DE19724742A1 - Anzeigeverfahren für statistisch auftretende Ereignisse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anzeige der Häufig­ keit statistisch auftretender Ereignisse und Einrichtungen zur Benutzung des Verfahrens. In den nachfolgenden Ausfüh­ rungen wird als Beispiel für statistisch auftretende Ereig­ nisse das Detektieren radioaktiver Strahlung unterstellt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die spezielle Art statistisch auftretender Ereignisse beschränkt ist, sondern beispielsweise auch zur Anzeige ak­ tueller Verkehrsstärke im Straßenverkehr oder des Besucher­ stroms von Einrichtungen dienen kann.

Es ist eine Reihe von Verfahren bekannt, die es ermöglichen sollen, die Häufigkeit statistisch auftretender Ereignisse aussagefähig darzustellen.

So wird die Stärke radioaktiver Strahlung von Meßgeräten mit analogem Skaleninstrument dadurch angezeigt, daß jedem Impuls eine bestimmte elektrische Ladung zugeordnet und der sich aus den Ladungen ergebende Strom durch das analoge Ska­ leninstrument geleitet wird. Wenn dieses Skaleninstrument mit einer ausreichend langen mechanischen Zeitkonstante aus­ gestattet ist, so wird durch die daraus resultierende Tief­ paßfilterung eine ablesbare Impulsrate angezeigt.

Von Meßgeräten mit numerischer Anzeige wird die Stärke ra­ dioaktiver Strahlung dadurch angezeigt, daß über eine be­ stimmte Dauer, beispielsweise eine Minute, die Anzahl der Impulse gezählt und entweder diese fortlaufend oder ab­ schließend angezeigt wird. Oft wird die Meßzeit so gewählt, daß die angezeigte Impulsanzahl der Rate mit einer Einhei­ tenwahl entspricht.

Andere Geräte haben keinen Zeitbezug, sondern zählen die Im­ pulse fortlaufend von einem Meßbeginn bis zu einem Meßende, um beispielsweise die Gesamtstrahlenbelastung ermitteln zu können.

Die bisher bekannten Verfahren sind mit vielen Problemen be­ haftet, die ihren Einsatz einschränken oder sogar gefähr­ lich machen. So sind die analogen Meßgeräte zwar zur schnellen Anzeige noch geeignet, nicht jedoch zur genauen Auswertung oder zur langzeitlichen Integration der gemesse­ nen Strahlung. Die auf Zählern basierenden numerischen Meß­ geräte sind für die schnelle Anzeige stark angestiegener Strahlung nicht geeignet. Deshalb werden sie oft mit einer akustischen Anzeige kombiniert, die den Beobachter über die aktuelle Stärke der Strahlung informieren soll.

Zur zeitlich aufgelösten Protokollierung verfügen einige Meßgeräte über einen Analogausgang, der ein Signal über die aktuelle Impulsrate zur Aufzeichnung liefert. Ein Nachteil derartiger Protokollierung besteht darin, daß die Handha­ bung der Messungen erschwert und ihre Auswertung aufwendig und kompliziert wird.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß von den Meßgeräten zwar die aktuelle beziehungsweise die gemittelte Rate der Strahlung angezeigt wird, nicht jedoch die mit der angezeig­ ten Rate verknüpfte zulässige Verweildauer.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Verfahren und Geräte zu vermeiden und es zu ermöglichen, daß erstens zum einen möglichst schnell möglichst genaue An­ zeigewerte dargestellt werden, zum anderen eine präzise langzeitliche Erfassung und Protokollierung der gemessenen Strahlung realisiert wird, und zweitens die Rate und die zu­ lässige Verweildauer angezeigt werden.

Erfindungsgemäß ist die obige Aufgabe mit einem Verfahren und mit zur Anwendung des Verfahrens geeignet ausgestalte­ ten Geräten dadurch gelöst, daß zur Anzeige der Rate der darzustellenden Impulse für die darzustellenden Impulse je­ weils ein zeitliches Merkmal abgespeichert wird und aus die­ sen gespeicherten Merkmalen die Anzeigewerte und ihre Darstellung errechnet werden, und zur gleichzeitigen grafi­ schen Darstellung von Rate und zulässiger Verweildauer eine nichtlineare, beispielsweise eine logarithmische, grafische Anzeige der Rate in einem Balken mit doppelter, gegenläufi­ ger Skalierung für Rate und zulässige Verweildauer vorgenom­ men wird.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung wird als zeitliches Merkmal des Inpulses der Zeitpunkt seines Auftretens in ei­ nem Umlaufspeicher abgelegt, der eine bestimmte Anzahl von Speicherplätzen hat. Zum jeweiligen Zeitpunkt einer ge­ wünschten Anzeige wird die Differenz zwischen der aktuellen Zeit und der am längsten zurückliegenden Zeit im Umlaufspei­ cher gebildet und die Anzahl von Speicherplätzen durch die­ se dividiert und als Rate, gegebenenfalls mit einem Faktor skaliert, angezeigt. In einem Zähler wird die Anzahl der Im­ pulse gezählt und zur Protokollierung in Abständen mit dem aktuellen zeitlichen Merkmal abgespeichert.

