(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプリング周期毎定められたサンプル時間にわたり被測定パルスの発生個数をカウント値情報として収集するカウンタ部と、前記カウント値情報毎、そのカウント値情報の時系列情報を前記各々のカウント値情報に付与する前処理部と、前記時系列情報付きのカウント値情報を蓄積するとともに時系列情報を指定する事によって所定のカウント値情報を読み出すメモリ部と、前記時系列情報に基づき、最新のカウント値情報から順次溯ってカウント値情報を読み出し、それぞれのカウント値情報に係るカウント値とサンプル時間の積算を行い、積算時間が予め設定した設定値Ａになるカウント値の積算値Ｎａから計数率ｎａをＮａ／Ａとして求めるＡ型演算処理部及びカウント値の積算値が予め設定した設定値Ｂとなるサンプル時間の積算値Ｔｂから計数率ｎｂをＢ／Ｔｂとして求めるＢ型演算処理部を有する演算処理部とを備え、計数率ｎaが設定値Ｃ以下の場合はＡ型演算処理部による演算結果を、計数率ｎaが設定値Ｃを超える場合はＢ型演算処理部による演算結果を演算結果として出力するようにしたことを特徴とするデジタル計数率計。
【請求項２】
設定値Ｂを可変設定できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のデジタル計数率計。
【請求項３】
設定値Ａ、ＢおよびＣを可変設定できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のデジタル計数率計。
【請求項４】
サンプリング周期毎定められたサンプル時間にわたり被測定パルスの発生個数をカウント値情報として収集するカウンタ部と、前記カウント値情報毎、そのカウント値情報の時系列情報を前記各々のカウント値情報に付与する前処理部と、前記時系列情報付きのカウント値情報を蓄積するとともに時系列情報を指定する事によって所定のカウント値情報を読み出すメモリ部と、前記時系列情報に基づき、の最新のカウント値情報から順次溯ってカウント値情報を読み出し、そのカウント値とサンプル時間の積算を行い、積算時間が予め設定した設定値Ａになるカウント値の積算値Ｎａから計数率ｎａ＝Ｎａ／Ａを求めるＡ型演算部及び直前の演算周期における計数率と１単位のサンプル時間との積によって算出される負帰還カウント値と最新のカウント値情報から得られるカウント値との差を代数的に積算して積算カウント値を求め、計数率の揺らぎの標準偏差が設定値Ｄとなるよう前記積算カウント値から計数率を演算するＤ型演算部を有する演算処理部とを備え、Ａ型演算部による計数率が設定値Ｃ以下の場合はＡ型演算部の出力を、Ａ型演算部による計数率が設定値Ｃ以上の場合はＤ型演算部の出力を、計数率として出力するようにしたことを特徴とするデジタル計数率計。
【請求項５】
Ｄ型演算部は、積算カウント値をＭ、γ＝２σ２  （σは計数率の揺らぎの標準偏差、γは定数）として、計数率Ｎ（Ｍ）＝２γＭ／ｌｎ２の関係式によって積算カウント値を計数率に演算することを特徴とする請求項４に記載のデジタル計数率計。
【請求項６】
設定値Ａ、ＣおよびＤを可変設定できるようにしたことを特徴とする請求項４に記載のデジタル計数率計。
【請求項７】
サンプリング周期毎定められたサンプル時間にわたり被測定パルスの発生個数をカウント値情報として収集するカウンタ部と、前記カウント値情報毎、そのカウント値情報の時系列情報を前記各々のカウント値情報に付与する前処理部と、前記時系列情報付きのカウント値情報を蓄積するとともに時系列情報を指定する事によって所定のカウント値情報を読み出すメモリ部と、前記時系列情報に基づき、最新のカウント値情報から順次溯ってカウント値情報を読み出し、そのカウント値とサンプル時間の積算を行い、積算時間が予め設定した設定値Ａになるカウント値の積算値Ｎａから計数率ｎａ＝Ｎａ／Ａを求めるＡ型演算部及び被測定パルスを加算端子に加え、負帰還パルスを減算端子に加え、その差を代数的に積算して積算カウント値を得るアップダウンカウンタと、アップダウンカウンタの積算カウント値を入力してそれに対応した計数率の前記負帰還パルスを発生させるパルス発生器と、計数率の揺らぎの標準偏差が設定値Ｅとなるよう前記積算カウント値から計数率を演算する演算回路とを具備したＥ型演算部を有する演算処理部とを備え、Ａ型演算部による計数率が設定値Ｃ以下の場合はＡ型演算部の出力を、Ａ型演算部による計数率が設定値Ｃ以上の場合はＥ型演算部の出力を計数率として出力するようにしたことを特徴とするデジタル計数率計。
【請求項８】
演算回路は、積算カウント値をＭ、γ＝２σ２  （σは計数率の揺らぎの標準偏差）として、計数率Ｎ（Ｍ）＝２γＭ／ｌｎ２の関係式によって積算カウント値を計数率に変換する演算回路で構成することを特徴とする請求項７に記載のデジタル計数率計。
【請求項９】
設定値Ａ、ＣおよびＥを可変設定できるようにしたことを特徴とする請求項７に記載のデジタル計数率計。
【請求項１０】
計数率の設定値Ｃを計数率が上昇する時と下降する時で異なった値としたことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載のデジタル計数率計。
【請求項１１】
