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Wie funktioniert ein Detektor?

Ein Detektor ist ein Gerät, mit dem Informationen aus modulierten Funkfrequenzspannungen oder Strömen erfasst werden. Es wird verwendet, um Bedrohungen in einem Gebiet zu identifizieren. Die verschiedenen Arten von Detektoren werden nach ihrem Betrieb und ihrer Zählungseffizienz klassifiziert. Die Verwendung eines Detektors kann dazu beitragen, Unfälle zu verhindern und Leben zu retten. Darüber hinaus ist es für Überwachungs- und Kriminalpräventionszwecke nützlich.

Erkennung

Ein Detektor ist ein Gerät, das Informationen aus der Funkfrequenzspannung oder dem Strom extrahiert. Diese Signale können entweder direkt oder moduliert sein. Dieses Gerät kann dazu beitragen, Menschen oder Objekte zu lokalisieren, und wird üblicherweise in Tatorten verwendet. Es ist auch nützlich bei der Erkennung von Funksignalen, einschließlich Funkverkehr. Es funktioniert durch Analyse der von ihnen erhältlichen Informationen, um festzustellen, ob es sich um eine Bedrohung handelt.

Die grundlegenden Eigenschaften eines Detektors umfassen seine Sensitivität und seinen dynamischen Bereich. Ein hoher Dynamikbereich ermöglicht es dem Gerät, sowohl schwache als auch starke Strahlungsquellen zu messen. Ein hoher Dynamikbereich verringert jedoch auch die Gesamtempfindlichkeit. Dies liegt daran, dass ein hoher Dynamikbereich bedeutet, dass sich das Signal weniger für die gleiche Intensität der einfallenden Strahlung ändert.

Ein Mehrkanalspektrum ist ebenfalls erhältlich. Diese Art von Spektralbild ähnelt einem Histogramm, kann jedoch mehrere Kanäle gleichzeitig anzeigen. Seine Eigenschaften ähneln denen einer theoretischen Differentialverteilung. Ein typisches Beispiel hierfür ist in Fig. 1 dargestellt. 4. In diesem Beispiel sind die Impulse alle um einen zentralen Wert.

Die Empfindlichkeit eines Detektors bestimmt, wie gut das Gerät Strahlung in ein nutzbares Signal umwandelt. Detektoren mit hoher Empfindlichkeit sind genauer und haben ein höheres Signal -Rausch -Verhältnis, was zu besseren Messungen führt.

Typen

Es gibt verschiedene Arten von Detektoren, die jeweils operieren, indem sie die Energie der Partikel messen. Sie können entweder schnell oder langsam sein, abhängig von den Anforderungen der Anwendung. Einige Detektoren können auch Elektronen messen, was bei Umweltstrahlungsmonitoren nützlich ist. Elektrodendetektoren können gemäß dem von ihnen verwendeten Stromtyp klassifiziert werden.

Impulshöhenspektren werden üblicherweise zur Anzeige von Energieinformationen verwendet. Diese Spektren sind normalerweise Multichannel und können Eigenschaften einer theoretischen Differentialverteilung annehmen. Zum Beispiel, wie in Abb. 1 gezeigt. 4, die Amplitude jedes Impulsesclusters um seinen zentralen Wert. Dies macht sie für Timing -Messungen nützlich.

Der NFPA 72-2007-Standard erkennt verschiedene Arten der Detektorabdeckung. Es gibt Gesamtabdeckungsdetektoren, teilweise Abdeckungsdetektoren und akustische Leckdetektoren. Diese Detektoren bieten die frühestmögliche Warnung vor gefährlichen Situationen. Diese Detektoren können sowohl in Gebäuden als auch innerhalb von Schränken eingesetzt werden. Sie werden auch in Aufzügen, Dumbwaiter -Wellen und anderen engen Räumen verwendet.