Die Position der am längsten zurückliegenden Zeit im Umlauf­ speicher entspricht der, an der das zeitliche Merkmal des nächsten Impulses einzutragen ist. Der wesentliche Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, daß selbst bei geringer Rate eine Anzeige mit relativ gering streuenden Anzeigewer­ ten erreicht wird und bei einer Zunahme der Strahlung sich die Anzeige sofort erhöht und ihren stationären Endwert mit immer kürzerer Mittelungszeit erreicht.

Beim Einschalten des Meßgerätes ist der angezeigte Wert so­ lange falsch, bis der Umlaufpuffer erstmalig gefüllt ist.

In einer ersten weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden deshalb bis zur erstmaligen vollständigen Füllung des Um­ laufpuffers der Einschaltzeitpunkt als am längsten zurück­ liegende Zeit und die aktuelle Anzahl benutzter Speicherplätze als Anzahl von Speicherplätzen benutzt. Die Anzeige streut zunächst also stärker wegen der anfangs ge­ ringeren Zahl von Impulsen, die zur Mittelwertbildung bei­ trägt.

In einer zweiten weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird beim Einschalten des Meßgerätes gemäß der erwarteten Rate eine Vorbesetzung der Speicherplätze mit der Rate entspre­ chenden zurückliegenden zeitlichen Merkmalen durchgeführt. Damit entspricht die Streuung der Anzeige auch direkt nach dem Einschalten stationärem Verhalten.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung wird als zeitliches Merkmal des Impulses ein Takt zugrunde gelegt, beispielswei­ se eine Sekunde, und es werden die Anzahlen der pro Sekunde auftretenden Impulse abgespeichert in einem Umlaufspei­ cher, der eine bestimmte Anzahl von Speicherplätzen hat. Zum jeweiligen Zeitpunkt einer gewünschten Anzeige wird die Summe der in den Speicherplätzen gespeicherten Anzahlen durch die Anzahl von Speicherplätzen dividiert und als Rate, gegebenenfalls mit einem Faktor skaliert, angezeigt. Bei geschickter Wahl der Anzahl von Speicherplätzen kann auf eine explizite Division verzichtet werden. Der wesentli­ che Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, daß bei hoher Rate eine Anzeige mit sehr gering streuenden Anzeigewerten erreicht wird.

Bei einer weiteren Ausgestaltung wird jedem Impuls eine fortlaufende Nummer gegeben und nicht die Anzahl der Impul­ se pro Takt im Umlaufspeicher abgespeichert, sondern je­ weils die Nummer des Impulses in der dem aktuellen Takt entsprechenden Position. Damit muß nicht mehr die Summe al­ ler in den Speicherplätzen gespeicherten Anzahlen berechnet werden, sondern nur die Differenz zwischen der aktuellen Im­ pulsnummer und der am längsten zurückliegend abgespeicher­ ten, die sich in der als nächster zu beschreibenden Speicherposition befindet.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung wird ein erster Um­ laufspeicher mit den Zeitpunkten der Impulse, ein zweiter mit der Anzahl pro Takt belegt. Solange die Anzahl der Im­ pulse im zweiten Umlaufspeicher einen gewählten Grenzwert nicht erreicht oder überschreitet, wird die Rate nach einem vorstehend beschriebenen Verfahren bestimmt, andernfalls nach einem anderen vorstehend beschriebenen Verfahren. Da­ mit wird erreicht, daß bei niederer Rate die Mittelungszeit anders als bei höherer Rate ist, beispielsweise bei niede­ rer Rate umgekehrt proportional zur Impulsrate, bei höherer Rate konstant. Damit wird bei niederer Rate eine relativ schnelle und gut geglättete Anzeige erreicht, bei höherer Rate eine relative Verbesserung der Glättung ohne störende Verzögerung der Anzeige.

Von der Empfindlichkeit des Sensors und von der verwendeten Mittelungszeit hängt die erzielbare Auflösung der Rate ab. Bei einer logarithmischen Balkendarstellung wird deshalb die Balkenlänge immer ruhiger, je größer die Rate ist. Für eine numerische Anzeige wird in einer Ausgestaltung der Er­ findung eine der jeweils aktuell verwendeten Mittelungszeit entsprechende Anzeigenauflösung gewählt.

