基于四传感器的弱信号源定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于四传感器的弱信号源定位方法，属于弱信号识别领域，目的在于解决野外环境下，当放射源距离较远时，探测器的信号会比较弱，容易受环境本底影响的问题。该方法中，将四个探测器进行对称布局，四个探测器中相对的两个探测器构成两条直线；基于四个探测器探测到的放射源强度，得到放射源的γ发射率。基于上述方法的改进，本发明专利技术能够有效实现环境本底下的人工γ辐射源弱信号识别，有效解决前述方法存在的问题。同时，本发明专利技术提供基于四传感器的弱信号源定位方法，其能实现对源的精确定位；进一步，当某个探测器被前面的探测器遮挡，依然可以利用剩余的3个探测器进行定位，且能够得到较好的实现精确定位。

Weak Signal Source Location Method Based on Four Sensors

The invention discloses a weak signal source location method based on four sensors, which belongs to the field of weak signal recognition. The purpose of the method is to solve the problem that in the field environment, when the radiation source is far away, the signal of the detector will be weak and easy to be affected by the background of the environment. In this method, four detectors are symmetrically arranged, and two detectors in the four detectors form two straight lines. Based on the intensity of the radiation source detected by the four detectors, the gamma emittance of the radiation source is obtained. Based on the improvement of the above method, the invention can effectively realize weak signal recognition of artificial gamma radiation source under the environment background, and effectively solve the problems of the above method. At the same time, the invention provides a weak signal source location method based on four sensors, which can achieve accurate source location; furthermore, when a detector is occluded by the front detector, it can still use the remaining three detectors to locate, and can achieve better accurate positioning.