Verschiedene Arten von Detektoren haben eine andere Leistung. Die Empfindlichkeit eines Detektors hängt von seiner Größe, Dichte und Energie ab. Ein Detektor mit einer höheren Dichte absorbiert mehr Rays im Vergleich zu einem mit einem kleineren Volumen.

Betrieb

Der Betrieb eines Detektors beinhaltet eine Reihe komplexer Schritte. Der erste Schritt besteht darin, die Erkennungszone festzulegen. Dies ist das Gebiet auf einer Straße, in der der Detektor jedes Fahrzeug erkennt. Dies geschieht durch Messung von Änderungen in der Induktivität einer Sensorschleife oder einer mit den Detektoren angeschlossenen Eingangsanschlussklemmen der Detektoren. Wenn sich das Fahrzeug der Zone nähert, nimmt die Induktivität der Sensorschleife ab und der Detektor entwickelt eine Erkennungsleistung.

Der zweite Schritt im Detektorbetrieb ist die Messung der Energiemenge, die durch ein energetisches Teilchen erzeugt wird. Dies geschieht durch ein aufgeladenes Akkumulationsgerät. Ein Detektor reagiert auf die durchschnittliche Ladung vieler Impulse. Das Sammeln von Strom von einem einzelnen Impuls über eine lange Zeitkonstante kreist einen Spannungsschwanzimpuls. Der Spannungsschwanzimpuls kehrt innerhalb eines exponentiellen Zerfalls der Zeitkonstante der Messschaltkreise auf Null zurück.

Der letzte Schritt besteht darin, das Vorhandensein eines Objekts zu erkennen. Abhängig vom Erkennungsmodus erzeugt ein Detektor entweder einen kurzen Ausgangsimpuls oder einen längeren Ausgangsimpuls. Die erzeugten Impulse hängen davon ab, ob sich der Detektor im kontinuierlichen oder begrenzten Vorhandensein befindet. Im kontinuierlichen Präsenzmodus wird die Erkennung fortgesetzt, bis das Fahrzeug die Erkennungszone verlässt oder sie bestanden hat.

Die Amplitude des Ausgangsimpulses ist direkt proportional zur Betrag der im Detektor erstellten Gesamtladungs -Q. Dies bedeutet, dass die Messung der Amplitude der Detektorimpulse der Messung der anfänglichen Partikelergie entspricht. Diese Informationen werden dann für die Energiespektroskopie verwendet.

Effizienz zählen

Die Zählungseffizienz eines Detektors ist ein wichtiger Faktor bei der Bewertung der Leistung eines Erkennungssystems. Es bezieht sich darauf, wie viele Zählungen in einer Zeiteinheit für eine bestimmte Aktivitätseinheit innerhalb der Quelle hergestellt werden können. Es wird typischerweise in Zählungen pro Sekunde pro Mikrokurie exprimiert und hängt von einer Reihe von Faktoren ab, einschließlich der geometrischen Effizienz des Kollimators, der Erkennungseffizienz des Detektors und der PHA -Diskriminatoreinstellungen. Die Zählungseffizienz eines Detektors nimmt mit zunehmender Photonenenergie ab. Die Detektoren der Zeit beeinflussen auch die Zählungseffizienz.

Detektoren Zerfallschema

Ein Abfallschema eines Detektoren beschreibt, wie das Signal im Laufe der Zeit abfällt. Die Signalabfallzeit wird im Wesentlichen durch die durch Gleichung (1) definierte exponentielle Zerfallskurve definiert. In diesem Fall verfällt das Signal über eine Echtzeitdauer von 300 s.Diese Zerfallsrate kann auch für doppelte Zufälle D und T verwendet werden. Die Verfallzeiten für diese Übergänge sind ziemlich konsistent. Die durchschnittliche Zeit beträgt 152 (1) ns und die Halbwertszeit beträgt 0,6 (2) ns.