Mit der Erfindung läßt sich jederzeit die aktuelle Rate und die zulässige Verweildauer ablesen, auch direkt nach dem Einschalten, ohne daß eine unzumutbare Streuung der Anzeige auftritt. Dabei kann ein großer Bereich angemessen darge­ stellt werden.

Wird das erfindungsgemäße Verfahren in einer Technologie diskreter Signalverarbeitung realisiert, so stellt es geeig­ nete Signale zur fortlaufenden Protokollierung von Impulsra­ ten und Impulsgesamtzahl mit den zugeordneten Bezugszeiten zur Verfügung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine typische Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens

Fig. 2 eine typische Darstellung eines Balken­ diagramms zur Darstellung von Impulsrate und zulässiger Verweildauer mit einem Balken bei Vollaussteuerung

Fig. 3 eine typische Darstellung eines Balken­ diagramms zur Darstellung von Impulsrate und zulässiger Verweildauer mit einem Balken bei Teilaussteuerung

Den Stand der Technik kennzeichnen die bereits erwähnten Strahlungsmeßgeräte. Die sich bezüglich der Aufgabenstel­ lung ergebenden Einschränkungen hinsichtlich gewünschter Schnelligkeit, ruhiger Anzeige, mangelnder Protokollfähig­ keit und unzureichender Auflösung sind bereits dargestellt oder Fachleuten bekannt.

Eine typische Anordnung einer Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Tritt ein statistisch auftreten­ des Ereignis 2, beispielsweise ein Impuls eines Strahlungs­ sensors 1, ein, so wird der Zähler 3 um Eins erhöht. Durch die Kapazitätsbegrenzung des Zählers 3 ist dieser ein Um­ laufzähler, der beim Überschreiten seines Maximalwertes Nmax wieder von vorne anfängt. Der Inhalt des Zählers 3 bil­ det die Adresse 4 des Speichers 5, der eine dem Maximalwert Nmax des Zählers 3 entsprechende Anzahl von Speicherstellen 6 besitzt. Durch das Ereignis 2 wird der Inhalt der durch die Adresse 4 adressierten Speicherstelle 6 in das Register 7 übertragen und das Zeitsignal 8 des Zeitgebers 9 in die­ selbe Speicherstelle 6 und in das Register 10 eingeschrie­ ben. Der Inhalt des Registers 7 stellt den Zeitpunkt des ältesten noch im Speicher 5 registrierten Ereignisses 2 dar und wird als Signal 11, der Inhalt des Registers 10 stellt den Zeitpunkt des jüngsten noch im Speicher 5 zu registrie­ renden Ereignisses 2 dar und wird als Signal 12 dem Diffe­ renzbildner 13 zugeführt. Das Ausgangssignal des Differenzbildners 13 stellt die Dauer 14 dar, die für die letzten Nmax + 1 Ereignisse 2 erforderlich war. Im Dividierer 15 wird daraus das Ratensignal 16 durch Division einer Kon­ stante durch die Dauer 14 gebildet. Das Ratensignal 16 kann direkt angezeigt werden. Es wird vom Logarithmierer 17 un­ ter Zuhilfenahme einer Bezugskonstante logarithmiert und als Signal 18 zur Anzeige gebracht, vorzugsweise einer gra­ fischen Zeiger- oder Balkenanzeige, wie sie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist.

Eine typische Ausgestaltung einer Balkenanzeige zur gleich­ zeitigen Anzeige der aktuellen Rate und der dafür zulässi­ gen Verweildauer ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt, wobei die Fig. 2 Vollaussteuerung und die Fig. 3 eine Tei­ laussteuerung darstellt.

Der in den Fig. 2 und 3 dargestellte Balken besteht aus 27 Balkensegmenten, die Ratenbeschriftung aus üblichen Ab­ kürzungen für übliche Ratenmaße "Mikrosievert pro Stunde", "Millisievert pro Stunde" und "Sievert pro Stunde", die Be­ schriftung der zulässigen Verweildauer aus üblichen Abkür­ zungen für übliche Dauern "Jahr", "zehn Tage", "Tag", "Stunde" und "sechs Minuten".

Im Rahmen der Erfindung liegen auch andere Ratenmaße, Zeit­ maße, Balkenauflösungen, Gestaltungen, beispielsweise in Form einer runden Skala. Die in dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Beispiel verwendeten Auflösungen und Gestal­ tungsmerkmale sind typisch für Flüssigkristall- und Vakuum- Fluoreszenz-Anzeigen, wo aus wirtschaftlichen Gründen oft mit möglichst wenig verwendeten Segmenten auszukommen ist.

