测器单元包括用于要监视事件的检测器以及放大由检测器产生的信号的放大器；

信号操控装置和/或信号操控器，该信号操控装置和/或信号操控器提供接收放大信号的装置，提供将来自原始信号的检测器的指示添加到这些信号的装置和/或编码器，以及提供组合这些信号的装置；

用于从信号操控级和/或信号操控器传送组合的信号给信号处理装置和/或信号处理器的串行连接；以及

信号处理装置和/或信号处理器，该信号处理装置和/或信号处理器包括用于接收信号的装置和/或信号接收机包含原来信号的检测器单元的指示，装置和/或时间打标器，其通过检测器单元把产生的信号时间供给到信号，以及包括利用软件处理信号以便产生他们所代表的信号或事件信息的计算装置和/或计算机，该信号的处理是根据这些信号所具有的时间和检测器单元指示。

根据本发明的第三个方面，一种监测由放射性材料辐射结果而产生的事件的方法，方法包括：

在事件的检测范围内提供多个检测器单元，每个检测器单元响应由检测器单元检测的事件而产生一个输出信号；

馈送检测器单元的信号输出给信号操控器，所述信号操控器产生信号输出；以及

馈送信号操控器的信号输出到信号处理器，信号处理器处理信号而且产生一个表示被监视事件特性的输出；

其特征在于，信号操控器将表示信号出现的检测器的地址指示添加到检测器的信号输出，检测器的信号被组合，组合的信号形成信号操控器的信号输出。

本发明的第三个方面可以包括一些特点，选择性和在本文件中其它地方陈述的可能性，其包括步骤，阶段，方法以及为它们的实现而必需的操作。

根据本发明的第四方面，提供一个检测器单元，该检测器单元包括事件检测器，该事件检测器能够产生一个响应一事件的电输出，该检测器单元还包括一个能够放大检测器输出的信号放大器，放大的输出形成检测器单元的输出。

该事件是一个和辐射相关的辐射类型。

检测器单元输出可以是一个模拟信号。

该信号放大器提供在靠近检测器以便获得检测器单元。紧密的靠近可以利用连接，比如电导体的连接，在两个之间连接的长度小于1米，最好小于50厘米而理想的是小于15厘米，尤其是该连接不必需要超级-屏蔽。如果需要使用超级-屏蔽连接，可以使用15厘米或更短的连接长度。放大器最好安装在检测器上以便获得检测器单元。安装可以通过检测器上的螺纹部分和放大器上相应的螺纹部分来完成。

每个检测器最好具有自己的放大器。

所有放大器最好都具有一个或多个用于信号输出的连接器、用于接收来自检测器的信号输入的连接器、用于接收低电压功率输入的连接器、用于接收高压输入的连接。在一个实施例中，输入信号提供在具有信号输出的放大器的一端，低电压输入和高电压输入一起提供在放大器的相对一端。

放大器可以通过电连接器连接到用于事件的监测系统中其他的部件。连接器最好通过螺纹连接附加在放大器上，放大器上的螺纹和电连接上的螺纹相对应。最好提供信号电连接器，最好具有传送信号输出、低电压功率输入和高电压功率输入的装置。电连接器可以是多-芯电缆。

所有检测器单元的一个或多个可以装备有信号分路能力和/或并行输出和/或输入。这些输出可以被用于监测检测器单元的工作。为系统诊断目的和/或安全验证和/或确认目的和/或为了连接其他的事件监测系统或部分，可以提供一个或多个并行连接。一个或多个并行输入为了接收检测器的类型信号，由其它检测器产生的、和/或接收可能提供其他形式的测试信号。

