JP3712857B2 - デジタル計数率計 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば放射線監視装置などに使用されるデジタル計数率計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種のデジタル計数率計としては、例えば図15に示す装置があった。図15において、100はサンプリング周期毎に、定められたサンプリング時間に発生する被測定パルス源からのパルスの個数をカウントして被測定パルス源のカウント値情報を得るカウンタ、200はこのカウント値情報を演算して計数率を求める演算器である。演算器200における演算処理は各サンプリング周期毎、カウンタ100から送られてくる各カウント値情報に、そのカウント値情報が得られた時系列を判るよう時系列ラベルを付け、メモリに一時保管する。この時系列情報が付されたカウント値情報を演算周期毎、時系列ラベルの新しいカウント値情報から順に溯ってメモリから取りだし、そのサンプリング時間の積算とカウント値の積算を行う。積算時間が設定値Tとなる積算カウント値Nを求め、積算カウント値Nを積算時間Tで除して計数率nを求める。なお、積算時間の設定値は、通常のバックグランド計数率に対し希望する標準偏差σになるよう次式で定めた値に設定する。
積算時間の設定値=1/(σ2 ×通常のバックグランド平均計数率)
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来のデジタル計数率計は以上のように構成されていて、予め設定した積算時間における積算カウント値を使って計数率を求めていたので、放射線の統計的ゆらぎに対して出力は平均計数率を中心にガウス分布する特徴を有しているが、入力の急激な変動に対して、出力が積分時間で応答するため応答が遅いという問題があった。
【0004】
この発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、簡単な演算で応答の早いデジタル計数率計を得ること、通常のバックグランド計数率を含む低計数率領域では平均計数率を中心にガウス分布特性を維持し、高警報設定点を含む高計数率領域では高速で応答するとともに、その計数率の標準偏差は計数率の大小に関わらず一定となるデジタル計数率計を得ること、さらに、宇宙線またはノイズなど一過性のバースト入力による誤警報を防止するデジタル計数率計を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るデジタル計数率計は、サンプリング周期毎定められたサンプル時間にわたり被測定パルスの発生個数をカウント値情報として収集するカウンタ部と、前記カウント値情報毎、そのカウント値情報の時系列情報を前記各々のカウント値情報に付与する前処理部と、前記時系列情報付きのカウント値情報を蓄積するとともに時系列情報を指定する事によって所定のカウント値情報を読み出すメモリ部と、前記時系列情報に基づき、最新のカウント値情報から順次溯ってカウント値情報を読み出し、それぞれのカウント値情報に係るカウント値とサンプル時間の積算を行い、積算時間が予め設定した設定値Aになるカウント値の積算値Naから計数率naをNa/Aとして求めるA型演算処理部及びカウント値の積算値が予め設定した設定値Bとなるサンプル時間の積算値Tbから計数率nbをB/Tbとして求めるB型演算処理部を有する演算処理部とを備え、計数率nが設定値C以下の場合はA型演算処理部による演算結果を、計数率nが設定値C以上の場合はB型演算処理部による演算結果を演算結果として出力するようにしたものである。
【0006】
また、設定値Bを可変設定できるようにしたものである。
【0007】
また、演算処理部は、時系列情報の最新のカウント値情報から順次溯ってそのカウント値とサンプル時間の積算を行い、積算時間が予め設定した設定値Aになるカウント値の積算値Naから計数率na=Na/Aを求めるA型演算部と、直前の演算周期における計数率と1単位のサンプル時間との積によって算出される負帰還カウント値と最新のカウント値情報から得られるカウント値との差を代数的に積算して積算カウント値を求め、計数率の揺らぎの標準偏差が設定値Dとなるよう前記積算カウント値か計数率を演算するD型演算部とを備え、A型演算部による計数率が設定値C以下の場合はA型演算部の出力を、A型演算部による計数率が設定値C以上の場合はD型演算部の出力を、計数率として出力するようにしたものである。
【0008】
さらに、変換回路は、積算カウント値をM、γ=2σ2 (σは計数率の揺らぎの標準偏差)として、計数率N(M)=2rM/ln2の関係式によって積算カウント値を計数率に変換する演算回路で構成するようにしたものである。
【0009】