下降する時の計数率の設定値Ｃを上昇する時の計数率の設定値Ｃより小さく設定するための設定手段を備えたこを特徴とする請求項１０に記載のデジタル計数率計。
【請求項１２】
演算処理部に、最新のカウント値情報から順番に設定値Ｆ個までさかのぼってチェックし、カウント値情報をバースト情報にかかる設定値と比較して判定するバースト判定部を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載のデジタル計数率計。
【請求項１３】
バースト判定部は、最新のカウント値情報のカウント値が設定値Ｊ以上の場合は前記最新のカウント値情報をバースト扱いとするバーストフラグを付してメモリ部に記憶するようにしたことを特徴とする請求項１２に記載のデジタル計数率計。
【請求項１４】
演算処理部は、最新のカウント値情報から順次過去に溯って設定時間分の範囲でバーストフラグの数を数え、バーストフラグの数が設定値Ｇ未満の場合は、前記最新のカウント値から時系列的に過去に溯ってバーストフラグ付きカウント値情報を除いてカウント値の積算を行い、その積算カウント値に基づき計数率を演算し、前記バーストフラグの数が前記設定値Ｇ以上の場合は、最新カウント値を非バースト扱いに訂正して計数率の演算を行うとともに、それ以降は演算周期の経過回数が設定値Ｈに達するまで新たなデータはすべて非バースト扱いとするようにしたことを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載のデジタル計数率計。
【請求項１５】
設定値Ｇ、ＨおよびＪの１つまたは２つ以上を可変設定できるようにしたことを特徴とする請求項１４に記載のデジタル計数率計。
【請求項１６】
バースト判定部は、テストパルス入力時にテスト状態であることを示す信号を取り込み、バースト判定機能を停止するようにしたことを特徴とする請求項１２に記載のデジタル計数率計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば放射線監視装置などに使用されるデジタル計数率計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のデジタル計数率計としては、例えば図１５に示す装置があった。図１５において、１００はサンプリング周期毎に、定められたサンプリング時間に発生する被測定パルス源からのパルスの個数をカウントして被測定パルス源のカウント値情報を得るカウンタ、２００はこのカウント値情報を演算して計数率を求める演算器である。演算器２００における演算処理は各サンプリング周期毎、カウンタ１００から送られてくる各カウント値情報に、そのカウント値情報が得られた時系列を判るよう時系列ラベルを付け、メモリに一時保管する。この時系列情報が付されたカウント値情報を演算周期毎、時系列ラベルの新しいカウント値情報から順に溯ってメモリから取りだし、そのサンプリング時間の積算とカウント値の積算を行う。積算時間が設定値Ｔとなる積算カウント値Ｎを求め、積算カウント値Ｎを積算時間Ｔで除して計数率ｎを求める。なお、積算時間の設定値は、通常のバックグランド計数率に対し希望する標準偏差σになるよう次式で定めた値に設定する。
積算時間の設定値＝１／（σ2 ×通常のバックグランド平均計数率）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のデジタル計数率計は以上のように構成されていて、予め設定した積算時間における積算カウント値を使って計数率を求めていたので、放射線の統計的ゆらぎに対して出力は平均計数率を中心にガウス分布する特徴を有しているが、入力の急激な変動に対して、出力が積分時間で応答するため応答が遅いという問題があった。
【０００４】
この発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、簡単な演算で応答の早いデジタル計数率計を得ること、通常のバックグランド計数率を含む低計数率領域では平均計数率を中心にガウス分布特性を維持し、高警報設定点を含む高計数率領域では高速で応答するとともに、その計数率の標準偏差は計数率の大小に関わらず一定となるデジタル計数率計を得ること、さらに、宇宙線またはノイズなど一過性のバースト入力による誤警報を防止するデジタル計数率計を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るデジタル計数率計は、サンプリング周期毎定められたサンプル時間にわたり被測定パルスの発生個数をカウント値情報として収集するカウンタ部と、前記カウント値情報毎、そのカウント値情報の時系列情報を前記各々のカウント値情報に付与する前処理部と、前記時系列情報付きのカウント値情報を蓄積するとともに時系列情報を指定する事によって所定のカウント値情報を読み出すメモリ部と、前記時系列情報に基づき、最新のカウント値情報から順次溯ってカウント値情報を読み出し、それぞれのカウント値情報に係るカウント値とサンプル時間の積算を行い、積算時間が予め設定した設定値Ａになるカウント値の積算値Ｎａから計数率ｎａをＮａ／Ａとして求めるＡ型演算処理部及びカウント値の積算値が予め設定した設定値Ｂとなるサンプル時間の積算値Ｔｂから計数率ｎｂをＢ／Ｔｂとして求めるＢ型演算処理部を有する演算処理部とを備え、計数率ｎが設定値Ｃ以下の場合はＡ型演算処理部による演算結果を、計数率ｎが設定値Ｃ以上の場合はＢ型演算処理部による演算結果を演算結果として出力するようにしたものである。
