本申請(qǐng)涉及智能傳感器，具體涉及一種通過(guò)輻射監(jiān)測(cè)器的靜電計(jì)測(cè)量電流方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、輻射監(jiān)測(cè)器是一種利用傳感器測(cè)量和監(jiān)測(cè)輻射劑量的儀器，廣泛應(yīng)用于核能、醫(yī)療和環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，能夠較為精確地監(jiān)測(cè)各種輻射源信號(hào)。靜電計(jì)是一種將檢測(cè)輻射量轉(zhuǎn)換成比例電流裝置的統(tǒng)稱。本方案主要針對(duì)碲鋅鎘(cdznte,czt)新型化合物半導(dǎo)體智能傳感器，由于czt具有寬禁帶、高靈敏度、高電阻率的特點(diǎn)，能夠被用于x/γ射線探測(cè)。

2、在輻射環(huán)境下工作和技術(shù)人員，如放射性醫(yī)護(hù)人員、輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)員等，由于長(zhǎng)時(shí)間受到輻射的影響，可能會(huì)對(duì)身體健康造成不良影響。當(dāng)輻射源周期性發(fā)射輻射信號(hào)時(shí)，輻射信號(hào)被czt探測(cè)到，czt傳感器將輸出快脈沖模擬信號(hào)，由于快速響應(yīng)將使得信號(hào)中出現(xiàn)過(guò)沖、振鈴等現(xiàn)象，導(dǎo)致輸出的電流信號(hào)產(chǎn)生畸變，影響對(duì)實(shí)際輻射量的監(jiān)測(cè)。

3、針對(duì)采集到的畸變電流信號(hào)，通常采用協(xié)同濾波去噪算法，主要利用信號(hào)的自相似特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)畸變信號(hào)的降噪。通常在協(xié)同濾波去噪算法中需要確定超參數(shù)搜索窗口長(zhǎng)度，窗口長(zhǎng)度的大小將決定畸變信號(hào)降噪的質(zhì)量，在傳統(tǒng)的算法中利用經(jīng)驗(yàn)值給出參數(shù)的取值范圍，通過(guò)不斷調(diào)試選取最優(yōu)值。一方面經(jīng)驗(yàn)值給出的參數(shù)范圍并不一定適合czt傳感器輸出的快脈沖模擬畸變信號(hào)，另一方面在不斷調(diào)整尋優(yōu)過(guò)程中計(jì)算量較大，超出手表芯片的處理能力，需要根據(jù)輸出的快脈沖模擬畸變信號(hào)，快速確定超參數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)的目的在于提供一種通過(guò)輻射監(jiān)測(cè)器的靜電計(jì)測(cè)量電流方法及系統(tǒng)，所采用的技術(shù)方案具體如下：

2、本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種通過(guò)輻射監(jiān)測(cè)器的靜電計(jì)測(cè)量電流方法，包括以下步驟：

3、獲取輻射環(huán)境中靜電計(jì)的脈沖電流信號(hào)，各采樣時(shí)刻的電流組成脈沖電流序列；

4、基于脈沖電流序列中各峰值點(diǎn)對(duì)脈沖電流序列進(jìn)行脈沖周期劃分，根據(jù)各脈沖周期內(nèi)電流的各極大值與最大值之間的差異確定各脈沖周期的振蕩衰減度，根據(jù)各脈沖周期的電流值中相鄰極大值與極小值之間的變化率計(jì)算各脈沖周期的過(guò)沖速率；

5、結(jié)合所述振蕩衰減度以及過(guò)沖速率得到各脈沖周期內(nèi)的過(guò)沖反應(yīng)度；

6、根據(jù)各脈沖周期內(nèi)產(chǎn)生振鈴時(shí)電流的波動(dòng)程度得到各脈沖周期的振鈴波動(dòng)偏差，結(jié)合所述過(guò)沖反應(yīng)度，得到各脈沖周期的畸變系數(shù)；

7、分析與各采樣時(shí)刻時(shí)間間隔最近的多個(gè)采樣時(shí)刻的電流變化分布情況，并結(jié)合各采樣時(shí)刻所在脈沖周期的畸變系數(shù)，得到各采樣時(shí)刻的自適應(yīng)搜索窗口，利用濾波算法對(duì)脈沖電流濾波，得到靜電計(jì)電流測(cè)量結(jié)果。

8、優(yōu)選的，所述脈沖周期的劃分進(jìn)一步包括：將脈沖電流序列中各峰值前多個(gè)采樣時(shí)刻中最小的電流值均作為一個(gè)分割點(diǎn)，相鄰兩個(gè)分割點(diǎn)之間的時(shí)間間隔確定為各脈沖周期。

