本發(fā)明涉及核輻射探測，具體為一種核素排放檢測工具信號處理系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、核電站正常運行或事故狀態(tài)下，不可避免的產(chǎn)生放射性廢液。一種核素排放檢測工具信號處理系統(tǒng)，用于對wls廢液暫存罐內(nèi)放射性廢液活度濃度測量，其測量結(jié)果用于評估wls廢液暫存罐內(nèi)的廢液是否具備對外排放。

2、常規(guī)檢測手段中，電離室型探測器常用于劑量率監(jiān)測，測量結(jié)果是根據(jù)放射源在靈敏氣體中產(chǎn)生的總電荷量進行量度的，不能對單個放射性事件進行記錄。而在活度監(jiān)測時，是通過記錄射線在探測器中引起的計數(shù)個數(shù)來反推射線活度的，因此電離室探測器不能用于活度測量；g-m管型探測器靈敏度高，脈沖幅度大，不受外界電磁場的干擾，可對射線在靈敏區(qū)中引起的脈沖事件進行記錄，但是不具有核素分辨能力；半導(dǎo)體探測器常用的常溫半導(dǎo)體探測器靈敏體積小，常用于β射線和α射線測量，由于γ射線(特別是中高能γ射線)不易在半導(dǎo)體探測器中沉積能量，因此不用于γ射線測量；高純鍺探測器需要在低溫條件下工作，不能作為現(xiàn)場儀表使用。

3、閃爍體探測器具有等效原子序數(shù)高、探測效率高、靈敏體積大、具有核素分辨能力等特點，常用于低放射性活度監(jiān)測和低劑量率監(jiān)測領(lǐng)域。na?i(t?l)是一種常用的閃爍體探測器，可實現(xiàn)耐高溫、長期運行穩(wěn)定性高等特點，被廣泛用于試驗室測量和核電站廠房輻射監(jiān)測系統(tǒng)中。

4、但是由于na?i閃爍體探測器探測效率高，在高放射性測量時，設(shè)計不合理的na?i探測器極易飽和，無法正常使用。同時，在高放射性環(huán)境下很難實現(xiàn)低活度濃度的核素識別，并且傳統(tǒng)的探測器不具備自動化取樣和分析的功能，會在取樣過程中，對取樣人員造成一定危害。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種核素排放檢測工具信號處理系統(tǒng)及方法，解決了目前檢測手段的局限性、高放射性測量的飽和問題和低活度濃度核素的識別難度以及人工取樣存在一定危險性的問題。

2、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：一種核素排放檢測工具信號處理系統(tǒng)及方法，包括高分辨率na?l探測器、數(shù)據(jù)處理顯示模塊、自動化取樣和分析模塊、基于云端的數(shù)據(jù)存儲和分析平臺、智能報警模塊和井型取樣罐，所述高分辨率na?l探測器用于測量核素排放的γ射線信號；

3、所述數(shù)據(jù)處理顯示模塊用于對探測器輸出的信號進行處理和分析；

4、所述自動化取樣和分析模塊用于自動從待測液體中取樣并進行實時的核素濃度分析；

5、所述基于云端的數(shù)據(jù)存儲和分析平臺用于實時監(jiān)測、遠程控制和數(shù)據(jù)管理，提供更便捷的數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)管理；

6、所述智能報警模塊用于監(jiān)測核素排放水平是否超過預(yù)設(shè)的閾值，并在超過閾值時發(fā)出警報通知相關(guān)人員；

7、所述井型取樣罐用于存放待測液體并進行濃度測量。

8、優(yōu)選的，所述高分辨率na?l探測器包括nai晶體、光電倍增管、前置放大器、電源單元和推挽電路，所述na?l晶體用于測量核素排放的γ射線信號；

9、所述光電倍增管用于將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，并通過倍增效應(yīng)放大電信號，以便進行信號處理和分析；

10、所述前置放大器用于減少噪聲對測量結(jié)果干擾；

11、所述推挽電路用于提高前放對信號的驅(qū)動能力；

12、所述電源單元用于提供系統(tǒng)所需的電源供應(yīng)，并實現(xiàn)內(nèi)部通訊、高壓產(chǎn)生及控制、模擬電壓采樣轉(zhuǎn)換、數(shù)字電壓采樣轉(zhuǎn)換的功能；