【０００６】
また、設定値Ｂを可変設定できるようにしたものである。
【０００７】
また、演算処理部は、時系列情報の最新のカウント値情報から順次溯ってそのカウント値とサンプル時間の積算を行い、積算時間が予め設定した設定値Ａになるカウント値の積算値Ｎａから計数率ｎａ＝Ｎａ／Ａを求めるＡ型演算部と、直前の演算周期における計数率と１単位のサンプル時間との積によって算出される負帰還カウント値と最新のカウント値情報から得られるカウント値との差を代数的に積算して積算カウント値を求め、計数率の揺らぎの標準偏差が設定値Ｄとなるよう前記積算カウント値か計数率を演算するＤ型演算部とを備え、Ａ型演算部による計数率が設定値Ｃ以下の場合はＡ型演算部の出力を、Ａ型演算部による計数率が設定値Ｃ以上の場合はＤ型演算部の出力を、計数率として出力するようにしたものである。
【０００８】
さらに、変換回路は、積算カウント値をＭ、γ＝２σ2 （σは計数率の揺らぎの標準偏差）として、計数率Ｎ（Ｍ）＝２rM/ln2の関係式によって積算カウント値を計数率に変換する演算回路で構成するようにしたものである。
【０００９】
また、時系列情報の最新のカウント値情報から順次溯ってそのカウント値とサンプル時間の積算を行い、積算時間が予め設定した設定値Ａになるカウント値の積算値Ｎａから計数率ｎａ＝Ｎａ／Ａを求めるＡ型演算部と、被測定パルスを加算端子に加え、負帰還パルスを減算端子に加え、その差を代数的に積算して積算カウント値を得るアップダウンカウンタと、アップダウンカウンタの積算カウント値を入力してそれに対応した計数率の前記負帰還パルスを発生させるパルス発生器と、計数率の揺らぎの標準偏差が設定値Ｅとなるよう前記積算カウント値から計数率を演算する演算回路とを備えたＥ型演算部とを備え、Ａ型演算部による計数率が設定値Ｃ以下の場合はＡ型演算部の出力を、Ａ型演算部による計数率が設定値Ｃ以上の場合はＥ型演算部の出力を、計数率として出力するようにしたものである。
また、バースト除去機能を搭載することにより、通常のバックグランド係数率の揺らぎを抑制し、高警報設定点を含む高計数率領域で応答が速く、宇宙線やノイズなどのバースト状の一過性入力に対しても安定に動作するようにしたものである。
【００１０】
また、各設定値Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｇ、Ｈ、Ｊの可変手段を備え、状況に合わせ動作状態を最適に設定できるようにしたものである。
また、設定値Ｃを計数率が上昇する時と下降する時で異なった値とし、下降する時の値Ｃを上昇する時の値Ｃより小さく設定するための設定手段を備えたものである。
また、設定された期間を限度として、設定値以上のカウント値を有するカウント値情報をバースト判定部によって捉え、これをカウント値の積算から除外するようにしたものである。これによって、カウント値の異常なものをバーストパルスとして除外し、バースト状の一過性ノイズによる誤動作防止を図る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下この発明の実施の形態１について、図１、図２および図３に基づき説明する。図１、 図２において、 １は入力端子１１に入力される被測定パルス信号のパルス数をカウントするカウンタ部、２はカウンタ部１から送り込まれるパルス信号を用いて計数率を算出し出力端子１３から出力する演算処理部、３は前記カウンタ部１、演算処理部２への制御信号を供給する制御信号部である。また、演算処理部２は所定のサンプリング周期毎所定の時間幅でサンプリングして得たパルス信号のカウント値に、そのサンプリングを行った時間とサンプリングの時間幅にかかる時間情報とをセットにしてカウント値情報に加工する前処理部２１、前記個々のカウント値情報を蓄積するとともに、外部からの指定されたカウント値情報を読み出すメモリ部２２、メモリに蓄積されたカウント値情報を所定の演算周期毎に、最新のカウント値情報から順に過去に溯って取り出してそのカウント値の積算を行い、カウント値の積算値が予め設定された値における各カウント値情報のサンプル時間の積算値を求め、 計数率を算出する演算部２３から構成されている。
【００１２】
図３は、 メモリ部２２の説明図である。ａは個々のメモリに付されたアドレス番号、ｂは個々のカウント値の取得時間に係る時間情報、ｃはカウント値とサンプル時間などの情報である。ｂとｃによってカウント値情報を構成する。サンプリング時間毎に1 組のカウント値情報が1 つのアドレスに蓄えられる。そして演算処理部２３からの指示により、最も新しいアドレスに蓄積されているカウント値情報から時系列的に順に過去に溯り、読み出されて計数率の演算処理に使われる。
【００１３】
次に動作について説明する。演算部２３は、設定された演算周期毎に最新のカウント値情報から順に過去に溯ってメモリ部２２からカウント値情報を読み出し、それぞれのカウント値を積算する。この積算カウント値Ｎが設定値Ｂに達したらそれぞれのカウント値を得るためのサンプリング時間Δｔの積算値Ｔｂを求める。計数率はｎ＝Ｂ／Ｔｂとして求められる。積算カウント値は演算周期毎に設定値Ｂを目標値として制御される。
【００１４】