9、優(yōu)選的，所述各脈沖周期的振蕩衰減度計(jì)算公式為：

10、其中，b表示當(dāng)前脈沖周期的振蕩衰減度，nmam表示當(dāng)前脈沖周期中電流極大值的個(gè)數(shù)，imax和分別表示當(dāng)前脈沖周期中的最大電流值和第i個(gè)電流極大值，δti表示第i個(gè)電流極大值與最大電流值之間的時(shí)間間隔。

11、優(yōu)選的，所述各脈沖周期的過(guò)沖速率的計(jì)算公式為：

12、式中，c表示當(dāng)前脈沖周期的過(guò)沖速率，n表示將當(dāng)前脈沖周期內(nèi)電流數(shù)據(jù)中相鄰極小值極大值組成極值對(duì)的對(duì)數(shù)，和分別表示第j個(gè)極值對(duì)中的極大值和極小值，δtj表示第j個(gè)極值對(duì)中兩個(gè)極值的時(shí)間間隔。

13、優(yōu)選的，所述各脈沖周期內(nèi)的過(guò)沖反應(yīng)度進(jìn)一步為所述振蕩衰減度與所述過(guò)沖速率的和值。

14、優(yōu)選的，所述各脈沖周期的振鈴波動(dòng)偏差包括：

15、式中，d表示當(dāng)前脈沖周期的振鈴波動(dòng)偏差，μδdis表示當(dāng)前脈沖周期的前沿區(qū)間內(nèi)各采樣時(shí)刻的電流到前沿增長(zhǎng)線的歐式距離的平均值，ε表示前沿增長(zhǎng)線的擬合優(yōu)度，其中，將脈沖周期開始到脈沖周期內(nèi)的電流峰值點(diǎn)之間的區(qū)間作為前沿區(qū)間，對(duì)前沿區(qū)間內(nèi)的電流進(jìn)行擬合得到前沿增長(zhǎng)線。

16、優(yōu)選的，所述各脈沖周期的畸變系數(shù)為過(guò)沖反應(yīng)度與振鈴波動(dòng)偏差的和值。

17、優(yōu)選的，所述各采樣時(shí)刻的自適應(yīng)搜索窗口對(duì)應(yīng)計(jì)算過(guò)程為：

18、wi＝wmin+δw×norm(ηi×e)；式中，wi表示第i個(gè)采樣時(shí)刻的自適應(yīng)搜索窗口尺寸，wmin表示預(yù)設(shè)搜索窗口尺寸最小值，δw表示預(yù)設(shè)量化窗口長(zhǎng)度，norm為歸一化函數(shù)，ηi表示與第i個(gè)采樣時(shí)刻時(shí)間間隔最近的多個(gè)采樣時(shí)刻的電流的變異系數(shù)，e表示當(dāng)前采樣時(shí)刻所在脈沖周期的畸變系數(shù)。

19、優(yōu)選的，所述利用濾波算法對(duì)脈沖電流濾波，得到靜電計(jì)電流測(cè)量結(jié)果包括：將各采樣時(shí)刻之前預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)的電流作為協(xié)同濾波去噪算法的輸入，濾波過(guò)程中搜索窗口的尺寸為各采樣時(shí)刻的自適應(yīng)搜索窗口尺寸，輸出降噪后的電流，作為靜電計(jì)電流測(cè)量結(jié)果。

20、本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了一種通過(guò)輻射監(jiān)測(cè)器的靜電計(jì)測(cè)量電流系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述任意一項(xiàng)所述方法的步驟。

21、由以上可見(jiàn)，本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N通過(guò)輻射監(jiān)測(cè)器的靜電計(jì)測(cè)量電流方法及系統(tǒng)，至少具有如下有益效果：

22、本申請(qǐng)通過(guò)對(duì)利用czt智能傳感器采集輻射環(huán)境中的脈沖電流信號(hào)，基于信號(hào)的衰減特征構(gòu)建過(guò)沖反應(yīng)度，反映了在單個(gè)脈沖周期下受過(guò)沖現(xiàn)象的干擾影響程度，并且基于脈沖電流信號(hào)的前沿變化特征得到振鈴波動(dòng)偏差，反映了振鈴現(xiàn)象對(duì)脈沖電流的偏差情況，由此得到畸變系數(shù)，并最終根據(jù)每個(gè)采樣時(shí)刻的電流的局部特征得到自適應(yīng)的窗口大小。與傳統(tǒng)協(xié)同濾波降噪算法固定的搜索窗口相比，本申請(qǐng)重點(diǎn)分析了過(guò)沖和振鈴現(xiàn)象對(duì)脈沖電流的影響，并基于此構(gòu)建自適應(yīng)搜索窗口尺寸，在提高對(duì)畸變信號(hào)校正精度的同時(shí)盡可能保留脈沖電流信號(hào)的細(xì)節(jié)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)靜電計(jì)電流的精確測(cè)量。

