本發(fā)明涉及核素識(shí)別領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，核素的識(shí)別方法是利用核探測(cè)器獲得未知核素的能量譜，對(duì)其進(jìn)行分析與處理，最后與核素庫中記錄的標(biāo)準(zhǔn)能量譜數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)能量譜與標(biāo)準(zhǔn)譜中能量峰的吻合程度給出某種核素存在與否的判定。獲取能量譜的過程需要借助核輻射探測(cè)器在一定時(shí)間內(nèi)對(duì)未知核素發(fā)出的能量粒子進(jìn)行探測(cè)和統(tǒng)計(jì)?，F(xiàn)有技術(shù)存在以下不足：
首先，在核素放射的劑量少(微量)、屏蔽較強(qiáng)的情況下，探測(cè)到的能量粒子數(shù)目少，難以通過統(tǒng)計(jì)不同能量粒子數(shù)目的方法來獲得可供分析的能量譜；存在噪聲干擾的情況下，從能量譜上難以辨別出核素產(chǎn)生的能量峰，不能及時(shí)地給出核素有無存在的判別結(jié)果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)上述存在的問題，提供一種微量核素在線識(shí)別方法。
本發(fā)明技術(shù)方案包括：
步驟1：利用核探測(cè)器檢測(cè)環(huán)境中的核素釋放的射線并輸出脈沖信號(hào)，記錄脈沖信號(hào)的幅度值和對(duì)應(yīng)的時(shí)刻值，得到多個(gè)脈沖的數(shù)據(jù)；
步驟2：根據(jù)多個(gè)脈沖的能量值估算出這些脈沖的能量估計(jì)值fe，計(jì)算多個(gè)能量估計(jì)值fe的標(biāo)準(zhǔn)差δe；
步驟3：根據(jù)多個(gè)脈沖的時(shí)間間隔估算出這些脈沖的時(shí)間間隔估計(jì)值δte，以及這些脈沖中目標(biāo)事件發(fā)生概率值α；
步驟4：逐一檢驗(yàn)各個(gè)脈沖的能量值是否在設(shè)定的能量值閾值范圍內(nèi)，以及逐一檢驗(yàn)各個(gè)脈沖的時(shí)間間隔是否在設(shè)定的時(shí)間間隔閾值范圍內(nèi)，認(rèn)為能量值與時(shí)間間隔均值在對(duì)應(yīng)的設(shè)定閾值范圍內(nèi)的脈沖為有效脈沖；
步驟5：計(jì)算各個(gè)有效脈沖的能量值的第一類概率密度以及第二類概率密度；其中能量值的第一類概率密度為f1～n(f,δ)，其中f1為能量值的第一類概率密度，n(f,δ)為真實(shí)能量值為f，真實(shí)能量值f的標(biāo)準(zhǔn)差為δ的正態(tài)分布函數(shù)；f，δ為已知；
能量值的第二類概率密度為f0～n(fe,δe)，其中f0為能量值的第二類概率密度，n(fe,δe)為能量估計(jì)值為fe，標(biāo)準(zhǔn)差為δe的正態(tài)分布函數(shù)；
步驟6：計(jì)算各個(gè)有效脈沖的時(shí)間間隔的第一類概率密度以及第二類概率密度；其中時(shí)間間隔的第一類概率密度為fδt1～e(α·λ·δt)，其中fδt1為時(shí)間間隔的第一類概率密度，e(α·λ·δt)為均值為α·λ·δt的指數(shù)分布函數(shù)，目標(biāo)事件發(fā)生概率值為α，探測(cè)器的探測(cè)率為λ，真實(shí)時(shí)間間隔為δt；α，λ，δt為已知；
時(shí)間間隔的第二類概率密度為fδt0～e(α·λ·δte)，其中fδt0為時(shí)間間隔的第二類概率密度，e(α·λ·δte)為均值為α·λ·δte的指數(shù)分布函數(shù)；
步驟7：建立決策函數(shù)
步驟8：對(duì)連續(xù)到來的脈沖信號(hào)逐一進(jìn)行有效性校驗(yàn)，并及時(shí)地更新決策函數(shù)d(n)的結(jié)果，若數(shù)值結(jié)果總體趨于增長(zhǎng)，則判定某種核素存在，否則判定該核素不存在。
進(jìn)一步，能量值閾值范圍為(f-k·δ,f+k·δ)，其中k為真實(shí)能量值f的置信系數(shù)，δ為真實(shí)能量值f的標(biāo)準(zhǔn)差。
進(jìn)一步，時(shí)間間隔閾值范圍為(δt-kt·δt,δt+kt·δt)，其中kt為真實(shí)時(shí)間間隔δt的置信系數(shù)，δt為真實(shí)時(shí)間間隔δt的標(biāo)準(zhǔn)差。
進(jìn)一步，將本脈沖與前一個(gè)脈沖的時(shí)間間隔作為本脈沖的時(shí)間間隔，第一個(gè)脈沖的時(shí)間間隔為0。
進(jìn)一步，將本脈沖與前一個(gè)脈沖的時(shí)間間隔和前一個(gè)脈沖與前前個(gè)脈沖的時(shí)間間隔求均值得到本脈沖的時(shí)間間隔，第一個(gè)脈沖的時(shí)間間隔為0。
綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
1.本發(fā)明以實(shí)時(shí)的脈沖信號(hào)作為信息源，不需要對(duì)能量粒子進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)。