次に、実施の形態１における入力パルス数がステップ状に増加した場合の応答特性について説明する。 従来の積算時間一定の演算方式では、応答出力は時間と共に比例して上昇し、積算時間の設定値Ａで入力と同じになるのに対し、実施の形態１では、通常のバックグランド計数率からの上昇は次式に示すような指数関数的な上昇を行い、 応答の早い計数率計が得られる。図４に、その概要を示す( 実線：実施の形態１の場合、破線：従来例（積算時間一定）の場合) 。
【００１５】
【数１】
0003712857.tif 000002
【００１６】
また、デジタル計数率計を用い放射線事象のような不規則パルスを計測した時の計数率ｎの標準偏差σは次式で示される事が知られている。
σ＝（１／２ｎτ）1/2 ただし、  ｎ：計数率、τ：時定数
実施の形態１に係る演算部２３では、積算カウント値Ｎが設定値Ｂのときのサンプリング時間の積算値Ｔを求め、Ｂ／Ｔより計数率ｎを計算して出力するようにしているので、計数率ｎの標準偏差σは、σ＝１／Ｂ1/2 から導かれるように計数率ｎに関係なく一定値となる特徴を有する。
【００１７】
積算カウント値Ｎが得られるサンプリング時間の積算値Ｔは、演算周期の都度積算カウント値の変化に伴って変化する。また、積算時間の設定値Ａを変えることによっても変化する。また、この実施の形態１に係る演算部は、
σ＝１／Ｂ1/2 
の関係にあるので、積算カウント値の設定値Ｂの設定を変える事により、計数率の標準偏差値σを希望する値に設定することができる。
【００１８】
また、積算時間は次式のように時定数τの２倍に相当し、計数率ｎに反比例する。
Ｔ＝２τ＝１／（ｎσ2 ）
【００１９】
実施の形態２．
次に、実施の形態２について説明する。図５は実施の形態２に係る構成図である。図５において図１、図２と同じ符号を付したものは同一内容又は機能のものを示す。演算処理部２３は、Ａ型演算部２３ＡとＢ型演算部２３Ｂの２種類の演算部から構成されている。Ａ型演算部２３Ａは、積算時間が設定値Ａになるまで積算を行い、その時の積算カウント値Ｎａから計数率ｎ＝Ｎａ／Ａとして求めるようにしたもの、Ｂ型演算部２３Ｂは実施の形態１の演算部と同じく積算カウント値が設定値Ｂになる積算時間Ｔｂを求め、計数率ｎ＝Ｂ／Ｔｂとして求めるようにしたものである。２４は、Ａ型演算部２３ＡとＢ型演算部２３Ｂで得た計数率のうちの一方を、条件に応じ切替え出力する出力切替制御部である。
【００２０】
実施の形態１では、積算カウント値が設定値Ｂになるよう積算時間を求め、計数率を演算していたが、実施の形態２．では通常のバックグランド計数率を含む低計数領域で積算時間が設定値Ａになるよう積算カウント数により演算した計数率を、また高警報設定点を含む高計数率領域に達したら実施の形態１と同じ積算カウント値が設定値Ｂになる積算時間により演算して求めた計数率を出力するようにしている。
【００２１】
次に動作を説明する。Ａ型演算部２３Ａは積算時間一定方式の演算を受け持つ演算部で、演算周期毎、その時点の最新のカウント値情報から順次過去に溯ってメモリ部２２からそれぞれのカウント値情報を読み出してカウント値とサンプル時間を積算し、サンプル時間の積算値が所定の設定値Ａの積算カウント値と積算時間とから計数率を求める。Ｂ型演算部２３Ｂは積算カウント値一定方式の演算を受け持つ演算部で、演算周期毎その時点の最新のカウント値情報から順次過去に溯ってメモリ部２２からそれぞれのカウント値情報を読み出してカウント値とサンプル時間を積算し、積算カウント値が所定の設定値Ｂの積算時間と積算カウント値とから計数率を求める。出力切替制御部２４は、Ａ型演算部２３Ａによる計数率が設定値Ｃ以下の時はＡ型演算部２３Ａの出力を計数率データとして出力端子１３に導き、計数率が設定値Ｃ以上の場合は、Ｂ型演算部２３Ｂの出力を出力端子１３に導く。また、Ｂ型演算部２３Ｂの計数率が設定値Ｃ以下になったらＡ型演算部２３Ａの出力を出力端子１３に導く。
【００２２】
具体的には、演算部２３は演算周期毎メモリ部２２から最新のカウント値情報およびこれより時系列的に過去に溯ったカウント値情報を順に読み出し、サンプル時間の積算時間が設定値Ａとなるまでそれぞれのカウント値を積算して積算カウント値を求める。この積算カウント値とサンプリング時間の積算値とから計数率を求め、設定値Ｃ以下であればその計数率データを出力する。もし設定値Ｃ以上であれば、積算カウント値が設定値Ｂになるまでのサンプル時間の積算値を求め、この積算カウント値とサンプル時間の積算値とより計数率を求め、これを計数率データとして出力する。
【００２３】
以上のようにすると、出力特性は図６で示すように、低い計数率では、出力（従来例）で示す直線のように、積算時間一定の特性を持ち、高い計数率では出力（実施の形態１）で示す曲線のように、積算カウント値一定の特性を持つ。この結果、通常のバックグランド計数率では計数率が平均計数率を中心としてガウス分布の特性となり、高い計数率では、立ち上がりの早い特性となる。破線は積算時間一定の場合を示す。
【００２４】