また、時系列情報の最新のカウント値情報から順次溯ってそのカウント値とサンプル時間の積算を行い、積算時間が予め設定した設定値Aになるカウント値の積算値Naから計数率na=Na/Aを求めるA型演算部と、被測定パルスを加算端子に加え、負帰還パルスを減算端子に加え、その差を代数的に積算して積算カウント値を得るアップダウンカウンタと、アップダウンカウンタの積算カウント値を入力してそれに対応した計数率の前記負帰還パルスを発生させるパルス発生器と、計数率の揺らぎの標準偏差が設定値Eとなるよう前記積算カウント値から計数率を演算する演算回路とを備えたE型演算部とを備え、A型演算部による計数率が設定値C以下の場合はA型演算部の出力を、A型演算部による計数率が設定値C以上の場合はE型演算部の出力を、計数率として出力するようにしたものである。
また、バースト除去機能を搭載することにより、通常のバックグランド係数率の揺らぎを抑制し、高警報設定点を含む高計数率領域で応答が速く、宇宙線やノイズなどのバースト状の一過性入力に対しても安定に動作するようにしたものである。
【0010】
また、各設定値A、C、D、E、G、H、Jの可変手段を備え、状況に合わせ動作状態を最適に設定できるようにしたものである。
また、設定値Cを計数率が上昇する時と下降する時で異なった値とし、下降する時の値Cを上昇する時の値Cより小さく設定するための設定手段を備えたものである。
また、設定された期間を限度として、設定値以上のカウント値を有するカウント値情報をバースト判定部によって捉え、これをカウント値の積算から除外するようにしたものである。これによって、カウント値の異常なものをバーストパルスとして除外し、バースト状の一過性ノイズによる誤動作防止を図る。
【0011】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下この発明の実施の形態1について、図1、図2および図3に基づき説明する。図1、 図2において、 1は入力端子11に入力される被測定パルス信号のパルス数をカウントするカウンタ部、2はカウンタ部1から送り込まれるパルス信号を用いて計数率を算出し出力端子13から出力する演算処理部、3は前記カウンタ部1、演算処理部2への制御信号を供給する制御信号部である。また、演算処理部2は所定のサンプリング周期毎所定の時間幅でサンプリングして得たパルス信号のカウント値に、そのサンプリングを行った時間とサンプリングの時間幅にかかる時間情報とをセットにしてカウント値情報に加工する前処理部21、前記個々のカウント値情報を蓄積するとともに、外部からの指定されたカウント値情報を読み出すメモリ部22、メモリに蓄積されたカウント値情報を所定の演算周期毎に、最新のカウント値情報から順に過去に溯って取り出してそのカウント値の積算を行い、カウント値の積算値が予め設定された値における各カウント値情報のサンプル時間の積算値を求め、 計数率を算出する演算部23から構成されている。
【0012】
図3は、 メモリ部22の説明図である。aは個々のメモリに付されたアドレス番号、bは個々のカウント値の取得時間に係る時間情報、cはカウント値とサンプル時間などの情報である。bとcによってカウント値情報を構成する。サンプリング時間毎に1 組のカウント値情報が1 つのアドレスに蓄えられる。そして演算処理部23からの指示により、最も新しいアドレスに蓄積されているカウント値情報から時系列的に順に過去に溯り、読み出されて計数率の演算処理に使われる。
【0013】
次に動作について説明する。演算部23は、設定された演算周期毎に最新のカウント値情報から順に過去に溯ってメモリ部22からカウント値情報を読み出し、それぞれのカウント値を積算する。この積算カウント値Nが設定値Bに達したらそれぞれのカウント値を得るためのサンプリング時間Δtの積算値Tbを求める。計数率はn=B/Tbとして求められる。積算カウント値は演算周期毎に設定値Bを目標値として制御される。
【0014】
次に、実施の形態1における入力パルス数がステップ状に増加した場合の応答特性について説明する。 従来の積算時間一定の演算方式では、応答出力は時間と共に比例して上昇し、積算時間の設定値Aで入力と同じになるのに対し、実施の形態1では、通常のバックグランド計数率からの上昇は次式に示すような指数関数的な上昇を行い、 応答の早い計数率計が得られる。図4に、その概要を示す( 実線:実施の形態1の場合、破線:従来例(積算時間一定)の場合) 。
【0015】
【数1】
【0016】
また、デジタル計数率計を用い放射線事象のような不規則パルスを計測した時の計数率nの標準偏差σは次式で示される事が知られている。
σ=(1/2nτ)1/2 ただし、 n:計数率、τ:時定数
実施の形態1に係る演算部23では、積算カウント値Nが設定値Bのときのサンプリング時間の積算値Tを求め、B/Tより計数率nを計算して出力するようにしているので、計数率nの標準偏差σは、σ=1/B1/2 から導かれるように計数率nに関係なく一定値となる特徴を有する。
【0017】
積算カウント値Nが得られるサンプリング時間の積算値Tは、演算周期の都度積算カウント値の変化に伴って変化する。また、積算時間の設定値Aを変えることによっても変化する。また、この実施の形態1に係る演算部は、
σ=1/B1/2
の関係にあるので、積算カウント値の設定値Bの設定を変える事により、計数率の標準偏差値σを希望する値に設定することができる。
【0018】
また、積算時間は次式のように時定数τの2倍に相当し、計数率nに反比例する。
T=2τ=1/(nσ2 )
【0019】
実施の形態2.