Die Verlängerungen einzelner Balkensegmente machen die jeweilige Bezugsskala erkennbar. Es ist auch möglich, diese getrennt zu realisieren. Im Beispiel ist die Skalierung log­ arithmisch gewählt, mit einer Auflösung von vier Segmenten pro Dekade. Damit läßt sich mit 27 Segmenten ein Bereich von fast sieben Dekaden angemessen darstellen. So zeigt die Anzeige in Fig. 3 eine Rate von etwa 2 Millisievert pro Stunde und eine zulässige Verweildauer von einem Tag an. Parallel kann die genaue Rate in einer zusätzlichen numeri­ schen Anzeige dargestellt werden, die auch in demselben An­ zeigeelement mit enthalten sein kann.

Bezugszeichenliste

1

Strahlungssensor

2

Ereignis

3

Zähler

4

Adresse des Speichers

5

5

Speicher

6

Speicherstelle

7

Register

8

Zeitsignal

9

Zeitgeber

10

Register

11

,

12

Signal (Zeitpunkt eines Ereignisses)

13

Differenzbildner

14

Dauer

15

Dividierer

16

Ratensignal

17

Logarithmierer

18

(Anzeige-)Signal
Nmax Maximalwert des Zählers

3

Claims (9)

1. Verfahren zur Anzeige der Häufigkeit statistisch auftre­ tender Ereignisse dadurch gekennzeichnet, daß jedem Ereignis ein zeitliches Merkmal zugeordnet, dieses in einem Umlaufspeicher abgespeichert und aus den jeweils ge­ speicherten Werten ein Anzeigewert ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Verfahrens der Umlaufspeicher mit den zeitli­ chen Merkmalen fiktiver Ereignisse vorbesetzt wird.

3. Verfahren zur Anzeige der Häufigkeit statistisch auftre­ tender Ereignisse, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Ereignis ein zeitliches Merkmal zugeordnet, die An­ zahl von Ereignissen mit gleichem Merkmal fortlaufend in je einem Speicherplatz eines Umlaufspeichers abgespeichert und aus den jeweils gespeicherten Werten ein Anzeigewert ermit­ telt wird.

4. Verfahren zur Anzeige der Häufigkeit statistisch auftre­ tender Ereignisse, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Ereignis ein zeitliches Merkmal und eine fortlaufende Nummer zugeordnet, die Nummer des jeweils letzten Ereignis­ ses mit gleichem Merkmal fortlaufend in den dem aktuellen zeitlichen Merkmal zugeordneten Speicherplatz eines Umlauf­ speichers abgespeichert und aus den jeweils gespeicherten Werten ein Anzeigewert ermittelt wird.

5. Verfahren zur Anzeige der Häufigkeit statistisch auftre­ tender Ereignisse, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kombination der kennzeichnenden Teile aus Anspruch 1 oder 2 mit einem ersten Umlaufspeicher und aus Anspruch 3 oder 4 mit einem zweiten Umlaufspeicher verwendet wird und abhängig von der Anzahl von Ereignissen im zweiten Umlauf­ speicher die Bestimmung des Anzeigewertes so erfolgt, daß der Anzeigewert aus Teilwerten, nämlich einem gewichteten Anzeigewert gemäß Anspruch 1 oder 2 einerseits und einem ge­ wichteten Anzeigewert gemäß Anspruch 3 oder 4 andererseits, zusammengesetzt wird, wobei die Gewichtung dieser Teilwerte jeweils eine Funktion der Anzahl von Ereignissen im zweiten Umlaufspeicher ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten eines Grenzwertes durch die Anzahl von Er­ eignissen im zweiten Umlaufspeicher aus den jeweils gespei­ cherten Werten dieses Speichers der Anzeigewert ermittelt wird, in anderen Fall aus den gespeicherten Werten des er­ sten Umlaufspeichers.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß je nach Anzahl von Ereignissen im zweiten Umlaufspeicher aus den jeweils gespeicherten Werten dieses Speichers ein den entsprechender Teil des Anzeigewertes ermittelt wird, der restliche Teil aus den gespeicherten Werten des ersten Umlaufspeichers.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzeigewert dieser Verfahren nichtlinear, vorzugsweise logarithmisch, verformt und grafisch angezeigt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige eines Anzeigewertes eine mindestens doppelte Skalierung aufweist, von denen mindestens eine eine Ereig­ nisrate kennzeichnet, eine andere einen zeitlichen Abstand von Ereignissen oder eine zulässige Dauer.