なお、上記実施の形態２では、演算部２３を積算時間一定方式と、積算カウント値一定方式とで分けて構成し同時に両方式の演算を行って条件に合った方の出力を出力端子に導くようにしているが、演算周期毎、積算時間一定方式と積算カウント値一定方式の一方の演算処理を先に実行し、その測定結果の計数率が設定値以下か以上かによって演算処理の仕方を他方に切り替えるようにする事もできる。この演算処理の方法を取ると、演算周期毎どちらかの演算処理を実行してみないとその時々の演算処理方法が定まらないという問題はあるが、迅速に所定のカウント値情報をメモリ部２２から演算処理部２３に取り込んで演算処理を行うことにより、上記試行に伴う遅れも実質的に支障にはならずにすむ。この場合は、演算部の積算値を時間基準とカウント値基準に切り替えることにより、１組の演算部を用意すればよい。
【００２５】
実施の形態３．
実施の形態３では、演算周期毎その中でもっとも新しい今回のカウント値情報のカウント値から負帰還カウント値（前回の演算周期における計数率と一個のカウント値情報の抽出時間Δｔの積）を減算し、その差のカウント値を代数的に積算して積算カウント値を求め、計数率を求めるようにしたものである。
【００２６】
以下図７に基づいて実施の形態３を説明する。図７において、図１、図２および図５と同じ符号を付したものは同一内容又は機能のものを示す。演算処理部２３は、Ａ型演算部２３Ａと、以下のように機能するＤ型演算部２３Ｄとから構成されている。Ａ型演算部２３Ａは、積算時間が設定値Ａになるまで積算を行い、その時の積算カウント値Ｎａとから計数率ｎａ＝Ｎａ／Ａとして求めるようにしたものであり、Ｄ型演算部２３Ｄは、演算周期毎その中で最も新しいカウント値情報のカウント値から、１つ前の演算周期における計数率とサンプル時間の積( 負帰還カウント値) を引いたカウント値を代数的に積算し、その積算カウント値Ｎｄから計数率ｎｄを演算するようにしたものである。そして、Ａ型演算部２３Ａの計数率が設定値Ｃ以下の場合はＡ型演算部２３Ａの出力を、計数率が設定値Ｃに達したらＤ型演算部２３Ｄに切り替えるようにしている。ただし、この計算結果をそのまま出力するのではなく、計数率ｎｄの大きさに関係なく揺らぎが一定となるよう、以下で説明する変換を施して出力するようにしている。
【００２７】
次にＤ型演算部２３Ｄの構成の一例について図８に基づいて説明する。２３Ｄ１はメモリ部２２から取り込むカウント値から負帰還カウント値（前回の演算周期における計数率ｎｄとサンプリング時間Δｔの積）を減算する減算回路、２３Ｄ２は減算回路２３Ｄ１の出力を代数的に積算する積算回路、２３Ｄ３はこの積算結果に基づき揺ぎが一定になるように計数率ｎｄを算出する演算回路Ｄである。
【００２８】
次に動作について説明する。演算周期毎その中でもっとも新しい今回のカウント値情報のカウント値から負帰還カウント値（前回の演算周期における計数率とサンプリング時間の積）を減算しその代数的に積算した積算カウント値を求め、計数率を求めるようにしている。これは閉ループを構成した系に相当し、この演算における閉ループのフィードバックゲインＧは次式で示される。
Ｇ＝１／γ＝ｄｎ（Ｍ）／ｄＭ
ただし、Ｎｄ＝Ｍ，ｎｄ＝ｎ（Ｍ）
標準偏差σが一定になるようにするには、ｎ（Ｍ）・τを一定値γにする必要があり、ｎ（Ｍ）を下式のようにする。
１／｛ｎ（Ｍ）・τ｝＝｛１／ｎ（Ｍ）｝・｛ｄｎ（Ｍ）／ｄＭ｝
１／｛ｎ（Ｍ）・τ｝＝γ  とすると、
ｄｎ（Ｍ）／ｄＭ＝γ・ｎ（Ｍ）
微分すると定数倍になる関数は指数関数で表されるので、
【００２９】
【数２】
0003712857.tif 000003
【００３０】
上式の展開において、設定値Ｄは例えばＤ＝γとして与えられ、計数率ｎｄに関係なく揺らぎの標準偏差は一定となる。
計数率ｎａから計数率ｎｄへの出力の切り替え時は、例えば次式により切り替え直前の前回計数率ｎａから積算カウント値Ｎｄの初期値を求める。
Ｎｄ＝Ｍ＝ｌｎ（ｎａ）／（２σ2 ）
【００３１】
以上のように、実施の形態３によれば、実施の形態２と同様に通常のバックグランド計数率を含む低計測領域では、平均の計数率を中心にガウス分布し、警報設定点を含む高計測領域では高速に応答するデジタル計数率計を実現できる。また実施の形態２に比べ演算回数が少ないので、演算時間が短いという特徴がある。
【００３２】
実施の形態４．
実施の形態４では、被測定パルスを加算端子に加え、負帰還パルスを減算端子に加えてその差を代数的に加算して演算期間毎に積算カウント値を出力するアップダウンカウンタと、前記積算カウント値に応じて前記負帰還パルスを出力してアップダウンカウンタの減算端子に加えるパルス発生器を有し、積算カウント値から計数率を算出するようにしている。ただし、この計算結果をそのまま出力するのではなく、計数率ｎｄの大きさに関係なく揺らぎが一定となるよう、以下で説明する演算を施して出力するようにしている。
【００３３】
以下図９に基づいて実施の形態４を説明する。図９において、図１、および図２と同じ符号を付したものは同一内容又は機能のものを示す。２５は入力部１１から被測定パルスを入力して加える加算端子と負帰還パルスを加える減算端子をもち、加算端子と減算端子に入るパルス数の差を代数的に積算するアップダウンカウンタ、２６は演算周期毎の積算カウント値に応じた計数率の負帰還パルスを発生するパルス発生器である。２３Ｅ１は、前記積算カウント値Ｎｅから計数率ｎｅを算出する演算回路Ｅであり、アップダウンカウンタ２５とパルス発生器２６と演算回路を２３Ｅ１でＥ型演算部２３Ｅを構成している。
【００３４】