技術(shù)特征：

1.一種通過(guò)輻射監(jiān)測(cè)器的靜電計(jì)測(cè)量電流方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)輻射監(jiān)測(cè)器的靜電計(jì)測(cè)量電流方法，其特征在于，所述脈沖周期的劃分進(jìn)一步包括：將脈沖電流序列中各峰值前多個(gè)采樣時(shí)刻中最小的電流值均作為一個(gè)分割點(diǎn)，相鄰兩個(gè)分割點(diǎn)之間的時(shí)間間隔確定為各脈沖周期。

3.如權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)輻射監(jiān)測(cè)器的靜電計(jì)測(cè)量電流方法，其特征在于，所述各脈沖周期的振蕩衰減度計(jì)算公式為：

4.如權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)輻射監(jiān)測(cè)器的靜電計(jì)測(cè)量電流方法，其特征在于，所述各脈沖周期的過(guò)沖速率的計(jì)算公式為：

5.如權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)輻射監(jiān)測(cè)器的靜電計(jì)測(cè)量電流方法，其特征在于，所述各脈沖周期內(nèi)的過(guò)沖反應(yīng)度進(jìn)一步為所述振蕩衰減度與所述過(guò)沖速率的和值。

6.如權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)輻射監(jiān)測(cè)器的靜電計(jì)測(cè)量電流方法，其特征在于，所述各脈沖周期的振鈴波動(dòng)偏差包括：

7.如權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)輻射監(jiān)測(cè)器的靜電計(jì)測(cè)量電流方法，其特征在于，所述各脈沖周期的畸變系數(shù)為過(guò)沖反應(yīng)度與振鈴波動(dòng)偏差的和值。

8.如權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)輻射監(jiān)測(cè)器的靜電計(jì)測(cè)量電流方法，其特征在于，所述各采樣時(shí)刻的自適應(yīng)搜索窗口對(duì)應(yīng)計(jì)算過(guò)程為：

9.如權(quán)利要求1所述的一種通過(guò)輻射監(jiān)測(cè)器的靜電計(jì)測(cè)量電流方法，其特征在于，所述利用濾波算法對(duì)脈沖電流濾波，得到靜電計(jì)電流測(cè)量結(jié)果包括：將各采樣時(shí)刻之前預(yù)設(shè)時(shí)段內(nèi)的電流作為協(xié)同濾波去噪算法的輸入，濾波過(guò)程中搜索窗口的尺寸為各采樣時(shí)刻的自適應(yīng)搜索窗口尺寸，輸出降噪后的電流，作為靜電計(jì)電流測(cè)量結(jié)果。

10.一種通過(guò)輻射監(jiān)測(cè)器的靜電計(jì)測(cè)量電流系統(tǒng)，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及智能傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過(guò)輻射監(jiān)測(cè)器的靜電計(jì)測(cè)量電流方法及系統(tǒng)，該方法包括：獲取輻射環(huán)境中靜電計(jì)的脈沖電流信號(hào)，對(duì)脈沖電流序列進(jìn)行脈沖周期劃分，根據(jù)各脈沖周期內(nèi)電流的各極大值與最大值之間的差異，以及各脈沖周期的電流值中相鄰極大值與極小值之間的變化率得到各脈沖周期內(nèi)的過(guò)沖反應(yīng)度，并結(jié)合各脈沖周期內(nèi)產(chǎn)生振鈴時(shí)電流的波動(dòng)程度得到各脈沖周期的振鈴波動(dòng)偏差，得到各脈沖周期的畸變系數(shù)，分析與各采樣時(shí)刻時(shí)間間隔最近的多個(gè)采樣時(shí)刻的電流變化分布情況，進(jìn)而得到各采樣時(shí)刻的自適應(yīng)搜索窗口，對(duì)脈沖電流濾波得到靜電計(jì)電流測(cè)量結(jié)果。本申請(qǐng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)輻射環(huán)境靜電計(jì)電流的精確測(cè)量。

技術(shù)研發(fā)人員：黑大千,湯亞軍,張繼偉,秦偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中南蘭信（南京）輻射技術(shù)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2