次に、実施の形態2について説明する。図5は実施の形態2に係る構成図である。図5において図1、図2と同じ符号を付したものは同一内容又は機能のものを示す。演算処理部23は、A型演算部23AとB型演算部23Bの2種類の演算部から構成されている。A型演算部23Aは、積算時間が設定値Aになるまで積算を行い、その時の積算カウント値Naから計数率n=Na/Aとして求めるようにしたもの、B型演算部23Bは実施の形態1の演算部と同じく積算カウント値が設定値Bになる積算時間Tbを求め、計数率n=B/Tbとして求めるようにしたものである。24は、A型演算部23AとB型演算部23Bで得た計数率のうちの一方を、条件に応じ切替え出力する出力切替制御部である。
【0020】
実施の形態1では、積算カウント値が設定値Bになるよう積算時間を求め、計数率を演算していたが、実施の形態2.では通常のバックグランド計数率を含む低計数領域で積算時間が設定値Aになるよう積算カウント数により演算した計数率を、また高警報設定点を含む高計数率領域に達したら実施の形態1と同じ積算カウント値が設定値Bになる積算時間により演算して求めた計数率を出力するようにしている。
【0021】
次に動作を説明する。A型演算部23Aは積算時間一定方式の演算を受け持つ演算部で、演算周期毎、その時点の最新のカウント値情報から順次過去に溯ってメモリ部22からそれぞれのカウント値情報を読み出してカウント値とサンプル時間を積算し、サンプル時間の積算値が所定の設定値Aの積算カウント値と積算時間とから計数率を求める。B型演算部23Bは積算カウント値一定方式の演算を受け持つ演算部で、演算周期毎その時点の最新のカウント値情報から順次過去に溯ってメモリ部22からそれぞれのカウント値情報を読み出してカウント値とサンプル時間を積算し、積算カウント値が所定の設定値Bの積算時間と積算カウント値とから計数率を求める。出力切替制御部24は、A型演算部23Aによる計数率が設定値C以下の時はA型演算部23Aの出力を計数率データとして出力端子13に導き、計数率が設定値C以上の場合は、B型演算部23Bの出力を出力端子13に導く。また、B型演算部23Bの計数率が設定値C以下になったらA型演算部23Aの出力を出力端子13に導く。
【0022】
具体的には、演算部23は演算周期毎メモリ部22から最新のカウント値情報およびこれより時系列的に過去に溯ったカウント値情報を順に読み出し、サンプル時間の積算時間が設定値Aとなるまでそれぞれのカウント値を積算して積算カウント値を求める。この積算カウント値とサンプリング時間の積算値とから計数率を求め、設定値C以下であればその計数率データを出力する。もし設定値C以上であれば、積算カウント値が設定値Bになるまでのサンプル時間の積算値を求め、この積算カウント値とサンプル時間の積算値とより計数率を求め、これを計数率データとして出力する。
【0023】
以上のようにすると、出力特性は図6で示すように、低い計数率では、出力(従来例)で示す直線のように、積算時間一定の特性を持ち、高い計数率では出力(実施の形態1)で示す曲線のように、積算カウント値一定の特性を持つ。この結果、通常のバックグランド計数率では計数率が平均計数率を中心としてガウス分布の特性となり、高い計数率では、立ち上がりの早い特性となる。破線は積算時間一定の場合を示す。
【0024】
なお、上記実施の形態2では、演算部23を積算時間一定方式と、積算カウント値一定方式とで分けて構成し同時に両方式の演算を行って条件に合った方の出力を出力端子に導くようにしているが、演算周期毎、積算時間一定方式と積算カウント値一定方式の一方の演算処理を先に実行し、その測定結果の計数率が設定値以下か以上かによって演算処理の仕方を他方に切り替えるようにする事もできる。この演算処理の方法を取ると、演算周期毎どちらかの演算処理を実行してみないとその時々の演算処理方法が定まらないという問題はあるが、迅速に所定のカウント値情報をメモリ部22から演算処理部23に取り込んで演算処理を行うことにより、上記試行に伴う遅れも実質的に支障にはならずにすむ。この場合は、演算部の積算値を時間基準とカウント値基準に切り替えることにより、1組の演算部を用意すればよい。
【0025】
実施の形態3.