次に動作について説明する。アップダウンカウンタにより、演算周期毎、入力部からの被測定パルスを加算端子に、パルス発生器からの負帰還パルスを減算端子に加えて両者の差のカウント値を代数的に積算して積算カウント値を求め、この積算カウント値から演算回路Ｅにより計数率を求めるようにしている。この場合もＥ型演算部による演算結果をそのまま出力するのではなく、計数率ｎｅの大きさに関係なく揺らぎが一定となるよう、実施の態様３と同じ考えの変換を施して出力するようにしている。
【００３５】
実施の形態５．
実施の形態５は、低計数率領域と高計数率領域の切替えにヒステリシス特性を持たせ、切替えの安定化を図ったものである。
【００３６】
以下、実施の形態５を図１０のフローチャートに基づいて説明する。まず、システムリセットで演算フラグを初期化して０として、演算に入る。演算フラグが０のときは積算時間一定の演算方式で演算を行い、積算時間一定の演算方式の計数率ｎ１を出力する。演算フラグが０で計数率ｎ１が設定値Ｃ１以上になったら、演算フラグを１に反転し、標準偏差一定方式で演算を行い、標準偏差一定方式での計数率ｎ２を出力する。演算フラグが１で計数率ｎ２が設定値Ｃ２以下になったら演算フラグを０に反転し、積算時間一定の演算方式で演算を行う。ここで、Ｃ２＜Ｃ１に設定しておく。
このように、積算時間一定の演算方式と標準偏差一定方式の切替えをヒステリシスを持たせて行うことにより、切替えが安定して行える。
【００３７】
実施の形態６．
実施の形態６では、カウント値の積算を行うにあたり、設定された期間を限度として、設定値以上のカウント値を除外して積算を行うようにし、カウント値の異状に大きなものをバーストパルスとして除外する、バースト除外機能を有するものである。実施の形態６を図１１に基いて説明する。図１１において従前の図と同一符号は同一または同等の機能を行うものである。２７は前処理部２１からのカウント値が予め設定のカウント値と比較し超えるものかを判定し、超えている場合は異常として判定マークをつけてメモリ部２２に送る判定部である。
【００３８】
次に具体的な動作を説明する。判定部２７で異常とされ判定マーク１をつけられたパルス信号は、他の正常とされるパルス信号と同じく前処理部でサンプリングを行った時間とそのサンプリングを行った時間に関する情報を付加する前処理を施し、それぞれ１個のカウント値情報としてメモリ部２２に送られ蓄えられる。次に演算部２３の積算の過程で以下の条件にて加算されたり加算対象から省かれたりする。すなわち、演算周期毎にもっとも新しいカウント値情報から順番にさかのぼって所定の個数Ｆ個の過去のカウント値情報のチェックを行い、このうち判定フラグ１のついたカウント値情報が設定値Ｇ個未満である場合は、判定フラグ１のついたカウント値情報を省いて積算を行い計数率を求める。判定フラグ１のついたカウント値情報が設定値Ｇ個を超える場合は、もはや異常値とできない状態に入りつつあるということから以後の積算は判定フラグ１のカウント値情報を含めて積算を行う。なお、上記判定フラグ１のカウント値情報を含めて行う積算は、判定フラグ１のカウント値情報が規定値Ｇ個以上になった時点から所定期間Ｈだけ継続し、その後回復させて元の監視状態で運用する方法を取る。
【００３９】
異常値とされるカウント値の設定値Ｊを例えば次式で設定する。
設定値Ｊ= ｎ×ΔＴ＋ｋ×（ｎ×ΔＴ）1/2 
ｎ：通常時の計数率
ｋ：誤警報の発生確率を考慮して、たとえば４〜６とする。
設定値Ｆは離散バーストを考慮して次のように設定する。
設定値Ｆ＞設定値Ａ（積算時間）／１単位サンプル時間（△Ｔ）
設定値Ｇはバースト時間を想定して設定する。
設定値Ｇ≧バースト時間／１単位サンプル時間（ΔＴ）
バースト時間は、例えば宇宙線を想定すると１０秒とする。設定時間Ｈは、機器内故障によるノイズを顕在化させるために、積算時間に対し十分長い時間、例えば２４時間に設定する。
【００４０】
以上のように、この実施の形態６では、バースト状の一過性のノイズに対し、誤動作を防止できる。特に、Ｎ−１６モニタのように通常のバックグランド計数率が数ｃｐｍと低く、バースト状高エネルギー宇宙線の対策が求められるような場合に有効である。また外来ノイズ対策にも有効である。
【００４１】
実施の形態７．
実施の形態７は実施の形態１ないし実施の形態３に実施の形態６のバースト除去機能を搭載したものである。図１２にその構成図を示す。図１、図２、図５、図７および図１１と同一符号の付されたものは同一または同等の機能のものである。この実施の形態７の構成では、通常のバックグランド計数率の揺らぎを抑制し、高警報設定点を含む高計数率領域で応答が速くバースト状の一過性ノイズに対しても安定に動作するデジタル計数率計を実現できる。
【００４２】
実施の形態８．
実施の形態８は実施の形態４に実施の形態６のバースト除去機能を搭載したものである。図１３にその構成図を示す。図１、図２、図５、図７、図９および図１１と同一符号の付されたものは同一または同等の機能のものである。
【００４３】
実施の形態９．
