[发明专利]一种氡室氡浓度连续量控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氡室氡浓度连续量控制方法。

背景技术

氡气是环境辐射的主要来源之一，它常常出现在与人们工作和生活息息相关的土壤、工作室及住房中，用测氡仪器准确地测量氡浓度并实现安全控制，以保护环境和人民身体健康是十分必要的。而氡标准室作为刻度测氡仪器的一种装置，其内氡浓度必须进行浓度的恒定控制，为国内各行业放射性氡测量工作提供量值溯源的保证。常用的氡浓度控制方法是“隔时补氡”法，即，从氡箱在建立某一浓度之后的某一采集时刻起, 在一定时间间隔内, 根据氡的衰变规律和泄漏计算得到氡浓度降低值，再以合适的时间向氡箱补充氡气，使补充的氡量等于损失的氡量, 即可将氡浓度控制在期望的范围之内。这种方法浓度波动明显，效果不理想，而采用闭环连续量控制控制可以大大提高控制精度，甚至达到浓度的无差控制。

发明内容

本发明的目的在于公开一种氡室氡浓度连续量控制方法。该方法克服了目前“隔时补氡”法的不足。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明的具体步骤如下：①获取氡室氡浓度单位脉冲响应；②由单位脉冲响应曲线获取氡室模型参数；③将调节阀、氡室氡浓度检测单元和氡室三者构成广义对象，获取广义对象的模型参数或阶跃响应曲线；④整定闭环系统调节器参数。

步骤①中氡室氡浓度单位脉冲响应是指输入氡室的氡气流量为单位脉冲时氡室氡浓度对应的持续响应。

步骤①中氡室氡浓度单位脉冲响应的获取是采用如下相关分析方法间接得到的：

       （5）

式（5）中，为脉冲响应的最优估计，为随机输入氡室的氡气流量u(t)的自相关函数，为输入u(t)与氡室氡浓度y(t)的互相关函数；

当输入u(t)是均值为零、方差为的白噪声时，有

                       （6）

进而求得

     （7）

                (8)

为氡室单位脉冲相应的最优估计。

步骤②中由单位脉冲响应曲线获取氡室模型参数是指由单位脉冲响应曲线求取 中的参数。

 步骤③中广义对象的模型参数是指将调节阀、氡室氡浓度检测单元和氡室三者的传递函数相乘得到的新传递函数，阶跃响应曲线是指在调节阀或检测单元的传递函数未知时直接通过实验求得调节阀或检测单元的传递函数后再获取该广义对象的阶跃响应曲线。

 步骤④中闭环系统是指由调节器、调节阀、氡室及氡浓度检测单元构成的闭环控制系统，其设定值为所期望的氡室氡浓度，其输出量即被调量为氡室氡浓度。

步骤④中调节器参数是指PID参数即比例积分微分参数，整定是指由所述步骤③中得到的模型参数或阶跃响应曲线确定PID参数的值。

本发明的有益效果是：克服了采用“隔时补氡”法进行氡室浓度控制时氡气浓度始终存在较大的超调，即氡气浓度产生较大的波动、浓度值并不恒定的缺点。用相关分析法消除了随机干扰，得出的氡室数学模型一致性好、准确度高，提供了可靠的氡室模型保障，并采用PID闭环连续量控制，大大改善了氡室浓度控制效果：可消除残差（即，期望的恒浓度值与稳定值无差），同时具有稳定快、超调小的优点，为氡室标定的准确性提供了保证。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

图2为由单位脉响应曲线获取氡室模型参数。

图3为氡浓度连续量闭环控制系统框图。

图4为“隔时补氡”法氡室氡浓度变化曲线图。

图5为采用氡浓度连续量闭环控制方法时氡浓度变化曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施对本发明作更详细说明，本发明是按如下具体步骤①～④步实现的，其流程见图1。

步骤① 获取氡室氡浓度单位脉冲响应，即获取输入氡室的氡气流量为单位脉冲时氡室氡浓度对应的持续响应。本步骤根据氡室在随机氡气流量输入下的氡室氡浓度数据并采用如下相关分析方法估计间接得到的：

        （9）

式（9）中，为脉冲响应的最优估计，为随机输入氡室的氡气流量u(t)的自相关函数，为输入u(t)与氡室氡浓度y(t)的互相关函数；