伽马辐射解调软件数据有效性验证模块的实现

文/徐晋

在科技飞速发展的时代，辐射探测在许多领域发挥着至关重要的作用，比如地质、矿山、油井的勘探、核电站热电厂监测、工业和民用建筑材料的放射性监测、海关、机场、边境等场所的安全检查，医院γ刀治疗、体内实时探测等等。伽马射线强度检测是在石油工业测井中重要的测量指标，现在已经有比较成熟的检测手段。这种检测手段是有源检测，需要将电气设备放入井下或其他的苛刻环境。有些设备在苛刻环境下，如电磁辐射、高温、高湿度等，不能够正常工作，而且地底的辐射噪声也会对电气设备以及伽马射线的检测造成影响，从而影响检测的精度。利用光纤可以无源传感的特性，避免恶劣环境对于检测的影响。在进行探测时可利用某些物质（如磷光剂，闪烁体等）的辐射发光性来进行放射量的测定。

1 验证原理

在伽马光纤传感检测中，理论的知识和硬件的生产与装配已经相对完善，接下来的主要工作是进行大量的实验测试。测试人员可以使用伽马辐射解调软件驱动C8855光子计数器进行光子计数。测试人员表示，光子计数器所受环境因素的影响比较大，当遮光工作不够完善时，测试人员能够从异常的光子数据中判断出该状况的发生，可是当出现间歇性的漏光时，这种情况在肉眼看来是难以发现的，为了快速准确的判断测试数据是否真实有效，可以对伽马辐射解调软件添加数据有效性验证模块。

众所周知，光子的数量是一个统计量，统计量是反映对大量数据的趋势分析，当符合这个特定趋势分布的测量值就是准确的。反之则是小概率事件。比如说在这一段时间内测量到的一直都是某一确定常数个的光子，出现这一种情况的可能性是微乎其微的，更多的时候，当外界条件，如辐射剂量，光纤种类，温度等等在不变的情况下，测量得到的光子数是一个变化的值，这个数值的分布符合正态分布，当光子数与在同一条件下测得的平均值相差越多时，它出现的可能性就越小，如图1所示。

由于光子数是符合正态分布的，则可以通过如下方式判断有效性：

若已得到一组数据，数据内有k个光子数N1～Nk，对该组数据进行均值求解

再通过方差计算公式计算方差

选取置信水平为0.95，可以得到a=0.05，查表可得：

即当方差x2在16.31到43之间，那么这组数据可以认为是真实的。

则在软件上设计一个验证数据是否符合正态分布，即数据是否真实有效的判断模块是能够实现的。

2 软件实现

本软件模块使用Qt Creator平台开发。Qt Creator是跨平台的Qt轻量级集成开发环境，Qt Creator是Qt推出的一款新的轻量级集成开发环境。此轻量级集成开发环境能够跨平台运行Qt Creator 包括项目生成向导、高级的C++代码编辑器、浏览文件及类的工具、集成了Qt Designer、Qt Assistant、Qt Linguist、图形化的GDB调试前端，集成qmake构建工具等。

数据有效性验证模块选取置信水平为0.95，即当方差在16.31到43之间，那么这组数据可以认为是真实的。

在具体实现中，先在主界面上添加显示数据真实性的窗口，并且使其默认值为否：

图1

并在该模块中实现方差比较模块：

通过如上代码能得到该组数据的方差。再通过如下代码将其反馈到显示窗口：

通过信号与槽的机制将返回值与数据有效性的显示窗口的值关联，使其能在检测结束后立即显示出有效性的真实与否。

3 应用实例

测试人员测得两组数据，在完全遮光环境下测得数据1：

在间歇漏光环境下测得数据2：

数据1的方差为28.7，符合正态分布，数据有效。模块返回结果为数据有效。

数据1的方差为109.03，不在16.31到43之间，数据无效。模块返回结果为数据无效。

4 总结

伽马辐射解调软件数据有效性验证模块的实现能够快速准确的判断出异常测试结果，大大提升测试人员的工作效率。