実施の形態９は、テストパルスによる誤警報を防止する機能に関するものである。図１４は実施の形態９の構成を示す。図１４において、図１１と同一符号のものは同一または相当機能のものを示す。２８は、広範囲のパルス信号を加えて計数率のチェックを行うテスト信号源である。判定部２７にてこの信号源２８からの信号を注入するときは判定フラグを０にしておく。このように構成することによって、広い範囲のカウント数を持つパルス信号源によるテストパルスを入力中でも、テスト中のテストパルスの急変で、誤動作をするのを防止することができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係るデジタル計数率計によれば、サンプリング周期毎定められたサンプル時間にわたり被測定パルスの発生個数をカウント値情報として収集するカウンタ部と、前記カウント値情報毎、そのカウント値情報の時系列情報を前記各々のカウント値情報に付与する前処理部と、前記時系列情報付きのカウント値情報を蓄積するとともに時系列情報を指定する事によって所定のカウント値情報を読み出すメモリ部と、前記時系列情報に基づき、カウント値情報の新しいものから順次溯ってカウント値情報を読み出し、各カウント値情報のカウント値に係る積算値とそのサンプル時間の積算値とから計数率を演算する演算処理部とを備えた構成としたので、任意の演算周期とタイミングで所要のカウント値情報を取り出し計数率を演算できる効果がある。
【００４５】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、演算処理部は、時系列情報の最新のカウント値情報から順次溯ってそれぞれのカウント値情報に係るカウント値とサンプル時間を積算し、カウント値の積算値が予め設定した設定値Ｂになるサンプル時間の積算値Ｔｂより、Ｂ／Ｔｂとして計数率を求めるようにしたので、応答の早いデジタル計数率計を構成できる効果がある。
【００４６】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、設定値Ｂを可変設定できるようにしたので、計数率の標準偏差を希望する値に設定できる効果がある。
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、演算処理部として、最新のカウント値情報から順次溯ってそれぞれのカウント値情報に係るカウント値とサンプル時間の積算値を行い、積算時間が予め設定した設定値Ａになるカウント値の積算値Ｎａから計数率ｎａをＮａ／Ａとして求めるＡ型演算処理部と、カウント値の積算値が予め設定した設定値Ｂとなるサンプル時間の積算値Ｔｂから計数率ｎｂをＢ／Ｔｂとして求めるＢ型演算処理部とを備え、計数率ｎが設定値Ｃ以下の場合はＡ型演算処理部による演算結果を、計数率ｎが設定値Ｃ以上の場合はＢ型演算処理部による演算結果を演算結果として出力するようにしたので、通常のバックグランド計数率ではガウス分布をし、高計数率領域では高速で応答するようにできる効果がある。
【００４７】
この発明に係るデジタル計数率計によれば、演算処理部として、時系列情報の最新のカウント値情報から順次溯ってそのカウント値とサンプル時間の積算を行い、積算時間が予め設定した設定値Ａになるカウント値の積算値Ｎａから計数率ｎａ＝Ｎａ／Ａを求めるＡ型演算部と、直前の演算周期における計数率と１単位のサンプル時間との積によって算出される負帰還カウント値と最新のカウント値情報から得られるカウント値との差を代数的に積算して積算カウント値を求め、計数率の揺らぎの標準偏差が設定値Ｄとなるよう前記積算カウントから計数率を演算するＤ型演算部とを備え、Ａ型演算部による計数率が設定値Ｃ以下の場合はＡ型演算部の出力を、Ａ型演算部による計数率が設定値Ｃ以上の場合はＤ型演算部の出力を、計数率として出力するようにしたので、通常のバックグランド計数率はガウス分布をし、高計数率領域では高速応答出来かつ演算速度の早い計数率計を得ることができるとともに、揺らぎの標準偏差を一定にできる効果がある。
【００４８】
この発明に係るデジタル計数率計によれば、Ｄ型演算部は、積算カウント値をＭ、γ＝２σ2 （σは計数率の揺らぎの標準偏差）として、
計数率Ｎ（Ｍ）＝２rM/ln2の関係式によって積算カウント値を計数率に演算する構成としたので、揺らぎの標準偏差を一定にできる効果がある。
【００４９】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、演算処理部として、時系列情報の最新のカウント値情報から順次溯ってそのカウント値とサンプル時間の積算を行い、積算時間が予め設定した設定値Ａになるカウント値の積算値Ｎａから計数率ｎａ＝Ｎａ／Ａを求めるＡ型演算部と、被測定パルスを加算端子に加え、負帰還パルスを減算端子に加え、その差を代数的に積算して積算カウント値を得るアップダウンカウンタと、アップダウンカウンタの積算カウント値を入力してそれに対応した計数率の前記負帰還パルスを発生させるパルス発生器と、計数率の揺らきの標準遍差が設定値Ｅとなるよう前記積算カウント値から計数率を演算する演算回路とを備えたＥ型演算部とを備え、Ａ型演算部による計数率が設定値Ｃ以下の場合はＡ型演算部の出力を、Ａ型演算部による計数率が設定値Ｃ以上の場合はＥ型演算部の出力を計数率として出力するようにしたので、通常のバックグランド計数率はガウス分布をし、高計数率領域で高速応答出来かつ演算速度の早い計数率計を得ることができるとともに、高計数率に対して数え落とし誤差が少なく、揺らぎの標準偏差も一定にできる効果がある。
