[发明专利]采用卡尔曼滤波器的伽马剂量率探头

说明书

本发明提供一种采用卡尔曼滤波器的伽马剂量率探头，包括核辐射探测器、信号成型电路、MCU及外部电路；MCU采用计数器对初级信号进行接收，对接收后的脉冲信号数据采用多个卡尔曼滤波器进行数据处理，通过调节卡尔曼滤波器的过程噪声方差、观测噪声方差实现对初级信号的毛刺。该装置具有的优点如下：（1）输出数据的稳定性，根据数据波动程度，自动选择合适参数的卡尔曼滤波器进行滤波；输出数据的响应时间，通过数据判别器的判别条件实现卡尔曼滤波器的切换或参数修正，从而控制数据响应时间。（2）根据设定的参数，可自动平衡数据的稳定性和响应时间，达到最优输出水平。（3）整个过程自动连续进行，算法均在MCU内实现，具有较简单实现逻辑。

技术领域

本发明具体涉及一种采用卡尔曼滤波器的伽马剂量率探头。

背景技术

核仪器仪表和核辐射监测领域，伽马剂量率能进行某一区域的伽马剂量率测量。通过测量某一区域的伽马剂量率，来提醒或示警周围人员或监测该区域的带辐射物质的分布情况，有利于保障人员安全、追踪辐射物质泄露。在环境伽马剂量率测量时，希望有长期稳定的伽马剂量率数值；在出现放射性增强或减少的情况下，希望数据能快速响应，并稳定在实际剂量率值附近。

在低剂量率水平时，小体积盖革计数管探测器或其他低计数率核辐射探测器只能输出少量的原始信号，由于测量的核信号具有统计涨落性质，少量的原始数据波动较大。常见的伽马剂量率仪采用常规的数据平滑方法，在稳定性和灵敏性上很难兼得，数据稳定的设备，响应时间长；响应时间短的设备，数据不稳定。

本发明提出的基于卡尔曼滤波器的伽马剂量率探头的主要优势在于采用多个卡尔曼滤波器进行数据处理，然后通过数据判别器进行择优输出，能输出稳定的次级数据。该卡尔曼滤波器算法基于MCU实现，所有操作均采用数字化处理方式，适用于所有计数率信号输出型的核辐射探测器，具有低功耗、低资源占用率、实现简单、输出数据稳定且响应灵敏等特点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种采用卡尔曼滤波器的伽马剂量率探头，该采用卡尔曼滤波器的伽马剂量率探头可以很好地解决上述问题。

为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种采用卡尔曼滤波器的伽马剂量率探头，该采用卡尔曼滤波器的伽马剂量率探头包括核辐射探测器、信号成型电路、MCU及外部电路； MCU采用计数器对初级信号进行接收，对接收后的脉冲信号数据采用多个卡尔曼滤波器进行数据处理，通过调节卡尔曼滤波器的过程噪声方差、观测噪声方差实现对初级信号的毛刺、噪声滤除；将卡尔曼滤波器的过程噪声方差设为Q、观测噪声方差设为R。

该采用卡尔曼滤波器的伽马剂量率探头具有的优点如下：

（1）输出数据的稳定性，可以根据数据波动程度，自动选择合适参数的卡尔曼滤波器进行滤波、平滑并输出数据；输出数据的响应时间，通过数据判别器的判别条件实现卡尔曼滤波器的切换或参数修正，从而控制数据响应时间。

（2）根据设定的参数，可自动平衡数据的稳定性和响应时间，达到最优输出水平。

（3）整个过程自动连续进行，算法均在MCU内实现，具有较简单实现逻辑。对硬件电路要求较低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示意性地示出了根据本申请一个实施例的采用卡尔曼滤波器的伽马剂量率探头的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。