Ðèñ.19.8. Сигнал монитора в форме перевернутого колокола в результ ате поглощения радиационного фона при проезде транспорта

ем грузовика в мониторе автотранспорта. Диапазон снижения интенсивности для различных габаритов транспортных средств находится в пределах 10-25 %. Так как порог обнаружения монитора является величиной постоянной, то для обнаружения излучения при находящемся в мониторе объекте требуется сигнал намного больший, чем для пустого монитора.

19.4 АНАЛИЗ СИГНАЛОВ

19.4.1 Регистрация излучения

Анализ сигналов в радиационных мониторах применяется для того, чтобы решить, является ли измеренный сигнал только фоновым или на фоновый сигнал накладывается дополнительный сигнал от радиоактивного излучения контролируемого ядерного или радиоактивного материала. К сожалению, простому сравнению мешают статистические изменения результатов измерений фона и непосредственно мониторинга. Хотя уровень ожидаемого фона может быть достаточ- но точно определен путем измерения в течение длительного времени, каждое измерение при мониторинге является вынужденно коротким по времени и недостаточно точным. Если уровень фона имеет ожидаемую величину В, то значения отдельных измерений будут находиться в диапазоне нескольких среднеквадратиче- ских отклонений выше и ниже В. Одно среднеквадратическое отклонение в этом примере составляет квадратный корень из величины В. Чтобы исключить ложное срабатывание, сравнение результатов измерений при мониторинге должно допускать статистические изменения, в несколько раз превышающие квадратный корень из В. Результат каждого измерения при мониторинге обычно сравнивается с порогом обнаружения, определенным по уравнению (19.1). Сигнал обнаружения вырабатывается, когда результат измерения равен или превышает порог обнаружения М, определяемый по формуле

где N — приращение сигнала обнаружения (число стандартных отклонений, обычно принимается равным 3 или 4). Сигнал обнаружения истинный, когда он является результатом регистрации излучения контролируемого ядерного и/или радиоактивного материала, и — ложным, когда он обусловлен статистическими отклонениями или изменениями фона.

19.4.2 Аналоговые методы регистрации

Простой и надежный метод выработки решения при мониторинге — это аналоговый метод [6], который сравнивает интенсивности излучения, измеренные при мониторинге, с интенсивностями фонового излучения с помощью двух RC-цепочек, имеющих разные постоянные времени (рис. 19.9). Цепь с большой постоянной времени запоминает интенсивность фонового излучения в течение периода времени около 20 с, в то время как цепь мониторинга имеет короткую постоянную времени 0,4 с. Компаратор градуируется подачей на его вход аналогового сигнала от измерителя скорости счета до тех пор, пока не будут достигнуты выбранная чувствительность и интенсивность сигналов ложного срабатывания. Отрегулированная один раз надлежащим образом схема функционирует длительное время и готова контролировать сигналы, когда бы они не появились. Недостатком аналоговых схем является процедура ручной регулировки: точная настройка может потребовать большого количества времени. С другой стороны, цифровые логические схемы не нуждаются во многих регулир овках.

Ðèñ. 19.9. Аналоговая схема сравнения скорости счета при мониторинге со скоростью счета фона

19.4.3 Цифровые методы регистрации

Сигнал обнаружения может быть получен как с помощью цифровых схем, так и с помощью микропроцессоров. Уравнение (19.1) может быть реализовано, например, сравнением результата измерения при мониторинге в течение 0,4 с, содержащегося в цифровом регистре, с находящимся в памяти порогом обнаружения, полученным из предшествующего измерения фона. Находящееся в памяти значение порога обнаружения может быть получено из результата ранее сделанного 20-секундного измерения фона, деленного на 50 для получения величины В (приведенной к длительности рабочего измерения 0,4 с — прим. ред.), плюс добавленное кратное число квадратных корней из В. В этом случае сравнение является безразмерным и не требует никакой градуировки. Этот одноинтервальный метод имеет один недостаток: он не является непрерывным, поэтому интервал измерения может не совпасть с наиболее интенсивной частью сигнала (см. рис. 19.7). Однако цифровые логические схемы легко доработать, чтобы преодо-

дают сигнал обнаружения. Другими словами, контроль завершается после первого шага, который не выдает сигнала обнаружения. Каждый промежуточный порог обнаружения имеет ту же самую чувствительность регистрации, что и при использовании полного периода измерения, но имеет более высокую вероятность частоты ложных срабатываний. Рис. 19.10 иллюстрирует методику; все транспортные средства без радиоактивных материалов, кроме около 2,3 %, будут проезжать после первого интервала измерений, который имеет порог обнаружения, равный двум стандартным отклонениям. Задержанные транспортные средства измеряются в течение дополнительных периодов измерений, результаты складываются с первым результатом и повторно анализируются на более высоких порогах обнаружения. Если сигналы обнаружения повторяются, проводится заключительное измерение и принимается окончательное решение, как в случае, если бы никаких промежуточных решений не принималось.

В работе, выполненной Уолдом [8] в 40-е годы, была разработана последовательная проверка гипотез для уменьшения времени проведения контроля качества на производстве. Последовательная проверка гипотез также сокращает время проведения измерений и при радиационном мониторинге [9]. Этот метод использует последовательность коротких измерений, за каждым из которых следует проверка гипотезы. Результатом каждой проверки является одно из трех решений: накопленные измерения представляют фон, измерения вырабатывают сигнал обнаружения или измерения должны продолжаться до тех пор, пока не будет выработано окончательное решение. Если одно из первых двух возможных решений не может быть достигнуто достаточно быстро, то заключительное решение принимается на основании какого-либо другого метода.

При обсуждении практического применения этого метода в работе [9] дается информация о том, что средний период измерения составляет 22 % от требуемого периода измерения при одноинтервальном методе без увеличения частоты ложных срабатываний. Мониторинг также проходит быстро при наличии сигнала о присутствии ядерного материала. Если интенсивность излучения достаточно близка к порогу обнаружения, в этом случае последовательная проверка гипотез потребует столько же времени, сколько при одноинтервальн ом методе.

19.4.4 Долговременный мониторинг

Долговременный мониторинг является новым подходом, который позволяет достигнуть высокой чувствительности благодаря повторяющимся измерениям и применяется совместно, но независимо, с другими стандартными методиками [10]. Этот метод может обнаруживать при повторном контроле случаи загрязнения или перемещения ядерного материала в количествах, слишком малых для обнаружения при обычном мониторинге. Одним из практических применений этого метода является суммирование результатов мониторинга пешеходов, входящих в зону, и сравнение этой суммы с суммой результатов контроля пешеходов, покинувших зону. Любое отличие между двумя суммами может означать загрязнение или несанкционированное перемещение ядерного мат ериала.

Метод долговременного мониторинга рассчитывает результирующий сигнал во время измерения путем вычитания из каждого измерения среднего значения фона, определенного до и после измерения. Хотя отдельные измерения не являются точными, средний результирующий сигнал для сотен проходов вполне то-