可以是检测器检测的这些事件包含一个或多个阿尔法粒子，贝塔粒子，伽码射线，中子，X-射线，裂变的碎片，光子或离子。

对于阿尔法检测，该检测器可以是表面栅栏检测器或者盖氏计数器，尤其是在此期望是直接的检测，或者是离子检测器，该离子检测器检测由阿尔法粒子通道引起的离子事件。

对于贝塔检测，该检测器可以是一个离子室或者盖氏计数器，尤其是在此期望直接的检测，或者一个离子检测器，该离子检测器检测由贝塔粒子通道引起的离子事件。

对于伽码检测，该检测器最好是一个闪烁检测器或者半导体检测器。

对于中子检测，该检测器最好是一个³He或者BF₃类型检测器。

检测器单元包括用于连接检测器单元到信号处理装置的电连接。电连接可以是多-芯电缆。电缆可以超过25米，超过50米或者超过100米长。这是能够达到的，对于信号通过干扰没有问题。尤其是所提的连接不需要使用超-屏蔽电缆和/或超-屏蔽连接。

这些信号操控装置和/或信号操控器可以根据本发明的第四方面和/或如在这个文件中其它地方的详细描述来提供。

根据本发明的第五方面，提供一种信号操控装置和/或信号操控器，这些信号操控装置和/或信号操控器包括

用于接收要操控信号的多个端口；

用于添加地址给接收信号的装置和/或编码器，该地址确定地址被添加到接收信号的端口；

一个或多个通过端口输出编址信号的端口。

信号操控装置和/或信号操控器含有多达16个用于接收要编址信号的输入端口。信号操控装置和/或信号操控器最好含有多达8个这样的端口。

信号操控装置和/或信号操控器最好包括一个或多个鉴别器。鉴别器确定接收信号的哪一部分对应真正需要操控的信号，和/或接收信号的哪一部分对应于噪音和/或干扰而不需要进一步操控。每个端口最好连接到其自己的鉴别器。

所有的这些端口的一个或多个可以装备有接收信号出现的指示器。该指示可以是一种可视化的指示，比如光，最好是一种在信号通过端口时即时发光的LED。

地址被添加在信号上以便成为整个信号的一部分。最好添加3或4比特的地址。该地址可以由一个地址编码器添加，最好提供在和鉴别器相同的卡上。用于信号操控装置和/或信号操控器的地址被添加在信号上。对于信号操控装置可以使用4到6比特的地址。检测器/端口的地址和信号操控装置的地址最好由相同的编码器添加。理想的是添加一个3比特的检测器/端口地址和5比特的信号操控装置地址。

最好提供一些装置用于将端口和鉴别器的一个或多个输出组合。该组合提供携带所有由信号操控装置和/或信号操控器接收的信号的单一连接，最好是所有鉴别的信号。

单一连接最好提供输入给信号操控装置的输出接口。输出接口可以是用于串行连接的接口，比如铜缆或光纤连接，最好大于1G/每秒的容量。该输出接口最好连接到传送该输出到后续单元和/或操作的串行连接。

所有这些端口的一个或多个都可以装备有并行输出。这些输出可以被用于监测检测器和/或鉴别器和/或端口的地址编码的工作。为系统诊断目的和/或安全验证和/或确认目的和/或为了连接其他的事件监测系统或部分，可以提供一个或多个并行连接。一个或多个并行端口为了接收检测器的类型信号，不同于由检测器产生的，和/或接收可能提供其他形式的测试信号。

串行连接可以是一个电连接器，比如铜缆，和/或光学连接器，比如光纤缆。该串行连接最好是一个8比特的连接。该串行连接可以是至少50米，可选择至少200米，可选择至少1000米或更长，不会引进信号噪音或干扰的问题。串行连接最好将信号处理装置和/或信号处理器连接到后续的级，例如信号处理装置和/或信号处理器。

鉴别器的阀值和/或其他的特性是可调整的。信号操控装置和/或信号操控器的低电压功率输出和/或高电压功率输出的功率和/或其他特性都是可调整的。通过输入控制信号到信号操控装置，调整是可能的。除信号操控装置和/或信号操控器外，控制信号可以是从其它地方产生和/或输入的。例如，该控制信号可以由控制位置和/或信号处理装置和/或信号处理器来提供。该控制信号可以通过信号操控装置的输出接口和/或信号操控器的输出接口提供给鉴别器和/或电源。这些控制信号可以通过一个串行连接传送给信号操控装置接口和/或信号操控器接口，相同的串行连接提供来自信号操控装置和/或信号操控器的信号输出。

