135
Stabilita radiometrických seřízení á uplatnění vlastni, chyby přístroje• :
•;•••".?'
Olge Nováková, Teela VÚfJl. Před zahájenia jakékoliv experimentální práce je treba si uvědomit možnosti, které měřící zařízeni dává. .Přesnost s jakou můžeme jednotlivé veličiny měřit je jedním г hlav* nich parametru» která nás při.experimentální práci zajímají. iúez.e přesnosti;.: při tom velmi závisí na stabilitě seřízení. Při běžné praxi stojí požadavek na dobrou stabilitu a spolehlivost zařízení před požadavkem vysokých;charakteristicky ch technických parametrů jako např. celkovou; detekční účinností, pozadím a pod. Spolehlivost zařízení je obecně definována jako schopnostzařízení/součástky/ zachovávat si svoje vlastnosti v daných pracovních podmínkách v daných m
e
z
í
c
h
.
'
.
•
• ' . '
: • • • • . ' •
• • • • • •
•'• • ' . V / • • • • : . : • • • ; • :
-. :
:
--.':'ry...
.•
•
Jako kriteria p r o číselné hodnoceni spolehlivosti jsou p o užívány: ' , • • • . • • '." ' '••".. • • . . ••''•• ••
a/
pravděpodobnost bezporuchové činnosti zařízení /součástky/ v průběhu «Sáného časového intervalu,
b/
nebezpečí poruchy /t.j.pravděpodobnost, Se v daném časovém intervalu dojde k porúäe součástky nebo zařízení/ \..'••••'••••'•• .':УУ'::.. - •^••••л:\:...;..-;..;...-. ;';; ;..:;.•• •-. •/.•'.
с/
střední doby bezporuchové činnosti
d/
četnost poruch zařízení.
Spolehlivost zařízení a její určení je diskutován* v práci/l/• Z definice spolehlivosti vyplýva, že íaříiení je provozuschopné e tedy bez; poruchy i tehdy» kdyi ее jeénetlivé parametry eoucéstek aení v určitých i é É í h
1
i.;
136 V této práci se chceme blíže zabývat stabilitou zařízení, kterou budeme dále rozumět schopnost zařízení dávat při určité geometrii zářiče a detektoru a konstantních pracovních podmínkách /nastavení elektronických parametrů, teplota a pod/ výsledné parametry s rozptylem daným celkovou chybou. Pojmu celková chyba může být obecní přiznám r$zný výsnam. KejsirSí význam má v případe, kdy jako celkovou chybu označujeme maximální odchylku naměřené hodnoty od skutečné hodnoty měřené veličiny, která se muže vyskytnout v nepříznivém případe, při nepříznivém způsobu měření. Y této chybe se uplatňují jak chyby podmíněné sárízením tak i chyby, které jsou n& zařízení nezávislé /příprava vzorku, kalibrační standardy a pod./ Dalěí možností je definovat celkovú chybu zařízení jako souhrn chyb podmíněných vlastních zařízením* Z této definice budu vycházet i ve své práci. U radiometrických zařízení je pak celkové chyba dána: a/ chybou danou statistickými fluktuacemi radioaktivního rozpadu b/ vlastní chybou přístroje €*p danou časovými zmenami hodnot součástek elektronické vyhodnocovací č á s t i v mezích příslušných TP с/ teplotní chybou souvisejíci s teplotní z á v i s l o s t í parametru součástek d/ chybou detektoru, zahrnující závislost měřené veličiny na energii záření a geometrickém uspořádání zářiče a ; čidla ' ' ; .
.
Za předpokladu zvoleného uspořádání detektoru a zářiče a konstantních teplotních podmínek se budou v celkové chybe uplatňovat pouze chyba €V *-C». :.