【００５０】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、Ｅ型演算部は、積算カウント値をＭ、γ＝２σ2 （σは計数率の揺らぎの標準偏差）として、計数率Ｎ（Ｍ）＝２rM/ln2の関係式によって積算カウント値を計数率に演算する演算回路を構成したので、揺らぎの標準偏差を一定にできる効果がある。
【００５１】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、演算部の積算カウント値の設定値の可変手段を備えたので、揺らぎの標準偏差を任意の値に設定しできる効果がある。
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、計数率の切替えの設定値Ｃを計数率が上昇する時と下降する時で異なった値としたので、切り替わり時の安定動作が得られる効果がある。
【００５２】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、計数率の切替えの設定値Ｃを下降する時の計数率の設定値Ｃに比べ、上昇する時の計数率の設定値Ｃを大きく設定するための設定手段を備えたので、計数率の切り替わりの安定な設定が行える効果がある。
【００５３】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、演算処理部に、バーストパルスにかかるカウント値情報を判定するバースト判定部を備え、バーストパルスを除いて積算を行うようにしたので、一過性ノイズに対し誤警報の防止が図れる効果がある。
【００５４】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、バースト判定部は最新のカウント値情報のカウント値が設定値Ｊ以上の場合は前記最新のカウント値情報をバースト扱いとするバーストフラグを付してメモリ部に記憶し、このバーストフラグ付きカウント値情報に基いてカウント情報の積算処理の制御を行うようにしたので、バーストパルスによる誤警報の軽減ができる効果がある。
【００５５】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、演算部は、最新のカウント値情報から順次過去に溯って設定時間分の範囲でバーストフラグの数を数え、バーストフラグの数が設定値Ｇ未満の場合は、前記最新のカウント値から時系列的に過去に溯ってバーストフラグ付きカウント値情報を除いてカウント値の積算を行い、その積算カウント値に基づき計数率を演算し、また前記バーストフラグの数が前記設定値Ｇ以上の場合は、最新カウント値を非バースト扱いに訂正して計数率の演算を行うと共に、それ以降は演算周期の経過回数が設定値Ｈに達するまで新たなデータはすべて非バースト扱いとするようにしたので、カウント値情報のカウント数が広範囲にわたるノイズに対し、誤警報の軽減ができる効果がある。
【００５６】
また、この発明に係るデジタル計数率計によれば、バースト判定部は、テストパルス入力時にテスト状態である事を示す信号を取り込み、バースト判定機能を停止するようにしたので、広範囲にわたるカウント数のテスト信号によるテストを円滑に行える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係るデジタル計数率計の構成図である。
【図２】  実施の形態１のデジタル計数率計の演算処理部の構成図である。
【図３】  実施の形態１におけるメモリ部２２の構成図である。
【図４】  実施の形態１における入力パルス数がステップ状に増加した場合の応答特性を示す図。
【図５】  実施の形態２のデジタル計数率計の演算処理部の構成図である。
【図６】  実施の形態２における入力パルス数がステップ状に増加した場合の応答特性を示す図である。
【図７】  実施の形態３のデジタル計数率計の演算処理部の構成図である。
【図８】  実施の形態３のＤ型演算部の構成図である。
【図９】  実施の形態４のデジタル計数率計の演算処理部の構成図である。
【図１０】  実施の形態５のフローチャートを示す図である。
【図１１】  判定部を備えた実施の形態６のデジタル計数率計の演算処理部の構成図である。
【図１２】  判定部を備えた実施の形態７のデジタル計数率計の演算処理部の構成図である。
【図１３】  判定部を備えた実施の形態８のデジタル計数率計の演算処理部の構成図である。
【図１４】  実施の形態９のデジタル計数率計の演算処理部の構成図である。
【図１５】  従来例に係る計数率計の構成図である。
【符号の説明】
１  カウンタ部、
２  演算処理部、  ２１  前処理部、  ２２  メモリ部、  ２３  演算部、
２３Ａ  Ａ型演算部、  ２３Ｂ  Ｂ型演算部、  ２３Ｄ  Ｄ型演算部、
２３Ｅ  Ｅ型演算部、  ２３Ｄ１  減算回路、  ２３Ｄ２  積算回路、
２３Ｄ３  演算回路Ｄ、  ２３Ｅ１  演算回路Ｅ、
２４  出力切替制御部    ２５  アップダウンカウンタ、
２６  パルス発生回路、  ２７  判定部、  ２８  テスト信号部、
３  制御信号部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
0003712857.tif 000017
【図１５】
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