根据本发明的第六方面，提供信号处理装置和/或信号处理器，这些信号处理装置和/或信号处理器包括

一个或多个用于接收输入信号的端口，输入信号包括原来信号的指示；

用于添加时间指示给输入信号的装置和/或时间打标器；

用于提供时间指示和包括给计算装置和/或计算机原来信号指示的接口；

用于处理信号的计算装置和/或计算机，以便在它们代表的信号或事件上产生信息，信号的处理是根据这些信号占用的时间和位置。

来自信号操控装置和/或信号操控器和/或检测器单元的信号最好通过单一的端口来接收。该端口最好通过串行连接连接到前面的级或操作。前面的级可以包括一个或多个信号操控装置和/或信号操控器。例如，可以提供一个或多个其他的端口，用于验证和/或确认的目的和/或为了系统诊断的目的。这些端口可以用来输出由信号操控装置和/或信号操控器改变的信号，和/或输出由信号操控装置和/或信号操控器从前级接收的信号。这些端口可以用来将测试信号输入给信号操控装置和/或信号操控器。

用于添加时间指示给输入信号的装置和/或时间打标器包括时间标记卡。时间指示最好涉及到产生可怀疑信号的检测时间。时间指示可以涉及到信号达到用来添加时间指示的装置的时间。时间指示可以是绝对的时间指示和/或相对于其他检测时间的时间指示。

包括时间指示的信号通过数据缓存装置和/或数据缓存器提供给接口。当来自装置和/或时间打标器的用于添加时间指示的数据输入速率超过通过接口到计算装置和/或计算机的最大值数据传送速率时，数据缓存器装置和/或数据缓存器可以存储数据。当来自装置和/时间打标器用于添加时间指示的数据输入速率低于接口到计算装置和/或计算机的最大值数据传送速率时，这些储存的数据可以输出到计算装置和/计算机。

接口最好由PCI总线提供。

计算装置和或计算机最好是一台计算机处理器。计算装置和/或计算机可以是数字信号处理卡。

信号处理装置和/或信号处理器可以提供控制信号给前面级和/或工作的一个或多个部件。控制信号通过如同提供信号输入给信号处理装置和/或信号处理器同样的串行连接。

附图说明

现在参考附图描述仅仅作为例子的本发明各种实施例，其中：

图1示出已有技术的放射能监测系统，对监测中子辐射具有特殊的适用性；

图2示出本发明实施例的检测器部分；

图3示出本发明实施例的信号操控系统；

图4示出本发明实施例的信号处理系统；

图5示出本发明监测系统的一个实施例；

图6示出本发明监测系统的第二实施例；

图7示出本发明监测系统的第三实施例。

具体实施方式

在很大变化的状况下，尤其是关于监测辐射和相关特性的情况下，需要获得表示被监视特性的原始信号，并需要传送这些信号到远离监测点的位置，需要以保持或改进原始信号的方式处理这些信号以获得基本特性，和/或需要处理这些信号以便基于原始信号的复杂分析获得信息。

各种各样状况和方案都需要辐射监测。应用包括如下：

1.为了统计和处理目的，需要防护和处理监测状况的信息。这样的系统包括：各自容器的钚容量实时测量，通过处理由有效数量中子检测器而产生信号的处理区或设备；以及通过有效中子取样的调查来确定密封罐，鼓或小包装中的易裂材料内容。