p j d z
I
137
at pri acovnfch ta a pod/
Z teorie chyb vypl^vâ /?/, £e uplàtAuj«-ïi se vfc« chyb Cf IÖ^I<•. je vyslcdnâ chyba danâ vztahem
tf v#zchybu jte.oné nepriz0 chybè by, k t e braCnl
Zvol£me-li jako kriteriua praanosti safizenl hodnotu /to znamené, 2e zmêrené hodnoty leii s pra^iêpodobnostï 95 * v intervalu + 2W - 2 C > mûïeme celkovbu chybu zarlzeni vyjédrit vztahem
;eni j a ito d é f i 1 zartzeni
72/ vniho
iiai hod not sich p r l ;1 pora-
elifiiny i5e a
a zériîe :oyé chybe
Hod no ta to _ pri torn predstavuje vy"alednou chybu pro zvolené usporédéni elektronické aparatury zahrnujici stabilitu »drojû VN, zesilovaöe, zmenu parametrû öidla, diakriitinaCnf ürovné, ëirp okna amplitud. analyzätoru a pod. K &£selnému hodhoceni stability se pouziva rùzn^çh: :: . testû /3/| A / , jim2 spoleêné 56-porovnénf experimentélne zïskanych Bodnot e predpokladan^m rozptyiem hodnot, vypl^vajicim z teoretick^ch v^pofitü teorie chyb. Vychézl a« z •• ' predppkladu, ze stredne kvadratiçké chyba <• * VIT, kd« N je poöet régistrovan^ch impulsû. Uvedené testy mû2en« tedy pouäivat, pokud je vlostnf çhyba pristroje ve yztahu /2/ zanedbatelné. Pokusnie se najït meze. pri kterj^ch je nut no vla8tnf chybu prfstroje uvazovat. Znalcst techto mezi nôa dovolï rozhodnouts zda aerici zarizenï je v pofédku i kdyz te«t overujfcl ètabilitu "nevyôei/ nebo ùr6£ podàlnky/ «a : ktar^bh lze teetû ùiivati. . /
.1».}. Jake Щ^
^
^
spektrum vyjá$***;jící závislost, celkového ^Щ /N/ na dikrisanacní úrovni. ľl&9kriminační úrovéu mé у tom případe obecnejší významůjako reprezentatívni yelicina změny parametru elektronické vyhodnocovací části a nazveme ji efektivním seeílenfm /U/ /obr. č.l/. Integrální spektrum je nerostoucí funkce
N = f /U/
/3/
Rozdělíme-li tuto fonkci na radu úseček můžeciezaenu četnosti impulsu v jednotlivých úsecích křivky vyjádřit vztahem
К
= -~т£г AU
/4/
kde K nazveme integrální smernici. Celkovou relativní chybu můžeme tedy vyjádřit vztайва '
2
N + /kAU
Grafické znázornení tohoto vztahu je na obr.2 a 3 s tím, ,-Se : : relativní žičená ^ ^ t i v n í h o zesílení.-^f~r-- je volena ^ 4 což je hodnota, zíakahé při měření-: её' 4^W^ájnálovýa analýza^. torem fy. Iniertechnique. a jg 2^-to'í •je^hQ&^á'^dpovídajípí jednokanálovým spéktrpáetrickým вои^гауй|а^1|^7Т. Na obrá :4 jsou experimentální výsledky měře ní-s4á&ÍlÍÍy; zařízení :při";-
l i b ^ ' - . i a L r k i i i ' ^ . - . r " ."?.?° Г ВДФ>; a . v o l b y j j « i « s * 4 * i f f 5 a S ! Í £ ' ^ •••••.;•-•-
,
, . . • •,:.;. . í : . ; ' . - ' .
Ч
;•_•-•• i J ™ ^ ' " ^ ' ; ' . *
1
.:"••! * • ' ; . ? ľ . ' . ' : \ j - / " ' . " ' 1 ' • • • ' • ' • ' • ' • • ' • • • ' • •;•
•••••• . - .
.•"'•• " - i ^ i í ř ř - :
. • ' . • •
• • '
i
..•
140 b/
zvětSováni měřící doby nebo použití vySSÍ aktivity zářiče 8 cílem zvýšení přesnosti míření /zvýšení celkového počtu iapulsu/ je účelné pouze tehdy, pokud křivka závislosti celkové chyby zařízení na počtu impulsů pro dané К klesá /viz obr. 2 a 3/.
/
Při srovnání integrálního a širokokanálového vyhodnocení je nutno vycházet z konkrétních naměřených křivek, je-li v diferenciálním spektru vyjádřený "pík" pak Sirokokanálové vyhodnocení klade vždy menší nároky na stabilitu zařízení a je tím výhodnější čím je lepěí rozlišovací schopnost a vetší šíře okna / v oblasti pod řotop-fkeis/
d/
Z hlediska požadavků na stabilitu parametrů elektronických obvodů lze označit jako kritickou volbu pracovních podmínek při integrálním vyhodnocení s hodnotu K > 2 t.j* např. integrální způsob vyhodnocení s pracovním bodem v oblasti maxima íotopíku nebo v blízkosti šumové části spektra fotonásobiče* Pro zajímavost uvádím, že při počtech impulsů větších než lCr by při volbě pracovního bodu v maximu fotopíku a integrálním způsobu vyhodnocení byla třeba stabilita zisku zesilovače i diskriminační úrovně 0,06 %. Tyto hodnoty jsou prakticky nedosažitelné.
c
.••<•
Rozbor uvedený v této práci spolu s grafy by měl být návodem pro volbu podmínek měření při ověřování stability zařízení podle konkrétního uspořádání. Uvedená kriteria umožní optimální volbu pracovních podmínek z hlediska stability zařízení .a to nejen při volbě parametrů elektronické vyhodnocovací části, ale i aktivity zářiče případně geometrie zářiče a čidla.