【技术实现步骤摘要】
基于四传感器的弱信号源定位方法
本专利技术涉及辐射测定领域，尤其是弱信号识别领域，具体为一种基于四传感器的弱信号源定位方法。
技术介绍
天然辐射本底水平变化原因很多(如：海拔、屏蔽、自屏蔽、建筑结构、建筑材料、土壤类型、时间、季节、太阳活动等)，且变化幅度可以很大。由于野外放射源距离较远时，探测器的信号会比较弱。这时，本底的涨落会严重影响放射源信号的鉴别。为此，迫切需要一种新的方法，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于：针对野外环境下，当放射源距离较远时，探测器的信号会比较弱，容易受环境本底影响的问题，提供一种基于四传感器的弱信号源定位方法。本专利技术能够有效解决上述问题，实现环境本底下的弱信号识别。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种环境本底下弱γ放射源识别方法，包括如下步骤：(1)测定本底特征量Rref预先测定出天然γ辐射本底，并在所得脉冲高度谱上设置上阈Su和下阈Sd，分别测定通过下阈Sd的积分计数率Rd、通过上阈Su的积分计数率Ru，计算得到上域Su以上的积分计数率Ru与下阈Sd以上的积分计数率Rd之比(即本底特征量Rref)；在进行天然γ辐射测定时，不同的测量数据之间的差异仅仅是由天然辐射的脉冲分布特征决定，构成本底特征量Rref；(2)实际测定在测定环境中进行测定，在所得脉冲高度谱上，设置与步骤1相同的上阈Su和下阈Sd，分别测定通过上阈Su的积分计数率Ru和通过下阈Sd的积分计数率Rd，计算得到下阈Sd以上的积分计数率Rd与上阈Su以上的积分计数率Ru之比R；(3)比较若步骤2测定的R与步骤1测定的本底特征量Rref符合，或在误差范围内符合，即可认为无人工γ辐射源；若步骤2测定的R与步骤1测定的本底特征量Rref的差值大于事先设定的阈值(该阈值可通过实验获得)，则测定环境中存在人工γ辐射源。所述步骤1中，本底特征量Rref在指定环境下几乎为一个常数。所述步骤2中设定的上阈、下阈分别与步骤1设定的上阈、下阈相同。以待测γ射线能量的全能峰高度的10％所在水平线与全能峰的左端交点为下阈，以右端交点为上阈。预先测定γ射线能量的上阈和下阈。上阈为能测到的辐射最高γ能量，低能γ发射体只有少数脉冲能通过上阈；下阈能量尽量低，以卡住电子学噪声即可。所述上阈Su为至少一个。所述上阈Su的数量与辐射源的数量相同。将其用于多点测量的操作步骤如下：(a)测定本底特征量Rref预先测定出天然γ辐射本底，并在所得脉冲高度谱上设置上阈Su和下阈Sd，分别测定通过下阈Sd的积分计数率Rd、通过上阈Su的积分计数率Ru，计算得到上域Su以上的积分计数率Ru与下阈Sd以上的积分计数率Rd之比，即本底特征量Rref；在进行天然γ辐射测定时，不同的测量数据之间的差异仅仅是由天然辐射的脉冲分布特征决定，构成本底特征量Rref；(b)实际测定在测定环境中进行测定，在所得脉冲高度谱上，设置与步骤1相同的上阈Su和下阈Sd，分别测定通过上阈Su的积分计数率Ru和通过下阈Sd的积分计数率Rd，计算得到下阈Sd以上的积分计数率Rd与上阈Su以上的积分计数率Ru之比R；(3)比较若步骤2测定的R与步骤1测定的本底特征量Rref符合，或在误差范围内符合，即可认为无人工γ辐射源；若步骤2测定的R与步骤1测定的本底特征量Rref的差值大于事先设定的阈值，则测定环境中存在人工γ辐射源。采用三个探测器进行源定位，操作如下：将三个探测器并排成一列，相邻两个探测器之间的间距为d，将三个探测器从右向左依次记为第一探测器、第二探测器、第三探测器；第二探测器与放射源之间的连线与三个探测器所在直线之间所成的夹角为方位角θ，第一探测器、第二探测器、第三探测器探测到的放射源强度依次为I1、I、和I2，将第一探测器、第二探测器、第三探测器到放射源的距离依次记为r1、r、和r2；然后，采用如下公式(1)进行计算r，采用如下公式(2)计算方位角θ，采用如下公式(3)进行计算r1，采用如下公式(4)进行计算r2，基于四传感器的弱信号源定位方法，包括如下步骤：(1)将四个探测器进行对称布局，四个探测器中相对的两个探测器构成两条直线，将两条直线的交点记为中心点，中心点到四个探测器之间的距离均为d；基于四个探测器探测到的放射源强度，得到放射源的γ发射率；(2)四个探测器分别设置在正方向的四个顶点上，将右侧的探测器记为第一探测器，从第一探测器出发，沿逆时针方向将其他三个探测器依次标记为第二探测器、第三探测器、第四探测器，第一探测器、第二探测器、第三探测器、第四探测器探测到的放射源强度依次为I1、I2、I3、I4，采用如下公式计算得到自定义系数k：(3)通过如下公式，计算得到放射源的γ发射率：式中，A为放射源的γ发射率，S为探测器的截面积，η本征为探测器本征探测效率。研究发现，对于特定的探测器来说，某一能量的γ辐射在探测器中的脉冲高度谱的形状是固定的，其康普顿平台与全能峰之比也是固定的。当γ辐射增强或减弱，只会改变脉冲高度谱的整体高度，但是并不会改变形状。多个不同能量的环境本底γ辐射在探测器的中的信号为简单叠加。环境本底辐射中的成分一般比较稳定，因此叠加脉冲幅度谱的形状也不会随着本底的涨落而发生变化。基于上述结果，本专利技术进行了相应的方案设计。如图1所示，在脉冲高度谱上设置两个阈值：上阈Su和下阈Sd。分别测量通过上阈Su和下阈Sd的积分计数率Ru和Rd。由于形状不变，因此可得到下阈Sd以上的积分计数率Rd与上域以上的积分计数率Rd之比R。R与参考计数率比值(本底特征量Rref，Rref＝Ru/R0)进行比较。Rref是由在相同阈值Su和Sd条件下获得的天然辐射积分计数率Ru和Rd的脉冲幅度分布导出的。设立2个以上脉冲幅度能阈。高阈取为可测到的人工辐射源的最高γ能量，低能γ发射体只有少数脉冲能通过高阈。与此相反，低阈能量取得尽量低，卡住电子学噪声即可。实际监测中测量高于此二阈值的积分脉冲计数。在只存在天然γ辐射时，不同的测量数据之间的差异仅仅是由天然辐射的脉冲分布特征决定，构成本底特征量Rref。在有人工γ辐射时，高阈以上的计数与有没有人工辐射源无关，而低阈以上的计数与有无人工辐射源有关。将低阈数据与天然辐射的参考数据比较就可判断人工辐射的存在。本底特征量Rref几乎是一个常数，可以在正式测量之前通过初始化测量预先求出。从实测的低、高能阈计数率数据计算出比值后，与事先确定的天然γ辐射本底特征量Rref比较，如果与天然γ辐射特征量Rref符合，或在误差范围内符合，即可认为无人工γ辐射源。如果两者之差大于特征量Rref设定的某个阈值，可以判断有人工γ辐射源存在。若要测量更多辐射源，可设多个高阈值。基于上述方法的改进，本专利技术能够有效实现环境本底下的人工γ辐射源弱信号识别，有效解决前述方法存在的问题。同时，本专利技术提供基于四传感器的弱信号源定位方法，其能实现对源的精确定位；进一步，当某个探测器被前面的探测器遮挡，依然可以利用剩余的3个探测器进行定位，且能够得到较好的实现精确定位。附图说明本专利技术将通过例子并参照附图的方式说明，其中：图1为阈值设定示意图。图2为1s～4s不同距离的Cs源判断灵敏度测试结果。图3为1s～4s不同距离的Am源判断灵敏度测试结果。图4为10s～本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于四传感器的弱信号源定位方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将四个探测器进行对称布局，四个探测器中相对的两个探测器构成两条直线，将两条直线的交点记为中心点，中心点到四个探测器之间的距离均为d；沿逆时针方向，将四个探测器依次记为探测器一、探测器二、探测器三、探测器四，将探测器一、探测器三的连线所在直线为X轴，将探测器二、探测器四的连线所在直线记为Y轴，使得中心点为坐标原点，建立平面坐标系；基于四个探测器探测到的放射源强度，得到放射源的γ发射率。

【技术特征摘要】
1.基于四传感器的弱信号源定位方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将四个探测器进行对称布局，四个探测器中相对的两个探测器构成两条直线，将两条直线的交点记为中心点，中心点到四个探测器之间的距离均为d；沿逆时针方向，将四个探测器依次记为探测器一、探测器二、探测器三、探测器四，将探测器一、探测器三的连线所在直线为X轴，将探测器二、探测器四的连线所在直线记为Y轴，使得中心点为坐标原点，建立平面坐标系；基于四个探测器探测到的放射源强度，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏俊，文继，熊忠华，帅茂兵，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51