[发明专利]放射性样品稳定热功率的实时追踪测量方法

说明书

本发明提供了一种放射性样品稳定热功率的实时追踪测量方法，方法包括以下步骤：(一)利用标准热源制作表观功率‑标准功率刻度曲线；(二)测定待测样品表观功率值；(三)求解待测样品热功率。本发明的放射性样品稳定热功率实时追踪测量方法基于反馈调节算法设计，因此放射性样品热功率的实时测量不必依赖待测体系整体热平衡状态的建立，可显著缩短量热测量时间，大幅提高了放射性样品热功率测量的时间效率，在时间效率上较被动测量模式提高一个数量级，同时测量结果准确性与目前典型被动测量模式相当。

技术领域

本发明属于量热领域，特别涉及一种放射性样品稳定热功率的实时追踪测量方法。

背景技术

目前，针对放射性热辐射样品的量热技术一般通过测量温升来反馈计算样品热功率，对于热功率较小的样品而言，温升过小难于精确测量，因此常以不同程度放大的关联信号间接表征温升，从而建立起关联信号——热功率之间的依存关系，然后依据刻度曲线确定未知样品的热功率值。此类量热方法应用时需要待测样品在量热元件内形成稳定的温度梯度才能有效输出热功率关联信号值，需要一定的平衡时间，使得量热测量对时间有明显依赖性，降低了量热测量的时间效率。

目前，针对放射性样品的量热计一般设计成双腔室结构，一个腔室用于放置待测样品，另一个腔室放置参比容器。参比容器除内部无放射性物质外，结构及造材尽可能与测量样品一致。关联信号一般取用热电势、热电阻等能够对温度变化做出快速准确响应的监测量。测量方式上，多采取基于热平衡的被动测量模式，即保持待测样品及参比容器自然热状态，同时实时监测两腔室热关联信号变化，参比容器产生的关联信号值作为环境变量对热平衡影响的消除因子，直至两者关联信号差值达到稳定即达到测量平衡态。被动测量模式下，测量平衡时间依赖于仪器固有结构特性，难以通过过程操作加以改变。少数设计成三腔室的量热装置，其平衡本质与双腔室结构无异。

通过精细设计量热装置结构，采用伺服测量模式、使用平衡预热系统以及平衡预测算法等手段可一定程度上缩短量热测量的装置内平衡时间，但相应结构设计在设备成型后即固化。其中，伺服测量模式并未改变平衡本质，效果有限；使用平衡预热系统可以缩短测量装置内平衡时间，但需要引入额外的前期预热时间，总体而言时间效率提升程度并不显著；平衡预测算法虽然能显著减少测量时间，但存在牺牲测量精度及准确性的风险。

发明内容

为了解决现有放射性样品热功率测量过程中时间效率较低的问题，本发明提供了一种放射性样品稳定热功率的实时追踪测量方法。

该放射性样品热功率的实时追踪测量方法包括以下步骤：

(一)利用标准热源制作表观功率-标准功率刻度曲线

依据测量需求选择刻度曲线标准功率点，然后按以下操作获取各刻度曲线标准功率点的表观功率-标准功率值对；

向标准热源输入选定功率点的标准电功率值，采集标准热源热功率所产生的关联信号值，以及标准电热模拟体电热功率所产生的关联信号值，追踪并获取标准热源关联信号值与所述标准电热模拟体关联信号值的实时差值；

以所述实时差值为输入值，采用PID控制算法实时反馈计算、调节施加于所述标准电热模拟体的电热功率，促使标准电热模拟体的关联信号值向标准热源的关联信号值靠近，直至所述实时差值稳定归零，此后实时获取的标准电热模拟体的电热功率值即为标准热源热功率的表观测量值；由所述选定功率点的标准电功率值及所述标准热源热功率的表观测量值即可获得标准功率点的表观功率-标准功率值对；

根据获取的刻度曲线各标准功率点的表观功率-标准功率值对，以标准功率值为横坐标，以表观功率值为纵坐标，制作表观功率-标准功率刻度曲线；

(二)测定待测样品表观功率值

采集待测样品热功率所产生的关联信号值，以及标准电热模拟体电热功率所产生的关联信号值，追踪并获取待测样品关联信号值与所述标准电热模拟体关联信号值的实时差值；