実施の形態3では、演算周期毎その中でもっとも新しい今回のカウント値情報のカウント値から負帰還カウント値(前回の演算周期における計数率と一個のカウント値情報の抽出時間Δtの積)を減算し、その差のカウント値を代数的に積算して積算カウント値を求め、計数率を求めるようにしたものである。
【0026】
以下図7に基づいて実施の形態3を説明する。図7において、図1、図2および図5と同じ符号を付したものは同一内容又は機能のものを示す。演算処理部23は、A型演算部23Aと、以下のように機能するD型演算部23Dとから構成されている。A型演算部23Aは、積算時間が設定値Aになるまで積算を行い、その時の積算カウント値Naとから計数率na=Na/Aとして求めるようにしたものであり、D型演算部23Dは、演算周期毎その中で最も新しいカウント値情報のカウント値から、1つ前の演算周期における計数率とサンプル時間の積( 負帰還カウント値) を引いたカウント値を代数的に積算し、その積算カウント値Ndから計数率ndを演算するようにしたものである。そして、A型演算部23Aの計数率が設定値C以下の場合はA型演算部23Aの出力を、計数率が設定値Cに達したらD型演算部23Dに切り替えるようにしている。ただし、この計算結果をそのまま出力するのではなく、計数率ndの大きさに関係なく揺らぎが一定となるよう、以下で説明する変換を施して出力するようにしている。
【0027】
次にD型演算部23Dの構成の一例について図8に基づいて説明する。23D1はメモリ部22から取り込むカウント値から負帰還カウント値(前回の演算周期における計数率ndとサンプリング時間Δtの積)を減算する減算回路、23D2は減算回路23D1の出力を代数的に積算する積算回路、23D3はこの積算結果に基づき揺ぎが一定になるように計数率ndを算出する演算回路Dである。
【0028】
次に動作について説明する。演算周期毎その中でもっとも新しい今回のカウント値情報のカウント値から負帰還カウント値(前回の演算周期における計数率とサンプリング時間の積)を減算しその代数的に積算した積算カウント値を求め、計数率を求めるようにしている。これは閉ループを構成した系に相当し、この演算における閉ループのフィードバックゲインGは次式で示される。
G=1/γ=dn(M)/dM
ただし、Nd=M,nd=n(M)
標準偏差σが一定になるようにするには、n(M)・τを一定値γにする必要があり、n(M)を下式のようにする。
1/{n(M)・τ}={1/n(M)}・{dn(M)/dM}
1/{n(M)・τ}=γ とすると、
dn(M)/dM=γ・n(M)
微分すると定数倍になる関数は指数関数で表されるので、
【0029】
【数2】
【0030】
上式の展開において、設定値Dは例えばD=γとして与えられ、計数率ndに関係なく揺らぎの標準偏差は一定となる。
計数率naから計数率ndへの出力の切り替え時は、例えば次式により切り替え直前の前回計数率naから積算カウント値Ndの初期値を求める。
Nd=M=ln(na)/(2σ2 )
【0031】
以上のように、実施の形態3によれば、実施の形態2と同様に通常のバックグランド計数率を含む低計測領域では、平均の計数率を中心にガウス分布し、警報設定点を含む高計測領域では高速に応答するデジタル計数率計を実現できる。また実施の形態2に比べ演算回数が少ないので、演算時間が短いという特徴がある。
【0032】
実施の形態4.
実施の形態4では、被測定パルスを加算端子に加え、負帰還パルスを減算端子に加えてその差を代数的に加算して演算期間毎に積算カウント値を出力するアップダウンカウンタと、前記積算カウント値に応じて前記負帰還パルスを出力してアップダウンカウンタの減算端子に加えるパルス発生器を有し、積算カウント値から計数率を算出するようにしている。ただし、この計算結果をそのまま出力するのではなく、計数率ndの大きさに関係なく揺らぎが一定となるよう、以下で説明する演算を施して出力するようにしている。
【0033】
以下図9に基づいて実施の形態4を説明する。図9において、図1、および図2と同じ符号を付したものは同一内容又は機能のものを示す。25は入力部11から被測定パルスを入力して加える加算端子と負帰還パルスを加える減算端子をもち、加算端子と減算端子に入るパルス数の差を代数的に積算するアップダウンカウンタ、26は演算周期毎の積算カウント値に応じた計数率の負帰還パルスを発生するパルス発生器である。23E1は、前記積算カウント値Neから計数率neを算出する演算回路Eであり、アップダウンカウンタ25とパルス発生器26と演算回路を23E1でE型演算部23Eを構成している。
【0034】
次に動作について説明する。アップダウンカウンタにより、演算周期毎、入力部からの被測定パルスを加算端子に、パルス発生器からの負帰還パルスを減算端子に加えて両者の差のカウント値を代数的に積算して積算カウント値を求め、この積算カウント値から演算回路Eにより計数率を求めるようにしている。この場合もE型演算部による演算結果をそのまま出力するのではなく、計数率neの大きさに関係なく揺らぎが一定となるよう、実施の態様3と同じ考えの変換を施して出力するようにしている。
【0035】
実施の形態5.
実施の形態5は、低計数率領域と高計数率領域の切替えにヒステリシス特性を持たせ、切替えの安定化を図ったものである。
【0036】
以下、実施の形態5を図10のフローチャートに基づいて説明する。まず、システムリセットで演算フラグを初期化して0として、演算に入る。演算フラグが0のときは積算時間一定の演算方式で演算を行い、積算時間一定の演算方式の計数率n1を出力する。演算フラグが0で計数率n1が設定値C1以上になったら、演算フラグを1に反転し、標準偏差一定方式で演算を行い、標準偏差一定方式での計数率n2を出力する。演算フラグが1で計数率n2が設定値C2以下になったら演算フラグを0に反転し、積算時間一定の演算方式で演算を行う。ここで、C2<C1に設定しておく。
このように、積算時間一定の演算方式と標準偏差一定方式の切替えをヒステリシスを持たせて行うことにより、切替えが安定して行える。
【0037】
実施の形態6.