2.需要确定退役应用在物品、区域或位置中的放射性材料分布，例如，通过检测由手套盒中易裂的材料辐射的中子来确定手套盒等的钚容量。

3.危险程度监测需要迅速指示危险程度事件，以及实质上所希望的有关危险程度的后事件信息，这个信息是通过分布在危险程度可能出现的各处位置检测器阵列来获得的。

4.需要存储和保持随时间过去的大区域变化的监测，例如，通过伽码检测器阵列或通过检测放射性辐射的副产品，比如光子。

5.废物监测，利用无源中子，有源中子或其他技术确定物品和/或容器的内容的辐射级。

6.有害辐射防护和环境的监测，必须确定某些区域出现的辐射，例如，空气层中的伽码值。

不同环境的实质数量也需要检测，并把不同要求加在仪器上作为一个结果。例如，使用仪器监视相对小的容器的内部特性，大物品的表面污染，大区域的长期监测，以单独的方式在整个工厂内监测单个位置的实际数量以及其他情况下的实际数量。

被监视辐射的种种不同环境，不同目的和不同形式的整个结果是相当不同的技术和不同的仪器已经研制出来，以便解决每个特殊目的。这种方式的继续已经导致仔细地定制他们末端使用的仪器以及给出高质量的信息结果。

由于建立良好的和大功率驱动器的辐射监测仪器的工作环境，以便简化和最小化出现在紧密靠近辐射的那些元件的成本，而且如需要，就从辐射的实际和需要尽可能大的分离更精密复杂和昂贵的系统元件。在这个方法中，精密复杂的元件在辐射中被保护以及提供在维修和替换不需要接触有源区域的位置。

象征两个预测趋势的系统图解说明在图1中，其涉及到一台监视处理容器中钚分布的仪器。

该系统使用各自的检测器2a，2b，等或者紧密接近要监视位置的检测器组3a，3b，等。呈现在位置3a，3b的中子由各自的检测器2a，2b检测并且分别产生沿着电缆5a，5b传送给信号操控和处理系统的小的电信号。电缆5经常考虑的是长度而且它将信号信息从有源区域6通过一个分界线8传输到无源区域10，该分界线是通过间隔或者物理分离提供的，如一堵墙。这个区域10包含用于处理信号的装置，如12箭头所示。

在使用中，处于位置3a的中子产生由检测器2a监测的信号，而且这些信号沿着电缆5a传送。电缆5a连接到预放大单元14a。信号一旦放大后，该信号通过连接18a传输给整形放大器20a。整形放大器在馈送信号到鉴别器22a之前预先协助处理这些信号。鉴别器22a识别对应处在检测器2a的事件的信号，作为其区别噪音和其它显然没有越过确定阀值的透明信号。这些干净的信号然后通过连接24a传递给中子计算硬件26a。

中子计算硬件26a包括一个总的检测中子的直接计算(TNC)，和中子符合计算(NCC)，(确定哪些中子达到彼此足够紧密地接近的程度，以便构成由相同的裂变事件而产生的中子)。

这些来自计算硬件26a的计算结果馈送给计算机28，用于进一步的考虑和显示。

来自其它位置3b的信号按照完全相同的方式处理，但由分开的单元处理。大量的其它检测器可以形成整个仪器/系统的一部分，每个都具有以完全相同方法的处理，由分开的单元处理。

来自其它计算阶段26b等的结果也馈送给计算机28a，用于共同考虑和比较。

预放大器14a和14b可以由公共的EHT电源16供电，而鉴别器22a、22b、整形放大器20a、20b和预放大器14a、14b由共同的LT电源30供电。

执行这些变化步骤的更复杂硬件完全与有源位置3a、3b分离，用于保护和容易进入进行维修和替换。

另外，涉及和定制硬件的结构和功能以便处理它接收的具有特殊视角的信号，以便通过它的硬件产生期望的信息。

本发明描绘一个基本背离当前工业发展趋势而提供的系统，为了不同的目的，旨在利用能够容易修改的兼容设备来操控和处理各种不同仪器类型中遇见的信号。该系统还描绘一个背离当前趋势以提供一些除接近检测器外的附加部件。忠言的技术的和经济的优势连同本发明较专用的特点一起源自这些变化。

