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行业新闻

氡气测量数据评价指标

发布时间: 2017-09-19 23:54   717 次浏览

5.9 精密度、准确度

“精密度”是指相对于可靠性、一致性和可重复性而言的测量的符合程度。“******度”是指相对于测量标准而言测量值的接近程度。一个准确的仪器必然是精密的,但一个精密的仪器可能是不准确的(例如校准不好)。一般用想对标准偏差表示准确度。

只要我们按照规程操作,计数统计学就会一直控制着ST2017的精度。实验证明,环境因素在正常的操作范围内影响非常低。除了紧密度,影响ST2017准确度***重要原因的校准。

5-3是按照统计学的贡献总结了ST2017的精密度。计数统计学取决于灵敏度(校准因子)和本底计数率。由于本底计数率很低,因此对表格所包含的浓度范围来说,是一种可以忽略的影响精密度的因素。环境因素和其它因素对精密度的影响可以达到±2%。测量显示界面中的不确定度为(置信度95%),仅仅是基于计数统计学的精密度计算。

表格为慢速测量(正常模式),灵敏度0.99cpm/pCi/L,仪器的统计学精密度,其中1pCi/L=37Bq/m3

表5-3 基于统计学得出的ST2017的典型精密度(95%置信度)

 

1pCi/L

4pCi/L

20pCi/L

100pCi/L

1小时

25。95%

12.97%

5。80%

2.59%

2小时

18。35%

9。17%

4.1%

1。83%

6小时

10。60%

5。30%

2.37%

1。06%

24小时

5.30%

2。65%

1.18%

0.53%

48小时

3。75%

1.87%

0.84%

0.37%

72小时

3。06%

1.53%

0.68%

0。31%

 

5.10 统计误差

放射性衰变属于统计过程,也就是说即使在整个过程中氡浓度是稳定的,几个测量周期内测量的计数值也不尽相同,N围绕平均值涨落,但考虑无限次的测量数据,我们将得到一个平均值,他代表了计数N的“真值”,对于单个周期来讲,计数值N或者低于、或者高于“真值”;这就是我们所说的“统计误差”。

因此每一个测量序列不仅包含计算得到的氡浓度,也包含了在某一个置信区间的偏差,一般使用的置信区间为1σ、2σ、3σ,对应的置信度为68.3%95.45%99.73%

例如,对氡浓度780Bq/m31σ、15%偏差的正确表述为:

“真实”氡浓度值有68.3%的几率将包含在663Bq/m3(减去15%*780)和897Bq/m3(加上15%*780)之间。

5.11 误差估计

相对统计误差E,当置信度为kσ时,可通过计数使用公式5-2估计。

   E%=100*k*1N                  5-2

可得到简单的结论:计数越高,测量数据的******度越高;那么从反面来说有人会问:在给定误差的情况下,我需要多少计数?

存在两个因素影响所测量的计数:仪器的灵敏度和连续测量时间(时间间隔)。

灵敏度对于一个仪器来说是一个常数,连续测量时间可以设置到******可接受值。

氡浓度Rn和计数N、测量时间T的关系如公式5-3

Rn=N/(T*S)                      5-3

公式中S表示灵敏度,单位cts/(min*kBq/m3)

慢速测氡(正常模式)的灵敏度约是快速测氡(嗅探模式)的两倍,但是慢速测氡的响应时间却是3个小时以上。在以下举例中,我们假设快速测氡模式的灵敏度为12。75cts/(min*kBq/m3),相应的慢速测氡模式灵敏度为26。64cts/(min*kBq/m3)

******个问题:当氡浓度预计为100Bq/m3,要求置信度为1个标准偏差,误差不超过10%,测量时间应该设置为多少?

1σ偏差为10%需要100个计数,快速模式测量周期计算如下:T=N/(Rn*S)=100cts/(0。1kBq/m3*12。75cts/(min*kBq/m3))=78。4min

使用慢速测氡模式时,计算测量周期时间有如下结果:T=N/(CRn*S)=100cts/(0.1kBq/m3*26.64cts/(min*kBq/m3))=37.5min

这样看起来所需时间更短,但是没有意义,因为响应时间依然是3小时;所以此时测量时间依然是3小时,然后我们再来计算其统计误差:

50Bq/m3浓度下3小时慢速模式计数值为:

N(slow)=Rn*T*S=480cts

则其统计误差为:

E(1σ)=100%*1N=4.56%

现在我们可以说68.3%的置信度已经不够了,我希望有一个更加可靠的置信度2σ的测量结果:

E(2σ)=100%*2*1N=9。12%

5.12 观测到的氡浓度的变化是否真实?

如果你观察收集到的测量曲线,那么你将发现每一个测量点其测量数据均不相同,我们在问:这是真的氡浓度的实际变化情况吗?或者说只是统计涨落的原因?

测试很简单:根据你的需要预先定义置信区间,并且注意观察两个感兴趣点之间的统计误差区间,如果其区间没有任何相交部分,那么氡浓度的变化是真实存在的,否则相反。

举例1

读数11500Bq/m3±10%→误差区间【1350Bq/m31650Bq/m3

读数21300Bq/m3±13%→误差区间【1131Bq/m31469Bq/m3

读数2的上限值大于读数1的下限值,因为真实值可以存在于1350Bq/m31469Bq/m3之间,我们说他们之间存在统计误差。

举例2

读数11500Bq/m3±10%→误差区间【1350Bq/m31650Bq/m3

读数21000Bq/m3±15%→误差区间【850Bq/m31150Bq/m3

两个读数之间没有交叉部分,因此我们说存在氡浓度的变化。

一个测量序列中的任意两点之间均可进行比较,而不一定要求这两点之间是相邻的。

5.13 探测下限

探测下限是指仪器在给定测量时间内所能测量到的***小不为零的氡浓度值(***小测量到一个衰变计数),由于统计行为的关系,需要预先定义置信区间。

为什么我们需要知道探测下限?如果所设置的测量周期很短,同时氡浓度也很低,所能够测量到的“真值”可能为1或小于1,由于统计涨落,将会经常出现无测量数据的情况,极端的情况下甚至出现一个测量序列中有非常多的测量周期内计数为0,然而仅仅有一个测量周期内计数为1(因为1个计数无法再分开来),此时使用公式计算氡浓度,计数为1的测量周期氡浓度将会很高,而其他测量周期数据为0,接下来,所有平均所有数据得到可用的结果,这一个过程无非就是要得到一个相当长的时间以期达到仪器的测量下限;为了避免读数为零,根据现场氡浓度设置足够长的测量周期。

当仪器在一个测量周期内所能探测到的衰变粒子的平均“真值”所对应的仪器探测下限小于16(计数值),统计涨落应该使用泊松分布来推算,表置信度给出了在一个测量周期内计数不为零的几率,如表5-4所示。

表5-4 不同置信度测量周期内所需平均计数值

置信度

探测下限值所需平均计数值

63.20%1σ

1

95。00%2σ

3

99.75%3σ

6

 

举例:

使用ST2017慢速模式(正常模式)计算其探测下限,测量周期采样60分钟,置信度取95%(也就是说100次测量当中有95个读数不为零)

需要平均计数:N=3

使用下面公式计算探测下限:

C=N/(T*S)=3/(60*26.64)=0.001877kBq/m3=1.877Bq/m3

此时探测下限为1.877Bq/m3

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