実施の形態6では、カウント値の積算を行うにあたり、設定された期間を限度として、設定値以上のカウント値を除外して積算を行うようにし、カウント値の異状に大きなものをバーストパルスとして除外する、バースト除外機能を有するものである。実施の形態6を図11に基いて説明する。図11において従前の図と同一符号は同一または同等の機能を行うものである。27は前処理部21からのカウント値が予め設定のカウント値と比較し超えるものかを判定し、超えている場合は異常として判定マークをつけてメモリ部22に送る判定部である。
【0038】
次に具体的な動作を説明する。判定部27で異常とされ判定マーク1をつけられたパルス信号は、他の正常とされるパルス信号と同じく前処理部でサンプリングを行った時間とそのサンプリングを行った時間に関する情報を付加する前処理を施し、それぞれ1個のカウント値情報としてメモリ部22に送られ蓄えられる。次に演算部23の積算の過程で以下の条件にて加算されたり加算対象から省かれたりする。すなわち、演算周期毎にもっとも新しいカウント値情報から順番にさかのぼって所定の個数F個の過去のカウント値情報のチェックを行い、このうち判定フラグ1のついたカウント値情報が設定値G個未満である場合は、判定フラグ1のついたカウント値情報を省いて積算を行い計数率を求める。判定フラグ1のついたカウント値情報が設定値G個を超える場合は、もはや異常値とできない状態に入りつつあるということから以後の積算は判定フラグ1のカウント値情報を含めて積算を行う。なお、上記判定フラグ1のカウント値情報を含めて行う積算は、判定フラグ1のカウント値情報が規定値G個以上になった時点から所定期間Hだけ継続し、その後回復させて元の監視状態で運用する方法を取る。
【0039】
異常値とされるカウント値の設定値Jを例えば次式で設定する。
設定値J= n×ΔT+k×(n×ΔT)1/2
n:通常時の計数率
k:誤警報の発生確率を考慮して、たとえば4〜6とする。
設定値Fは離散バーストを考慮して次のように設定する。
設定値F>設定値A(積算時間)/1単位サンプル時間(△T)
設定値Gはバースト時間を想定して設定する。
設定値G≧バースト時間/1単位サンプル時間(ΔT)
バースト時間は、例えば宇宙線を想定すると10秒とする。設定時間Hは、機器内故障によるノイズを顕在化させるために、積算時間に対し十分長い時間、例えば24時間に設定する。
【0040】
以上のように、この実施の形態6では、バースト状の一過性のノイズに対し、誤動作を防止できる。特に、N−16モニタのように通常のバックグランド計数率が数cpmと低く、バースト状高エネルギー宇宙線の対策が求められるような場合に有効である。また外来ノイズ対策にも有効である。
【0041】
実施の形態7.
実施の形態7は実施の形態1ないし実施の形態3に実施の形態6のバースト除去機能を搭載したものである。図12にその構成図を示す。図1、図2、図5、図7および図11と同一符号の付されたものは同一または同等の機能のものである。この実施の形態7の構成では、通常のバックグランド計数率の揺らぎを抑制し、高警報設定点を含む高計数率領域で応答が速くバースト状の一過性ノイズに対しても安定に動作するデジタル計数率計を実現できる。
【0042】
実施の形態8.
実施の形態8は実施の形態4に実施の形態6のバースト除去機能を搭載したものである。図13にその構成図を示す。図1、図2、図5、図7、図9および図11と同一符号の付されたものは同一または同等の機能のものである。
【0043】
実施の形態9.