一般来说，系统在为了监测任务需要的地方提供检测器。每个检测器都装备有为其信号的附加放大器。这些放大器是小型的和低成本的，但是足够供给这些信号的立即放大并且避免复杂的硬件以便防止干扰。中间级适用于一些最初的信号操控以便添加检测器地址给这些信号，在此由于需要使用许多相等的操控级，所以添加一个操控级地址。操控级或者一些级也可以添加一个能量电平地址给这些信号以便表示检测事件的能量。这将允许所有的信号在不损失信息的情况下组合成单一连接，如串行连接。串行连接通过避免并行连接的需要而减少电缆的需求。后续处理级的第一部分利用时间标记卡添加事件信息的时间给这些信号，这有利于基于处理的计算机软件。因此处理本身能够容易地实现并且在许多方法中使用软件以及保持详细信息在这些事件上。

按照这种方法工作的系统设计给出了潜在的应用，通过使用位于一般系统之下相同的仪器，它可能适用于许多特殊仪器的规定。这具有有效地节省费用的利益。这些利益的获得没有伤害一般系统对在成本理由上简单仪器情况下的适用性，而且也没有伤害一般系统在技术能力理由上复杂仪器情况下的适用性。

为了获得新的整个系统的优势，该系统的许多单独部分已经设计而且使其完善，结果又获得更进一步的利益。下面描述的系统部分作为彼此组合使用的，但是应该理解有效的利益是分别利用它们而产生的，没有其它部分。

在本发明中使用的一种改进的检测器结构描绘在图2中。该检测器结构提供紧密地接近要监视的环境，其特点是检测器500本身和一个安装在检测器500一端的放大器502。和恶劣环境接触或者接近于恶劣的环境的附加装置的引入表示相对于已有技术的一种有效改进。

检测器500是一种能够适合于响应辐射形式的检测或者考虑中副产品而产生信号的检测器类型。

在该例子中检测器500是一种中子检测器，而且尤其是一个³He比例的检测器。

根据仪器的应用，检测器500和围绕它的材料可以变化以便给出期望的能量中子的检测。

检测器500装备有一个螺钉506，它和放大器502上对应的螺母508吻合。放大器沿着连接510接收检测器信号，高电压电源通过连接512而低电压电源通过连接514。出现在检测器500的低电平的信号在放大器502有效地放大并且利用连接516输出到后续级。输出连接516和电源512，514用单个的多-芯电缆518来提供，该电缆通过螺丝装置520连接到放大器502。

在检测器500上由放大器502提供的放大已经被发现在减少噪音和干扰问题上具有重要的优势，噪音和干扰出现在将检测器500连接到系统其余部分的连接上。此外，已经发现，信号以这种方式出现不久的放大将免除已有技术中连接检测器到后续和远程精密复杂的放大级所有的超级-屏蔽电缆的需要。这表示在不再需要超级-屏蔽电缆和连接器方面有效地节省费用，而且还简化了系统的安装和维护。

上面描述的有利于一般改变监测系统的信号操控系统显示在图3中。

称作“集线器”的单元是经由多-芯电缆518通过端口540连接到如上所述的检测器500。图中描绘了八个检测器，相应的放大器502，电缆518和端口540，但是可以提供任意数量的检测器，最好为16个或者少一些，比如图中所示安装了八个。

对应信号信道的每个端口540装备有鉴别器542和在该信道中子产生信号的光指示器544。鉴别器542转换接收的模拟信号为数字输出。携带鉴别器542的部件还携带有地址编码器546。地址编码器添加一个3或4比特的检测器地址到来自检测器500的接收信号上。

然后，组合所有检测器信号的单个输入连接548连接到串行连接接口550。如下所述，串行连接接口550使许多功能受来自远程输入信号的控制。另外，传送信号到后续级之前，串行连接接口550添加一个4或5比特的集线器地址给信号和检测器地址。通过串行连接552，串行连接接口550和其集线器被级连到其它的集线器，所以允许所有系统检测器的所有信号一起在后续级中处理。该串行连接552携带所有的用于这个集线器和其它集线器的信号和地址信息到后续级。