13、所述主放大器用于對光電倍增管輸出的信號進行放大和處理，使得80kevγ光子產(chǎn)生的信號能夠超過設(shè)定的閾值。

14、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理顯示模塊包括探測器耦合單元、數(shù)據(jù)處理單元、能譜分析單元、測量值顯示單元、聲光指示單元、觸摸屏控制查詢單元、遠程傳輸接口單元、故障檢測單元、自適應(yīng)濾波單元、峰位搜索單元、峰位刻度功能、能量刻度矯正和峰位修正單元，所述探測器耦合單元用于將nai晶體與光電倍增管組件進行物理連接和光信號傳遞，以確保高效的光信號捕獲和傳輸；

15、所述數(shù)據(jù)處理單元用于負責(zé)接收、處理和分析從探測器和光電倍增管獲取的電信號或光信號，進行數(shù)字信號處理，包括濾波、放大、采樣的操作；

16、所述能譜分析單元用于對探測器接收到的γ射線信號進行能量譜分析，將不同能量的γ射線區(qū)分出來并記錄其計數(shù)；

17、所述測量值顯示單元用于將測量到的核素排放的γ射線強度和能量信息以可視化的形式顯示出來，方便用戶觀察和分析；

18、所述聲光指示單元用于通過聲音和光信號發(fā)出警報或指示，以提醒操作人員有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)、異常情況或檢測結(jié)果；

19、所述觸摸屏控制查詢單元用于通過觸摸屏界面，提供對系統(tǒng)的控制、設(shè)置和查詢功能，方便用戶操作和配置系統(tǒng)參數(shù)；

20、所述遠程傳輸接口單元用于提供與外部設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)的連接接口，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)傳輸、監(jiān)控和控制；

21、所述故障檢測單元用于監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，檢測故障并發(fā)出警報，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；

22、所述自適應(yīng)濾波單元用于根據(jù)不同的應(yīng)用場景和需求，自動調(diào)整濾波器參數(shù)，以提高信號質(zhì)量和減少噪音干擾；

23、所述峰位搜索單元用于對能譜中的峰進行搜索和識別，找到峰位并計算其相應(yīng)的能量值；

24、所述峰位刻度功能用于根據(jù)已知的標(biāo)準(zhǔn)能量源，對能譜中的峰位進行標(biāo)定，建立能量刻度關(guān)系；

25、所述能量刻度矯正和峰位修正單元用于對能譜中的能量刻度進行校正，以提高能量測量的準(zhǔn)確性和精度。

26、優(yōu)選的，所述自動化取樣和分析模塊包括液位傳感器、液體泵和核素濃度分析儀，所述液位傳感器，所述液位傳感器用于檢測液體的水平高度或液位變化；

27、所述液體泵用于將液體從一個容器或位置輸送到另一個容器或位置；

28、所述核素濃度分析儀用于監(jiān)測和測量液體中核素排放的濃度。

29、優(yōu)選的，所述na?i晶體和光電倍增管均采用耐120℃高溫的型號，所述nai晶體和光電倍增管集成一體，其封裝頂部裝有防止熱脹冷縮的彈簧。

30、優(yōu)選的，所述前置放大器采用輸出穩(wěn)定、變換增益較大、計數(shù)效率高、穩(wěn)定性好的電荷靈敏前置放大器。

31、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理顯示模塊為核脈沖信號處理單元。

32、一種核素排放檢測工具信號處理方法，包括以下步驟：

33、s1、核素排放檢測工具信號處理系統(tǒng)的初始化和準(zhǔn)備；

34、s2、核素排放的測量和信號處理

35、優(yōu)選的，所述s1步驟中初始化和準(zhǔn)備的具體步驟為：

36、s1-1、在高分辨率nai探測器中安裝并連接好nai晶體和光電倍增管，確保其具有耐高溫性能，能夠承受至少120℃的工作溫度，并在晶體封裝頂部裝有防止熱脹冷縮的彈簧，并且將前置放大器緊挨光電倍增管以減少噪聲對測量結(jié)果干擾，同時在前置放大器第二級放大節(jié)后采用了三極管搭建的推挽電路，以提高前放對信號的驅(qū)動能力，使傳輸距離可達80m以上；