実施の形態9は、テストパルスによる誤警報を防止する機能に関するものである。図14は実施の形態9の構成を示す。図14において、図11と同一符号のものは同一または相当機能のものを示す。28は、広範囲のパルス信号を加えて計数率のチェックを行うテスト信号源である。判定部27にてこの信号源28からの信号を注入するときは判定フラグを0にしておく。このように構成することによって、広い範囲のカウント数を持つパルス信号源によるテストパルスを入力中でも、テスト中のテストパルスの急変で、誤動作をするのを防止することができる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係るデジタル計数率計によれば、サンプリング周期毎定められたサンプル時間にわたり被測定パルスの発生個数をカウント値情報として収集するカウンタ部と、前記カウント値情報毎、そのカウント値情報の時系列情報を前記各々のカウント値情報に付与する前処理部と、前記時系列情報付きのカウント値情報を蓄積するとともに時系列情報を指定する事によって所定のカウント値情報を読み出すメモリ部と、前記時系列情報に基づき、カウント値情報の新しいものから順次溯ってカウント値情報を読み出し、各カウント値情報のカウント値に係る積算値とそのサンプル時間の積算値とから計数率を演算する演算処理部とを備えた構成としたので、任意の演算周期とタイミングで所要のカウント値情報を取り出し計数率を演算できる効果がある。
【0045】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、演算処理部は、時系列情報の最新のカウント値情報から順次溯ってそれぞれのカウント値情報に係るカウント値とサンプル時間を積算し、カウント値の積算値が予め設定した設定値Bになるサンプル時間の積算値Tbより、B/Tbとして計数率を求めるようにしたので、応答の早いデジタル計数率計を構成できる効果がある。
【0046】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、設定値Bを可変設定できるようにしたので、計数率の標準偏差を希望する値に設定できる効果がある。
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、演算処理部として、最新のカウント値情報から順次溯ってそれぞれのカウント値情報に係るカウント値とサンプル時間の積算値を行い、積算時間が予め設定した設定値Aになるカウント値の積算値Naから計数率naをNa/Aとして求めるA型演算処理部と、カウント値の積算値が予め設定した設定値Bとなるサンプル時間の積算値Tbから計数率nbをB/Tbとして求めるB型演算処理部とを備え、計数率nが設定値C以下の場合はA型演算処理部による演算結果を、計数率nが設定値C以上の場合はB型演算処理部による演算結果を演算結果として出力するようにしたので、通常のバックグランド計数率ではガウス分布をし、高計数率領域では高速で応答するようにできる効果がある。
【0047】
この発明に係るデジタル計数率計によれば、演算処理部として、時系列情報の最新のカウント値情報から順次溯ってそのカウント値とサンプル時間の積算を行い、積算時間が予め設定した設定値Aになるカウント値の積算値Naから計数率na=Na/Aを求めるA型演算部と、直前の演算周期における計数率と1単位のサンプル時間との積によって算出される負帰還カウント値と最新のカウント値情報から得られるカウント値との差を代数的に積算して積算カウント値を求め、計数率の揺らぎの標準偏差が設定値Dとなるよう前記積算カウントから計数率を演算するD型演算部とを備え、A型演算部による計数率が設定値C以下の場合はA型演算部の出力を、A型演算部による計数率が設定値C以上の場合はD型演算部の出力を、計数率として出力するようにしたので、通常のバックグランド計数率はガウス分布をし、高計数率領域では高速応答出来かつ演算速度の早い計数率計を得ることができるとともに、揺らぎの標準偏差を一定にできる効果がある。
【0048】
この発明に係るデジタル計数率計によれば、D型演算部は、積算カウント値をM、γ=2σ2 (σは計数率の揺らぎの標準偏差)として、
計数率N(M)=2rM/ln2の関係式によって積算カウント値を計数率に演算する構成としたので、揺らぎの標準偏差を一定にできる効果がある。
【0049】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、演算処理部として、時系列情報の最新のカウント値情報から順次溯ってそのカウント値とサンプル時間の積算を行い、積算時間が予め設定した設定値Aになるカウント値の積算値Naから計数率na=Na/Aを求めるA型演算部と、被測定パルスを加算端子に加え、負帰還パルスを減算端子に加え、その差を代数的に積算して積算カウント値を得るアップダウンカウンタと、アップダウンカウンタの積算カウント値を入力してそれに対応した計数率の前記負帰還パルスを発生させるパルス発生器と、計数率の揺らきの標準遍差が設定値Eとなるよう前記積算カウント値から計数率を演算する演算回路とを備えたE型演算部とを備え、A型演算部による計数率が設定値C以下の場合はA型演算部の出力を、A型演算部による計数率が設定値C以上の場合はE型演算部の出力を計数率として出力するようにしたので、通常のバックグランド計数率はガウス分布をし、高計数率領域で高速応答出来かつ演算速度の早い計数率計を得ることができるとともに、高計数率に対して数え落とし誤差が少なく、揺らぎの標準偏差も一定にできる効果がある。
【0050】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、E型演算部は、積算カウント値をM、γ=2σ2 (σは計数率の揺らぎの標準偏差)として、計数率N(M)=2rM/ln2の関係式によって積算カウント値を計数率に演算する演算回路を構成したので、揺らぎの標準偏差を一定にできる効果がある。