事件能量地址可以由公共的单元在信号组合之后添加到每个信号中或者在组合之前的每个信道由分开的单元添加到每个信号中。用两种方法的任一种，这个地址提供一个伴随位置地址和时间信息的事件能量表示。

功率是通过主连接554提供给集线器的。HT和LT功率通过自动跳接EHT单元543提供给每个检测器，它是在串行连接接口550的控制下。

串行连接接口550还能够为鉴别器542调整阀值的数值。

为了有利于信号信道的监测，提供并行输出556。如果期望和/或允许为了诊断或者验证信号的规定，这些输出还允许系统连接到现有的计算电子仪器。

整个集线器单元被电磁兼容性(EMC)地遮蔽以便减少干扰和噪音。集线器通常安装在设备的易接近区域，但是这可以是离检测器位置的一个有效间隔而没有问题，而且类似于系统后续级的有效间隔。

通常16比特的串行连接可以提供很高的数据率。例如，一些串行连接提供传递1GB/秒或者更高速率(最大值100Mbytes/sec)。当系统是点到点系统时，它们不另外负担网络协议的开销。

按照这种方法组织信号操控，意味着所有提供给系统的功率整体进入集线器单元以便免除互相连接。另外，串行连接使得大量减少用于连接系统向下到后续级的电缆数量到一条。

有利于一般改变上述监测系统的信号处理系统在图4中图解说明。它包括时间打标器602和实际计算级604，它们两个都通过PCI总线605来连接。

时间打标器602通过串行连接552接收输入的信号、检测器地址和集线器地址。在由4MHz振荡器607驱动的长度计数器606的控制下，这些信号都进入到时间标记卡603并且被分配适当的事件时间、24比特的编号。然后，信号、检测器地址、集线器地址和时间信息在传送给PCI总线605和计算级604之前传递给外部数据缓冲器608。时间打标可以由一个相对小的单元提供，适宜作为一个卡插入PC机或者膝上型计算机中，或者作为一个独立的单元。

计算级604的工作取决于系统的复杂性。图5说明仅仅需要低数量被操作检测器的相对简单的系统。在这种情况下，信号产生在检测器700，通过附加放大器702放大然后馈送给集线器704。集线器704添加详细的检测器地址并且组合所有的信号，通过串行连接706馈送它们给时间标记卡708。从时间标记卡708馈送的数据通过PCI总线710到处理器712，比如一台进行实时计算处理的奔腾处理器。作为一个选择，PCI总线710可以连接到一个数字信号处理插入式卡。

计算处理通过一种算法来完成的，即使当使用C++编程时，也具有提供符合计算中子足够的吞吐量。其它中子计算操作，比如时间门比例缩放(TGS)，或者总和中子计算(TNC)，或者重复计算，或图像技术需要较小吞吐容量。

在此需要操控很大数量的检测器，或者系统需要在中子计算的同时执行其它功能，处理能力是通过提供第二处理器714(比如一台奔腾处理器)来增加的，在相同的机架上并且通过它们各自的PCI总线710，经过以太网连接的716来连接。通常，第二处理器714将用于执行计算算法而第一处理器712执行其它的功能。这样的一个实施例描绘在图6中而且清楚地表示系统允许增加多少容量，建立在如上所述图5中的系统基础上，以完全兼容的方式利用容易实现的接口和低成本的硬件。这样的处理可能使用膝上型计算机作为第一处理器而第二处理器是由类似大小的单元提供。这清楚地阐明系统在处理方面的紧凑性，重要的考虑涉及到临时或移动的配置。

尤其是大型系统，例如在处理工厂中监测大量的位置，和/或对于更复杂的系统，例如使用许多不同的类型检测器或者检测器配置的地方，基于周围相同的类似系统可以使用更有能力的系统。正如图7中描绘的系统，现在提供一系列馈送给集线器802然后给处理级804的检测器800。处理级804在效果上是信号操控器，每个处理级804有一个添加器。检测器地址指示和信号操控器地址指示由处理级804中的相同添加器加到信号中。以这种方式，处理级804知道集线器802的信号来自何处和那一个检测器。在这些级804中的处理器执行实时的中子计算算法。系统容量的扩充出自于从这些级经过以太网连接808到中央处理级806连接的结果。考虑到由位置不同提供的信息类型，以及在其他方面各种集线器802的检测器800的潜在的不同，中央处理级806可以实现整序，存储，显示和其他功能。系统可以选择性的装备一些装置，以便与各种处理装置的时间打标器分配的次数一致。

