Способ измерения интенсивности импульсного источника излучения в условиях кругового перемещения источника

Изобретение относится к измерительной технике. Значение интенсивности импульсного источника излучения, перемещаемого во время выполнения измерений по круговой траектории без контроля его углового положения, определяется по совокупности выходных откликов двух или более однотипных измерителей, равномерно размещенных по окружности, соосной окружности перемещения источника. При этом измерители должны быть идентичными, их коэффициенты преобразования должны подчиняться закону обратных квадратов, то есть быть обратно пропорциональными квадрату расстояния между источником и детектором измерителя. Показания измерителей линейно зависят от интенсивности источника для любого его положения относительно измерителей, расположенных на окружности, соосной окружности перемещения импульсного источника излучений. Техническим результатом является возможность измерения интенсивности импульсного источника излучения в условиях перемещения импульсного источника излучения по круговой траектории без контроля его углового положения. 2 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений интенсивности импульсного источника излучения в условиях кругового перемещения этого источника.

Известен способ выявления источников ионизирующего излучения движущегося объекта, заключающегося в измерении мощности дозы, осуществляемом работающей одновременно группой детекторов ионизирующего излучения в последовательные промежутки времени. По результатам измерений, полученных от каждого детектора ионизирующего излучения в каждый промежуток времени, строят матрицу измерений. Определяют методом вычисления меры близости на основе заданной метрики разность данных матрицы измерений и эталонной матрицы, построенной на основе известного уровня естественного фона и информации о скорости движения объекта измерения, и сравнением значения разности с ее пороговым значением. Патент РФ №2094821, МПК G01T 1/167, 27.10.1997. Недостатками этого способа является его направленность на измерения мощности дозы, при этом источник движется по прямой, в связи с чем невозможно применить этот способ применительно к решаемой задаче - измерениям интенсивности импульсного источника в условиях его кругового перемещения.

В качестве прототипа принят способ контроля порога обнаружения проносимого источника излучений через пешеходный портал. Порог обнаружения перемещаемого источника излучений определяется по показаниям нескольких детекторов измерителей расположенных на пешеходном портале. Расчет порога обнаружения источника излучений проводится решением системы уравнений и зависит от геометрии расположения детекторов, расстояния от источника до каждого из детекторов и угла между детектором и источником. А.В. Шумаков. Радиационные мониторы ядерных и радиоактивных материалов. Основы и особенности. - М.: Буки Веди, 2015. - С. 119-129. Схема расположения детекторов измерителей и источника приведена на фиг. 1.

Недостатками вышеприведенного способа является то, что:

- способ распространяется исключительно на нахождение превышения порога обнаружения постоянно работающего источника излучений, при этом неизвестно точное значение интенсивности перемещаемого источника.

- невозможно узнать в момент срабатывания импульсного источника излучений фактические расстояния между перемещаемым источником и измерителями, на которых обеспечивается достаточная для выполнения измерений чувствительность измерителя и заданная точность измерений.

Техническим результатом является возможность измерения интенсивности импульсного источника излучения в условиях перемещения импульсного источника излучения по круговой траектории без контроля его углового положения.

Технический результат достигается тем, что интенсивность контролируемого импульсного источника излучения, перемещаемого во время выполнения измерения по круговой траектории, без контроля его углового положения оценивается по совокупности выходных откликов нескольких однотипных измерителей, равномерно размещенных по окружности, соосной окружности перемещения источника. При этом измерители должны быть идентичными, их коэффициенты преобразования должны подчиняться закону обратных квадратов, то есть быть обратно пропорциональными квадрату расстояния между источником и детектором измерителя, их показания должны линейно зависеть от интенсивности источника для любого положения относительно измерителей, расположенных на соосной окружности.

Сущность изобретения поясняется фиг. 2, где представлена возможная геометрия относительного размещения импульсного источника излучений и измерителей.

При размещении контролируемого импульсного источника излучения и измерителя на соосных окружностях квадрат расстояния между импульсным источником излучения и измерителями описывается выражением:

где:

R_i - расстояние между источником излучений и эффективным центром детектора i-го измерителя на момент измерения интенсивности;

R_Y - радиус окружности размещения измерителей;

Q - угол положения контролируемого источника излучения, отсчитываемый от фиксированного направления в плоскости окружности;

2π/N - угол размещения между двумя любыми ближайшими измерителями при их равномерном размещении;

N - общее число измерителей;

R_n - радиус окружности перемещения импульсного источника излучений;

Н - перепад высот между плоскостями окружностей.

Сумма квадратов расстояний после раскрытия скобок и приведения подобных членов дает величину, которая не зависит от положения источника излучений и определяется только геометрическими параметрами размещения импульсных источников излучения и параметрами измерителей:

При выполнении закона обратных квадратов зарегистрированное значение электрического сигнала (напряжение) U_i каждого измерителя равно

где:

Y - интенсивность импульсного источника излучения;

К₀ - номинальный коэффициент преобразования интенсивности источника в значение электрического выходного сигнала (например, в напряжение) измерителя;

R₀ - номинальное расстояние, на котором определен коэффициент К₀.

Из приведенных зависимостей следует, что сумма значений величин, обратных откликам нескольких одинаковых измерителей, равномерно размещенных по окружности, соосной окружности перемещения импульсного источника излучения, не зависит от его углового положения в момент генерации импульса. Таким образом, отпадает необходимость в фиксации положения источника излучения в момент срабатывания.

Каждый измеритель выдает сигнал, значение которого зависит от фактического положения источника излучения в момент его срабатывания. Однако отклики измерителей не являются независимыми: они связаны углами равномерного размещения на одной и той же окружности. Таким образом, если в качестве выходной информации каждого измерителя использовать величину, обратную его выходному сигналу, то при выполнении закона обратных квадратов может быть сформирована величина эффективного суммарного отклика U_N, не зависящая от положения контролируемого источника на своей окружности перемещения:

из чего можно получить оценку интенсивности импульса излучения:

Таким образом, использование представленного способа позволяет измерять интенсивность импульса излучения без фиксации его мгновенного положения на траектории перемещения контролируемого импульсного источника излучения в момент срабатывания (выдачи импульса излучения).

Кроме того, способ позволяет увеличивать суммарную чувствительность путем добавления необходимого числа измерителей, чем достигается требуемая точность.

Способ измерения интенсивности импульсного источника излучения, заключающийся в том, что интенсивность источника оценивается по показаниям двух и более измерителей, отличающийся тем, что во время измерения источник перемещается по круговой траектории, измерения выполняются без контроля углового положения источника и результаты измерений оцениваются по совокупности выходных откликов двух или более однотипных идентичных измерителей с коэффициентами преобразования, подчиняющимися закону обратных квадратов, то есть обратно пропорциональных квадрату расстояния между источником и детектором измерителя, показания измерителей линейно зависят от интенсивности источника для любого его положения относительно измерителей, расположенных на окружности, соосной окружности перемещения источника, при этом по полученным значениям показаний измерителей рассчитывают интенсивность импульсного источника излучения по формуле:

где:

Y - интенсивность импульсного источника излучения;

N - общее число измерителей;

R_n - радиус окружности перемещения контролируемого импульсного источника излучений;

R_Y - радиус окружности размещения измерителей;

Н - перепад высот между плоскостями окружностей;

К₀ - номинальный коэффициент преобразования интенсивности источника излучения в значение электрического сигнала (в напряжение) измерителя;

R₀ - номинальное расстояние, на котором выполняется коэффициент К₀;

U_i - измеренное значение показаний i-го измерителя, измеренное значение напряжения на i-м измерителе;

U_N - эффективное значение суммарного отклика измерителей, равное