【0051】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、演算部の積算カウント値の設定値の可変手段を備えたので、揺らぎの標準偏差を任意の値に設定しできる効果がある。
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、計数率の切替えの設定値Cを計数率が上昇する時と下降する時で異なった値としたので、切り替わり時の安定動作が得られる効果がある。
【0052】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、計数率の切替えの設定値Cを下降する時の計数率の設定値Cに比べ、上昇する時の計数率の設定値Cを大きく設定するための設定手段を備えたので、計数率の切り替わりの安定な設定が行える効果がある。
【0053】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、演算処理部に、バーストパルスにかかるカウント値情報を判定するバースト判定部を備え、バーストパルスを除いて積算を行うようにしたので、一過性ノイズに対し誤警報の防止が図れる効果がある。
【0054】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、バースト判定部は最新のカウント値情報のカウント値が設定値J以上の場合は前記最新のカウント値情報をバースト扱いとするバーストフラグを付してメモリ部に記憶し、このバーストフラグ付きカウント値情報に基いてカウント情報の積算処理の制御を行うようにしたので、バーストパルスによる誤警報の軽減ができる効果がある。
【0055】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、演算部は、最新のカウント値情報から順次過去に溯って設定時間分の範囲でバーストフラグの数を数え、バーストフラグの数が設定値G未満の場合は、前記最新のカウント値から時系列的に過去に溯ってバーストフラグ付きカウント値情報を除いてカウント値の積算を行い、その積算カウント値に基づき計数率を演算し、また前記バーストフラグの数が前記設定値G以上の場合は、最新カウント値を非バースト扱いに訂正して計数率の演算を行うと共に、それ以降は演算周期の経過回数が設定値Hに達するまで新たなデータはすべて非バースト扱いとするようにしたので、カウント値情報のカウント数が広範囲にわたるノイズに対し、誤警報の軽減ができる効果がある。
【0056】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、バースト判定部は、テストパルス入力時にテスト状態である事を示す信号を取り込み、バースト判定機能を停止するようにしたので、広範囲にわたるカウント数のテスト信号によるテストを円滑に行える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係るデジタル計数率計の構成図である。
【図2】 実施の形態1のデジタル計数率計の演算処理部の構成図である。
【図3】 実施の形態1におけるメモリ部22の構成図である。
【図4】 実施の形態1における入力パルス数がステップ状に増加した場合の応答特性を示す図。
【図5】 実施の形態2のデジタル計数率計の演算処理部の構成図である。
【図6】 実施の形態2における入力パルス数がステップ状に増加した場合の応答特性を示す図である。
【図7】 実施の形態3のデジタル計数率計の演算処理部の構成図である。
【図8】 実施の形態3のD型演算部の構成図である。
【図9】 実施の形態4のデジタル計数率計の演算処理部の構成図である。
【図10】 実施の形態5のフローチャートを示す図である。
【図11】 判定部を備えた実施の形態6のデジタル計数率計の演算処理部の構成図である。
【図12】 判定部を備えた実施の形態7のデジタル計数率計の演算処理部の構成図である。
【図13】 判定部を備えた実施の形態8のデジタル計数率計の演算処理部の構成図である。
【図14】 実施の形態9のデジタル計数率計の演算処理部の構成図である。
【図15】 従来例に係る計数率計の構成図である。
【符号の説明】
1 カウンタ部、
2 演算処理部、 21 前処理部、 22 メモリ部、 23 演算部、
23A A型演算部、 23B B型演算部、 23D D型演算部、
23E E型演算部、 23D1 減算回路、 23D2 積算回路、
23D3 演算回路D、 23E1 演算回路E、
24 出力切替制御部 25 アップダウンカウンタ、
26 パルス発生回路、 27 判定部、 28 テスト信号部、
3 制御信号部。
Claims (16)
- サンプリング周期毎定められたサンプル時間にわたり被測定パルスの発生個数をカウント値情報として収集するカウンタ部と、前記カウント値情報毎、そのカウント値情報の時系列情報を前記各々のカウント値情報に付与する前処理部と、前記時系列情報付きのカウント値情報を蓄積するとともに時系列情報を指定する事によって所定のカウント値情報を読み出すメモリ部と、前記時系列情報に基づき、最新のカウント値情報から順次溯ってカウント値情報を読み出し、それぞれのカウント値情報に係るカウント値とサンプル時間の積算を行い、積算時間が予め設定した設定値Aになるカウント値の積算値Naから計数率naをNa/Aとして求めるA型演算処理部及びカウント値の積算値が予め設定した設定値Bとなるサンプル時間の積算値Tbから計数率nbをB/Tbとして求めるB型演算処理部を有する演算処理部とを備え、計数率n aが設定値C以下の場合はA型演算処理部による演算結果を、計数率n aが設定値Cを超える場合はB型演算処理部による演算結果を演算結果として出力するようにしたことを特徴とするデジタル計数率計。