37、s1-2、將井型取樣罐連接到系統(tǒng)中，并確保其容量約為45l，用于存放待測液體并進行濃度測量；

38、s1-3、連接數(shù)據(jù)處理顯示模塊，并確認其具有自適應(yīng)濾波、峰位搜索和峰位刻度、探測器耦合、數(shù)據(jù)處理、能譜分析、測量值顯示、聲光指示、觸摸屏控制查詢、遠程傳輸接口和故障檢測等功能，以提高信號處理的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性；

39、s1-4、啟動基于云端的數(shù)據(jù)存儲和分析平臺，并確保其能夠?qū)崟r監(jiān)測、遠程控制和數(shù)據(jù)管理，提供便捷的數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)管理。

40、優(yōu)選的，所述s2步驟中核素排放的測量和信號處理的具體步驟為：

41、s2-1、通過分步“差分”方式進行核素排放測量，首先，測量環(huán)境本底的γ活度濃度值，記錄為bg，然后，測量待測液體的總γ活度濃度值，記錄為ts；

42、s2-2、進行差分處理，得到待測液體的γ活度濃度值，計算待測液體的γ活度濃度值為cs，即cs＝ts-bg；

43、s2-3、使用自適應(yīng)濾波、峰位搜索和峰位刻度等功能，對核脈沖信號進行處理和分析，提高信號處理的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性；

44、s2-4、并通過數(shù)據(jù)處理顯示模塊對探測器輸出的能譜圖像進行能量刻度校準(zhǔn)和峰位修正，以提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性；

45、s2-5、在自動化取樣和分析模塊中，使用液位傳感器監(jiān)測液體的水平高度，并通過液體泵將待測液體自動取樣到井型取樣罐中；

46、s2-6、在核素濃度分析儀中，對從井型取樣罐中取得的液體樣品進行實時的核素濃度分析；

47、s2-7、如果核素排放水平超過預(yù)設(shè)的閾值，智能報警系統(tǒng)會發(fā)出警報通知相關(guān)人員。

48、本發(fā)明提供了一種核素排放檢測工具信號處理系統(tǒng)及方法。具備以下有益效果：

49、1、本發(fā)明通過高分辨率na?l探測器和數(shù)據(jù)處理顯示模塊、自動化取樣和分析模塊、基于云端的數(shù)據(jù)存儲和分析平臺、智能報警模塊等多個單元模塊的配合，其不但結(jié)構(gòu)明了，還具有技術(shù)性能優(yōu)良，環(huán)境適應(yīng)性強，能夠有效解決高溫、高放射性環(huán)境狀態(tài)下，低活度核素測量的難題效果，從而有效解決了目前檢測手段的局限性、高放射性測量的飽和問題和低活度濃度核素的識別難度的問題。

50、2、本發(fā)明通過高分辨率na?l探測器和數(shù)據(jù)處理顯示單元，能夠?qū)怂嘏欧诺摩蒙渚€信號進行精確測量和處理，提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

51、3、本發(fā)明通過引入自動化取樣和分析模塊能夠自動從待測液體中取樣并進行實時的核素濃度分析，減少人工操作，提高效率和準(zhǔn)確性，并且降低檢測實驗的危險性。

52、4、本發(fā)明通過設(shè)置基于云端的數(shù)據(jù)存儲和分析平臺實現(xiàn)實時監(jiān)測、遠程操控和數(shù)據(jù)管理，從而提供便捷的數(shù)據(jù)處理和系統(tǒng)管理，方便用戶進行數(shù)據(jù)分析和決策。

53、5、通過增設(shè)的智能報警模塊能夠監(jiān)測核素排放水平是否超過預(yù)設(shè)的閾值，及時發(fā)出警報通知相關(guān)人員，確保監(jiān)測的安全性。