L i t e r a t u r a
/1/
Lokajicek M., Hylmanová H,: Spolehlivost elektronických zařízeni, .. Výzkumná zpráva VÚPJT 72/201-1/321/64
/2/
Langhaus K: liilitartechnik, 1967, č. 10 s t r . 45Й-
/3/
Faires R. 0 . , Parks В. Ы. - .-iaäioisotope Laboratory Techniques, London 19i?8
/4/
Browniee K. A. - Industrial iixperimentation, London 1949
/5/
Novákové, O.: Uplatnění vlastní chyb přístroje při měření s t a b i l i t y radiometrických zařízení, Zpráva VÚPJT 53/212/2O1/1Á2/7O. . . -:
Obr. 1. Integrální spektrua 137 Cs
143
ГТТЛ
"T -2-в—
•
ua. T
1
«j
1
i
-
-
-да—
»
—
•
-
"*."•
•
-•-
•.
n
*
Í
H
4 |
i-
Г
i
__ae.
•
/ />
I
ft
U -
с: 1
/
-
1 =31 ,1
4|
O •
r
/
í
•
U ffr iJt 7. — T
•
i
«k
1
' • ;
•
•
' J ' /
* 4 Ĺ P j /•
• L*
/
/ iж •»
/••"
i
f/
í Í\1 kht
J
h;
Á
л • .£
~?-
1 •
Í
"_ •
í
Ilinň
•
/
1
•
t/5
•í—
1 Ф
fľ S •l
vi
r t
1 •
ii
1
.
:
•
••
;
M
- 1 * —
-4—
•
•"
-
r n
•
,'
1
•h"
vv
-
•:'
• •
v....
1
í)
B-K«."
»••.
LJ-L, tN3Zivvt Шнэ
1 i
vr
ľ. 4r •
mavis*'
i
r
a
.
I 144 -i—
k :
t'
Л
n
•
K 1 .-
n
J.
1
Г
r~
•r-
I" -n -*
i
-л-
—M
;
1
_i i
—*•
:
i
i
t 1
h
1 1
u
i
!
J
—<
1
: . "
•
1
n- .
.
•_
^ —
—
D— —
1
• _
"4
f
—
1ti Ti
—
/
/
: • .
•
COW)
•
r
итоi •
• ;
гом
•••••.,•
•
i
••••
..'..•>
• , л
:
гооо-Г4-.
iiQOO-
i
•
Ť—
-Ol—
—e-" .•
:
a.
:
j
i*—
'Г
. L
1
Гt
{'/.] í> JN3ZIÍVŽ
to
sm.\ вооошю\
-rtr
КС
"•
-14-
1 m
о
:•::•.-•••
\J / t
f-
/ /
1
f))
1 t
t //
—
-
j,
B0OÓ:
•
*; -
ZJ
f/
í
•"'T'' fí Í
10O0Ó:
.;-
..
1
tě—*--]
u • i
"»-r
i
i
•>
—r4 — •
...
'
12000
/
• • /
' (ľi
• • ' •'•{'! •
/ J _J /
/
1
v
—a
14000 ••
>;••
1
j i
*
r
"1 /.
.
Г:.|
|
-C>
b L
i
|
—f
-í
ЕУ . n
ľ "
i
—к
i i*:
t
Я
-
*
.
.
B h «a B '
* •
.
n i
<
t :t N •
•
. •
v
• ' .
VUH3 уЛ0)ПЗЭ INAUYT39
•••„•;•:•&-I
Obr. ihiegrálníni vyhodnocení spektra ;lJ7 Ce /via, obr.1/. biskriainační.úroveň volena
К
= 2ÓO"ÍceV.
ř г
' .
'
'•.'••' "•..- ' . "
+++ experia; näaeŕen-J body . ' — naze + 2 M. pro řízný celk. počet imp.N
t
••
14000 12000
wood BOOÓ
eooo 4000
20SO
2000 • 4000
SQOO 8000 1DOO0
voo Hoao
-42
-43
POCIT