- 設定値Bを可変設定できるようにしたことを特徴とする請求項1に記載のデジタル計数率計。
- 設定値A、BおよびCを可変設定できるようにしたことを特徴とする請求項1に記載のデジタル計数率計。
- サンプリング周期毎定められたサンプル時間にわたり被測定パルスの発生個数をカウント値情報として収集するカウンタ部と、前記カウント値情報毎、そのカウント値情報の時系列情報を前記各々のカウント値情報に付与する前処理部と、前記時系列情報付きのカウント値情報を蓄積するとともに時系列情報を指定する事によって所定のカウント値情報を読み出すメモリ部と、前記時系列情報に基づき、の最新のカウント値情報から順次溯ってカウント値情報を読み出し、そのカウント値とサンプル時間の積算を行い、積算時間が予め設定した設定値Aになるカウント値の積算値Naから計数率na=Na/Aを求めるA型演算部及び直前の演算周期における計数率と1単位のサンプル時間との積によって算出される負帰還カウント値と最新のカウント値情報から得られるカウント値との差を代数的に積算して積算カウント値を求め、計数率の揺らぎの標準偏差が設定値Dとなるよう前記積算カウント値から計数率を演算するD型演算部を有する演算処理部とを備え、A型演算部による計数率が設定値C以下の場合はA型演算部の出力を、A型演算部による計数率が設定値C以上の場合はD型演算部の出力を、計数率として出力するようにしたことを特徴とするデジタル計数率計。
- D型演算部は、積算カウント値をM、γ=2σ2 (σは計数率の揺らぎの標準偏差、γは定数)として、計数率N(M)=2 γM/ln2 の関係式によって積算カウント値を計数率に演算することを特徴とする請求項4に記載のデジタル計数率計。
- 設定値A、CおよびDを可変設定できるようにしたことを特徴とする請求項4に記載のデジタル計数率計。
- サンプリング周期毎定められたサンプル時間にわたり被測定パルスの発生個数をカウント値情報として収集するカウンタ部と、前記カウント値情報毎、そのカウント値情報の時系列情報を前記各々のカウント値情報に付与する前処理部と、前記時系列情報付きのカウント値情報を蓄積するとともに時系列情報を指定する事によって所定のカウント値情報を読み出すメモリ部と、前記時系列情報に基づき、最新のカウント値情報から順次溯ってカウント値情報を読み出し、そのカウント値とサンプル時間の積算を行い、積算時間が予め設定した設定値Aになるカウント値の積算値Naから計数率na=Na/Aを求めるA型演算部及び被測定パルスを加算端子に加え、負帰還パルスを減算端子に加え、その差を代数的に積算して積算カウント値を得るアップダウンカウンタと、アップダウンカウンタの積算カウント値を入力してそれに対応した計数率の前記負帰還パルスを発生させるパルス発生器と、計数率の揺らぎの標準偏差が設定値Eとなるよう前記積算カウント値から計数率を演算する演算回路とを具備したE型演算部を有する演算処理部とを備え、A型演算部による計数率が設定値C以下の場合はA型演算部の出力を、A型演算部による計数率が設定値C以上の場合はE型演算部の出力を計数率として出力するようにしたことを特徴とするデジタル計数率計。
- 演算回路は、積算カウント値をM、γ=2σ2 (σは計数率の揺らぎの標準偏差)として、計数率N(M)=2 γM/ln2 の関係式によって積算カウント値を計数率に変換する演算回路で構成することを特徴とする請求項7に記載のデジタル計数率計。
- 設定値A、CおよびEを可変設定できるようにしたことを特徴とする請求項7に記載のデジタル計数率計。
- 計数率の設定値Cを計数率が上昇する時と下降する時で異なった値としたことを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のデジタル計数率計。
- 下降する時の計数率の設定値Cを上昇する時の計数率の設定値Cより小さく設定するための設定手段を備えたこを特徴とする請求項10に記載のデジタル計数率計。
- 演算処理部に、最新のカウント値情報から順番に設定値F個までさかのぼってチェックし、カウント値情報をバースト情報にかかる設定値と比較して判定するバースト判定部を備えたことを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれか1項に記載のデジタル計数率計。
- バースト判定部は、最新のカウント値情報のカウント値が設定値J以上の場合は前記最新のカウント値情報をバースト扱いとするバーストフラグを付してメモリ部に記憶するようにしたことを特徴とする請求項12に記載のデジタル計数率計。
- 演算処理部は、最新のカウント値情報から順次過去に溯って設定時間分の範囲でバーストフラグの数を数え、バーストフラグの数が設定値G未満の場合は、前記最新のカウント値から時系列的に過去に溯ってバーストフラグ付きカウント値情報を除いてカウント値の積算を行い、その積算カウント値に基づき計数率を演算し、前記バーストフラグの数が前記設定値G以上の場合は、最新カウント値を非バースト扱いに訂正して計数率の演算を行うとともに、それ以降は演算周期の経過回数が設定値Hに達するまで新たなデータはすべて非バースト扱いとするようにしたことを特徴とする請求項12または請求項13に記載のデジタル計数率計。
- 設定値G、HおよびJの1つまたは2つ以上を可変設定できるようにしたことを特徴とする請求項14に記載のデジタル計数率計。
- バースト判定部は、テストパルス入力時にテスト状態であることを示す信号を取り込み、バースト判定機能を停止するようにしたことを特徴とする請求項12に記載のデジタル計数率計。
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