通常，对于所有的系统，检测器到集线器的连接可以长到100米，集线器到处理级的连接(铜线和/或光纤)也可以到1公里，这没有技术难点。

系统的许多部分在他们自己的权限内提供有效的利益，彼此有或者没有以及有助于整个监测系统改变的成功。

除了通过面对不同状况下特殊单元的发展趋势来减少单元的成本和进一步设计单元的成本外，现在建议的监测系统还提供其它重要的优势，当考虑整体或者涉及它的各个部分时。这些优点包括

i)避免在检测器和预放大器之间使用超级-屏蔽电缆和连接器；

ii)减少由于放大器设计和整个系统设计出现在信号中的干扰；

iii)减少由于早期信号放大干扰的影响；

iv)避免使用长电缆而带来的使信号恶化和损失的结果；

V)避免分开的硬件来处理分开的信号信道，因此减少成本；

vi)降低必须铺设在包含检测器的一般区域和信号处理区域之间的电缆数量；

vii)系统的电源供给是完全集成的，所以避免使用相互连接器阵列；

Viii)通过软件的改变容易修改计算或者其他功能的规定而不需要改变硬件；

ix)系统需要较小的空间；

x)系统在重量上较轻并且还便于移动；

xi)该系统可用于替换现有的系统和/或补充现有的系统，在现场具有最小的现有系统部件的修改；

xii)该系统适合于由便携的计算单元来操作；

xiii)鉴别器阀值可以由计算机设置和改变；

xiv)计算指示，为了诊断目的靠近检测器；

xv)系统在部件方面更模块化，如单独部件改进一样允许容易地升级；

xvi)依据可用的信道、参数的变化和控制改进技术规范以减少停滞时间，改善远程操作的负担，容纳高计算速率；

xvii)为了验证，诊断或其它目的能够在检测器单元和/或信号操控装置和/或信号处理装置级分离信号；

xviii)能够容易地连接系统到现有的计算系统；

xix)能够容易地执行系统状态检查；

xx)能够容易地和彻底地执行系统完好的检查；

xxi)通过对所有的部分使用集成的电源供电，功率级别和其他情况应用一致；

xxii)能够检索和重新分析后期收集的数据；

xxiii)利用软件对相同的数据能够适用不同的变量和标准，来决定它的作用。

同时本发明还提供一种系统，它包括：

i)从恶劣的环境分开复杂，昂贵的或者服务需要的部件；

ii)包括那些需要在恶劣的环境配置的系统的部件可以容易地配置。

同样还有适合于使用在中子计算系统中，比如那些用于库存控制，重点是在上面的描述中，本发明还适合于使用在其它的计算或者事件监测情况中。下面描绘一些这种可能性的例子，但是决不是无遗漏的。

危险程度监测仪器

由申请人提供的比如CTDAS系统的仪器旨在给出应该发生事件危险程度的可视化和可听化报警。这是通过把伽码检测器阵列安放在危险可能发生的整个区域来获得的。检测器通过导线连接到警报触发系统和处于中心位置的其他处理功能。这种系统的一个重要特点是他们可以在事件发生之后提供信息，来确定事件、影响区域和其他信息的性质。本发明的系统理想地适合获得这个，因为它允许大量阵列检测器和特殊检测器一起成功地工作，而且特殊的时间信息以很高的速率获取和储存以备将来使用。

大区域监测仪器

长期限存储，植物樟脑丸(plant moth balling)和其他应用需要大区域监测，以便改变辐射等级和/或模式。这样的系统一般使用区域监视器，它们馈送其信息给用于处理的中心单元。各种各样检测器单元可被用于这样的情况，包括闪烁器。本发明再一次理想地适合提供数据采集和处理这样的系统，即使检测是辐射副产品，而不是辐射本身。

