一款基于LabVIEW的地面伽玛能谱仪校准软件设计

1.引言

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,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：

式中，Ik、Iu、Ith分别为谱仪在模型上实测的钾道、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

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，由于前两种方法和仪器的校准场地缺乏一致性，故本软件采用本底模型法.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.

2.3 含量的计算

含量计算公式如方程组(2)所示：

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，高含量的允许误差以相对误差表示。

3.软件系统设计

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。