基于LabVIEW的地面伽玛能谱仪校准软件的设计
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2021-01-20
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基于基于LabVIEW的地面伽玛能谱仪校准软件的设计的地面伽玛能谱仪校准软件的设计
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。 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
摘要：阐述利用虚拟仪器摘要：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。项功能。并通过实例应用，证明该软件设计可行。
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
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