2.本發(fā)明利用核脈沖信號(hào)作為判定核素存在與否的依據(jù)，在噪聲干擾較強(qiáng)、信噪比水平較低(接近1:1)時(shí)同樣適用。
3.本發(fā)明可以實(shí)時(shí)地更新和校驗(yàn)結(jié)果。
附圖說明
本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：
圖1為本發(fā)明方法流程圖。
具體實(shí)施方式
本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
如圖1所述，本發(fā)明具體實(shí)施步驟如下：
第1步，利用核探測(cè)器采集環(huán)境中的核素產(chǎn)生的射線，并產(chǎn)生脈沖信號(hào)，探測(cè)器每接收到一條射線便產(chǎn)生一個(gè)脈沖，記錄各個(gè)脈沖信號(hào)的幅度值和對(duì)應(yīng)的時(shí)刻值，得到多個(gè)脈沖的數(shù)據(jù)。
第2步，根據(jù)多個(gè)脈沖的幅度值估算出這些脈沖的能量估計(jì)值fe，計(jì)算能量估計(jì)值fe的標(biāo)準(zhǔn)差δe；具體的，可使用高斯馬爾可夫模型計(jì)算能量估計(jì)值及其標(biāo)準(zhǔn)差。
第3步，根據(jù)多個(gè)脈沖的時(shí)間間隔估算出劑量率對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔估計(jì)值δte，具體的，δte可使用指數(shù)分布模型計(jì)算估計(jì)值。并采用特征能量值的目標(biāo)脈沖的頻數(shù)與總體脈沖的頻數(shù)之比，計(jì)算目標(biāo)事件發(fā)生概率值α。
步驟4：以脈沖的幅值與時(shí)間間隔為分類依據(jù)，限定閾值范圍，對(duì)檢測(cè)到的脈沖逐一排查，認(rèn)為能量值與時(shí)間間隔均值在對(duì)應(yīng)的設(shè)定閾值范圍內(nèi)的脈沖為有效脈沖。具體的，逐一檢驗(yàn)各個(gè)脈沖的能量值是否在設(shè)定的能量值閾值范圍內(nèi)，在本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例中，該范圍為(f-k·δ,f+k·δ)，其中k為真實(shí)能量值f的置信系數(shù)，δ為真實(shí)能量值f的標(biāo)準(zhǔn)差，均為已知的經(jīng)驗(yàn)值。
逐一檢驗(yàn)各個(gè)脈沖的時(shí)間間隔是否在設(shè)定的時(shí)間間隔閾值范圍內(nèi)，在本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例中，時(shí)間間隔的閾值范圍為(δt-kt·δt,δt+kt·δt)，其中kt為真實(shí)時(shí)間間隔δt的置信系數(shù)，δt為真實(shí)時(shí)間間隔δt的標(biāo)準(zhǔn)差，為已知的經(jīng)驗(yàn)值。
第5步，計(jì)算各個(gè)有效脈沖的能量值的第一類概率密度以及第二類概率密度；其中能量值的第一類概率密度函數(shù)服從均值為特征能量值f，標(biāo)準(zhǔn)差為δ的正態(tài)分布n(f,δ)，令f1為能量值的第一類概率密度。
能量值的第二類概率密度函數(shù)服從能量估計(jì)值為fe，標(biāo)準(zhǔn)差為δe的正態(tài)分布函數(shù)n(fe,δe)，令f0為能量值的第二類概率密度。
步驟6：計(jì)算各個(gè)有效脈沖的時(shí)間間隔的第一類概率密度以及第二類概率密度；其中時(shí)間間隔的第一類概率密度函數(shù)服從均值為α·λ·δt的指數(shù)分布函數(shù)e(α·λ·δt)，令fδt1為時(shí)間間隔的第一類概率密度，目標(biāo)事件發(fā)生概率值為α，探測(cè)器的探測(cè)率為λ，真實(shí)時(shí)間間隔為δt；α，λ，δt為已知的經(jīng)驗(yàn)值。
時(shí)間間隔的第二類概率密度函數(shù)服從均值為α·λ·δte的指數(shù)分布函數(shù)e(α·λ·δte)，令fδt0為時(shí)間間隔的第二類概率密度。
在一個(gè)實(shí)施例中，將本脈沖與前一個(gè)脈沖的時(shí)間間隔作為本脈沖的時(shí)間間隔，第一個(gè)脈沖的時(shí)間間隔為0。
為了避免檢測(cè)誤差，如漏檢某個(gè)脈沖，在另一個(gè)實(shí)施例中，將本脈沖與前一個(gè)脈沖的時(shí)間間隔和前一個(gè)脈沖與前前個(gè)脈沖的時(shí)間間隔求均值得到本脈沖的時(shí)間間隔，第一個(gè)脈沖的時(shí)間間隔為0。
步驟7：建立決策函數(shù)
步驟8：對(duì)連續(xù)到來的脈沖信號(hào)逐一進(jìn)行有效性校驗(yàn)，并及時(shí)地更新決策函數(shù)d(n)的結(jié)果，若數(shù)值結(jié)果總體趨于增長(zhǎng)，則判定某種核素存在，否則判定該核素不存在。
本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。