基于labview地面伽玛能谱仪校准软件设计

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1、基于LabVIEW地面伽玛能谱仪校准软件设计　　【摘要】阐述利用虚拟仪器LabVIEW完成地面伽玛能谱仪校准软件的开发，实现校准系数、灵敏度系数、准确度计算等多项功能。并通过实例应用，证明该软件设计可行。【关键词】虚拟仪器；LabVIEW；地面伽玛能谱仪；校准Abstract：ThispaperstatessoftwaredesignofcalculatingfieldgammaspectrometercalibrationviavirtualinstrumentLabVIEW.Thesoftwareaccomplishessomef

2、unctionssuchasthecalculationofcalibrationcoefficient，thecalculationofsensitivitycoefficient，thecalculationofthecalculationaccuracy.Anditprovedthedesignsoftwareisfeasibilitythroughapplicationinstance.Keywords：virtualinstrument；LabVIEW；fieldgammaspectrometer；calibration1.

3、引言6地面伽玛能谱测量是利用便携式伽玛能谱仪直接在现场测定土壤、岩石中钾、铀、钍含量的一种核地球物理方法。在解决地球科学、环境科学等领域具有重要作用[4]。地面伽玛能谱仪的校准通常采用饱和模型法[1-2]，目前，仪器校准系数的计算方法大多采用离线工计算，工作繁琐，易出错。为此，笔者针对地面伽玛能谱仪校准的校准系数、灵敏度系数、准确度的计算特点，运用LabVIEW设计出一款自动计算软件。2.伽玛能谱仪的校准与检验2.1灵敏度系数及校准系数的计算按照规范，伽玛能谱仪的校准方程式如下：（1）式中，Ik、Iu、Ith分别为谱仪在模型上实测的钾

4、道、铀道和钍道扣除本底后的净计数率；QK、QU、QTh分别为模型中钾、铀、钍扣除本底的模型含量；ai、bi、ci（i=1，2，3）为谱仪的灵敏度系数。简化形式为：I=AQ，显然：Q=A-1I，A为灵敏度系数矩阵，A的逆矩阵A-1即为谱仪的校准系数矩阵。谱仪灵敏度合格[2]要求为：Skk>=2.9cps/（%K）；Suu>=0.28cps/（ppmeU）；Stt>=0.11cps/（ppmeTh）。2.2仪器本底6伽玛能谱仪在校准检验过程中，仪器本底对测量结果有很大的影响，仪器本底的测量方法有水面法，铅室法和本底模型法，由于前两种方法和

5、仪器的校准场地缺乏一致性，故本软件采用本底模型法[3]。于前两种方法和仪器的校准场地缺乏一致性，故本软件采用本底模型法[3]。2.3含量的计算含量计算公式如方程组（2）所示：（2）式中，Nk、Nu、Nt为用本底模型法扣除的仪器本底计数的钾、铀、钍的净计数率；QK、QU、QTh分别表示被测点的钾、铀、钍含量；Ai、Bi、Ci（i=1、2、3）为仪器相应谱段对应的钾、铀、钍的校准系数。2.4准确度检查使用混合模型验证仪器校准结果的准确性，校准好的仪器在混合模型测得的含量值相对误差要求参考文献[2]，低含量的允许误差以绝对误差表示，高含量的

6、允许误差以相对误差表示。3.软件系统设计6本文选用LabVIEW作为软件开发平台，采用模块化设计理念，软件首先通过读取文件数据，选择模型类型，就可得出校准检定结果。软件主要部分包括：打开文件、校准/检定结果和含量计算。打开文件部分包括测量数据的读取、标定模型次序的选择和模型推荐含量的显示，其界面如图1所示。测量数据可以从excel文件中导入，也可以通过接口直接从能谱仪读取。校准/检定结果部分包括校准系数的计算、灵敏度系数的计算、仪器本底的计算、以及灵敏度系数和混合模型准确度检验，其界面如图2所示。含量计算部分能够根据前部分得出的校准系

7、数，进行简单的含量计算。3.1模型排序模块设计通常，谱仪在模型上标定的先后顺序是不定的，导致在对谱仪进行校准检定时，往往需要人工的将标定数据按照一定模型顺序进行排列，增加了分析强度，降低了计算效率。在本系统设计中增加了模型排序模块，只需选择谱仪标定模型的先后顺序，就能够进行后面的计算，此模块采用将“K模型”、“Th模型”、“U模型”、“混合模型”、“本底模型”分别与数字1、2、3、4、5绑定，通过数字按照从小到大的排序顺序，就能将模型排序。采用whlie和for循环结构来对程序进行排序。3.2灵敏度系数和校准系数模块设计此模块通过“求

8、解线性方程”控件得出灵敏度系数矩阵，通过“逆矩阵”控件得出校准系数矩阵。同时，本软件能够自动判定灵敏度和准确度是否合格，若不合格会自动弹出对话框显示具体的哪个测量项目不合格，若合格，则会显示合格，如图2中的弹出对话框所示