单一位置调查仪器

某些仪器旨在监视相对小的位置，可能具有获得非常详细信息的意图。一种这样的仪器是申请者DISPIM监测仪器。其使用大量的中子检测器，检测器是处在紧密地接近调查之下的位置，比如手套箱。采取中子计算和重复计算和结果处理以便获得有关中子源在位置内电平和分布的信息。如上所述，本发明的简单形式适合于数据采集和处理的需求，使用上面描述的更复杂的系统结构可能把许多这样的仪器连接在一起。

Claims (17)

1.一种事件监测系统，其中，事件是放射性材料辐射的结果，事件监测系统包括：

多个用于事件的检测器单元，响应检测器检测的事件，每个检测器单元产生输出信号；

信号操控器，用于接收检测器单元的信号输出，并产生信号操控器的输出；

信号处理器，用于接收信号操控器的信号输出，信号处理器处理信号操控器的信号输出，并产生被监控事件特征的输出指示，其特征在于：

信号操控器包括地址指示增加器，用于将原始输出信号的检测器单元的地址指示添加到检测器单元的信号输出，并组合形成信号操控器信号输出的信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述事件是中子。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于至少一个检测器单元包括监测事件的检测器和放大检测器产生的信号的放大器。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于每一个检测器单元包括监测事件的检测器和放大检测器产生的信号的放大器。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于信号操控器包括增加器，用于将原始输出信号的检测器单元的地址指示添加到每个放大的信号中。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于信号操控器包括组合器，用于在添加检测器单元的地址指示之后组合放大的信号。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于还包括串行链接，用与将组合的信号从信号操控器传输到信号处理器。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于所述信号处理器包括：

时间打标器，用于将检测器单元产生的每个信号的时间指示施加给组合信号；

计算机，使用软件处理信号，以便在检测器单元产生的信号或这些信号代表的事件上产生信息，并使用时间和这些信号具有的检测器单元地址指示处理信号。

9.根据权利要求3所述的系统，其特征在于信号放大器安装在检测器上。

10.根据权利要求2所述的系统，其特征在于检测的中子能量指示被添加到来自检测器信号的地址上。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于中子能量指示由信号操控器添加。

12.根据权利要求10或11所述的系统，其特征在于中子能量指示在形成组合信号之前添加。

13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于信号操控器包括：

多个端口，用于接收被操控的信号；

地址指示增加器，用于将地址指示增加到接收的信号中，所述地址指示专用于接收信号的端口，通过一个或多个端口，输出被编址的信号。

14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于信号操控器添加检测器的原始信号的地址指示和处理该信号的信号操控器的地址指示。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于检测器地址指示和信号操控器地址指示由相同的增加器添加。

16.根据权利要求1所述的系统，其特征在于信号处理器包括：

一个或多个端口，用于接收信号操控器的输出信号，所述信号操控器的输出信号包括检测器的地址指示；

用于添加时间指示给输入信号的时间打标器；

用于将含有时间指示和检测器地址指示的信号提供给计算机的接口；

计算机，处理所述含有时间指示和检测器地址指示的信号，以便在该信号或该信号代表的事件上产生信息，信号的处理计数了这些信号所含有的时间和位置指示。

17.一种监测由放射性材料辐射结果而产生的事件的方法，方法包括：

在事件的检测范围内提供多个检测器单元，每个检测器单元响应由检测器单元检测的事件而产生一个输出信号；

馈送检测器单元的信号输出给信号操控器，所述信号操控器产生信号输出；以及

馈送信号操控器的信号输出到信号处理器，信号处理器处理信号而且产生一个表示被监视事件特性的输出；

其特征在于，信号操控器将表示信号出现的检测器的地址指示添加到检测器的信号输出，检测器的信号被组合，组合的信号形成信号操控器的信号输出。

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