In einem typischen Detektor ist die Alpha-Ray-Emission in zwei Klassen aufgeteilt. Eine Detektorklasse hat ein dünnes C -Fenster und die andere ist mit einem größeren Detektor in der Nähe eines Implantationspunkts positioniert. Diese beiden Detektorklassen werden in verschiedenen Winkeln im Detektor platziert, wodurch die Erkennungseffizienz maximiert wird.

Das Zerfallsschema eines ionisierenden Strahlungsdetektors ist eine Funktion der Art von Detektor und Quelle. Die Anzahl der Detektoren hängt von den Materialien, dem Abstand und der Aktivität der Quelle ab. Es hängt auch vom Material zwischen Quelle und Detektor ab. Detektoren, die für einradionuklide am besten geeignet sind, sollten eine lineare Reaktion haben und nicht zu viel Hintergrund haben. Wenn das Zerfallsschema eines Radionuklids jedoch kompliziert ist, kann es erforderlich sein, die Radionuklide durch eine physikalische oder chemische Methode zu trennen.

Detektoren emittieren typischerweise etwa 37.000 Partikel pro Sekunde. Obwohl dies eine große Zahl ist, können nur sehr wenige dieser Partikel dem Detektor entkommen. Die Energie dieser Partikel ist so niedrig, dass sie keine menschliche Haut durchdringen können. Weil sie nicht in die Haut eindringen können, sind sie für den Menschen nicht schädlich. Darüber hinaus können sie um einige Zentimeter Luft oder ein Stück Papier gestoppt werden und werden in die Umwelt freigesetzt.

Genauigkeit

Die relative Genauigkeit eines Detektors kann unter Verwendung einer Ähnlichkeitsmatrix S gemessen werden, die der bekannten Korrelationsmatrix ähnelt. Die Matrix enthält Korrelationskoeffizienten zwischen Zufallsvariablen und ist die Grundlage für die Hauptkomponentenanalyse (PCA). Die Eigenkomposition der Stichprobenkorrelationsmatrix bestimmt die dominanten Variationsrichtungen der Daten. Diese Ähnlichkeitsmatrix wird verwendet, um Detektoren basierend auf ihren relativen Genauigkeiten zu rangieren.

Es stehen verschiedene Methoden zur Verfügung, um die Erkennungsgenauigkeit eines Detektors zu bestimmen. Eine Methode besteht darin, die Ausgangszeitkurse von zwei verschiedenen Detektoren zu vergleichen. Diese beiden Methoden verwenden gegenseitige Informationen, um die Empfindlichkeit und Spezifität jedes Detektors zu integrieren. Mehrere Studien verwenden auch eine Gitterelektrode zur Bestimmung der Genauigkeit der Detektoren. Sie subtrahierten die durchschnittliche Spannung, die in einer bestimmten Gitterelektrodensitzung vom Mittelwert aller Elektroden aufgezeichnet wurde.

Ein weiterer Ansatz besteht darin, den realen Tracker zu nutzen, um sich bewegende Objekte zu verfolgen. Auf diese Weise kann der Detektor häufiger aktualisiert werden und eine schnelle Konvergenz der richtigen Klasse erreichen. Die Genauigkeit der Verfolgung von verschiedenen A ist jedoch nicht so kritisch wie die Erkennungsleistung unter der Verfolgung. Stattdessen ist es wichtig, einen Detektor auszuwählen, der Objekte mit hoher Qualität erkennen kann.

Die Genauigkeit eines Detektors variiert mit der Anzahl der Bilder im Datensatz. Eine geringe Anzahl von Bildern im Datensatz führt zu einer geringen Erkennungsgenauigkeit. Die Auflösung der Bilder ist ein weiterer Faktor, der die Leistung der Detektoren beeinflusst. Je nach Huang et al., Je höher die Auflösung der Bilder, desto höher sind die Detektoren Präzision. Darüber hinaus erfordern größere Datensätze höhere Rechenressourcen.


Frank Läufer

HBM Berufsfeuerwehr, Rettungsassistent & geschäftsführender Gesellschafter VennTec GmbH.
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