一款基于LabVIEW的地面伽瑪能譜儀校準(zhǔn)軟件設(shè)計

1.引言

地面伽瑪能譜測量是利用便攜式伽瑪能譜儀直接在現(xiàn)場測定土壤、巖石中鉀、鈾、釷含量的一種核地球物理方法。在解決地球科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域具有重要作用[4].地面伽瑪能譜儀的校準(zhǔn)通常采用飽和模型法,目前，儀器校準(zhǔn)系數(shù)的計算方法大多采用離線工計算，工作繁瑣，易出錯。為此，筆者針對地面伽瑪能譜儀校準(zhǔn)的校準(zhǔn)系數(shù)、靈敏度系數(shù)、準(zhǔn)確度的計算特點(diǎn)，運(yùn)用LabVIEW設(shè)計出一款自動計算軟件。

2.伽瑪能譜儀的校準(zhǔn)與檢驗

2.1 靈敏度系數(shù)及校準(zhǔn)系數(shù)的計算

按照規(guī)范，伽瑪能譜儀的校準(zhǔn)方程式如下：

式中，Ik、Iu、Ith分別為譜儀在模型上實(shí)測的鉀道、鈾道和釷道扣除本底后的凈計數(shù)率;QK、QU、QTh分別為模型中鉀、鈾、釷扣除本底的模型含量;ai、bi、ci(i=1,2,3)為譜儀的靈敏度系數(shù)。

簡化形式為：I=AQ,顯然：Q=A-1I,A為靈敏度系數(shù)矩陣，A的逆矩陣A-1即為譜儀的校準(zhǔn)系數(shù)矩陣。譜儀靈敏度合格[2]要求為：

Skk>=2.9cps/(%K);Suu>=0.28cps/(ppmeU);Stt>=0.11cps/(ppmeTh)。

2.2 儀器本底

伽瑪能譜儀在校準(zhǔn)檢驗過程中，儀器本底對測量結(jié)果有很大的影響，儀器本底的測量方法有水面法，鉛室法和本底模型法，由于前兩種方法和儀器的校準(zhǔn)場地缺乏一致性，故本軟件采用本底模型法.于前兩種方法和儀器的校準(zhǔn)場地缺乏一致性，故本軟件采用本底模型法.

2.3 含量的計算

含量計算公式如方程組(2)所示：

式中，Nk、Nu、Nt為用本底模型法扣除的儀器本底計數(shù)的鉀、鈾、釷的凈計數(shù)率;QK、QU、QTh分別表示被測點(diǎn)的鉀、鈾、釷含量;Ai、Bi、Ci(i=1、2、3)為儀器相應(yīng)譜段對應(yīng)的鉀、鈾、釷的校準(zhǔn)系數(shù)。

2.4 準(zhǔn)確度檢查

使用混合模型驗證儀器校準(zhǔn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，校準(zhǔn)好的儀器在混合模型測得的含量值相對誤差要求參考文獻(xiàn)[2],低含量的允許誤差以絕對誤差表示，高含量的允許誤差以相對誤差表示。

3.軟件系統(tǒng)設(shè)計

本文選用LabVIEW作為軟件開發(fā)平臺，采用模塊化設(shè)計理念，軟件首先通過讀取文件數(shù)據(jù)，選擇模型類型，就可得出校準(zhǔn)檢定結(jié)果。

軟件主要部分包括：打開文件、校準(zhǔn)/檢定結(jié)果和含量計算。打開文件部分包括測量數(shù)據(jù)的讀取、標(biāo)定模型次序的選擇和模型推薦含量的顯示，其界面如圖1所示。