[發明專利]一種基于遺傳算法的輻射探測器能響補償片設計方法

有效

• 申請號: 201410720764.8
• 申請日: 2014-12-02
• 公開（公告）號: CN105718609B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 陳法國;沈華亞;韓毅
• 申請（專利權）人: 中國輻射防護研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N3/12
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

本發明公開一種基于遺傳算法的輻射探測器能響補償片設計方法，包括以下步驟：首先根據遺傳算法對編碼方式進行定義；然后對適應度進行定義；再通過遺傳算法控制參數設置；針對設置的相關參數進行種群初始化；最后通過蒙卡程序進行適應度計算；通過計算結果將滿足條件的參數輸出，不滿足條件的參數重新回到上述種群初始化步驟，重新進行遺傳操作直至結果滿足輸出的條件。本發明的設計方法能夠獲得最優化的能響補償片的參數，解決了傳統補償片設計方法的不足。

技術領域

本發明屬于輻射探測領域，具體涉及一種基于遺傳算法的輻射探測器能響補償片設計方法。

背景技術

在電離輻射測量中，常用的輻射探測器如熱釋光劑量計、氣體探測器、半導體探測器等，都不是嚴格意義上的組織等效或者空氣等效材料；用于劑量測量時，探測器對不同能量射線的響應差別是比較大的，例如硅半導體探測器對60keV～3MeV范圍內光子的響應差別可以到兩個數量級。因此，采用合適的方法對探測器的能量響應進行補償，是劑量監測儀表開發中的一個重要方面。其中，“硬補償”是常見的一種能響補償方式，即設計合適的能響補償片，改變探測器對不同能量射線的響應，使監測儀表對規定能量范圍內射線的響應差別在一個可接受的范圍之內。

探測器的能量響應會受到多種因素的影響，如補償片的材料類型、厚度、開孔方式、空隙率等；補償片的設計也就是對相關參數的一個優化選取過程，從而使探測器的能量響應滿足要求。目前，補償片的設計基本上都采用經驗選擇→實測或模擬計算反饋→多次修改嘗試的模式。這種設計模式存在兩個問題：一是設計過程對研究人員的經驗依賴比較大，嘗試過程往往是一項費時費力的工作；二是補償片參數與補償效果之間的關系是非線性的，并且參數的經驗選擇具有一定的隨機性，因此最終確定的補償條件即使能滿足能響補償的要求，但不一定都是最優解。

為了能夠彌補上述補償片設計方法的不足，本專利基于遺傳算法，提出了一種輻射探測器能響補償片的優化設計方法。

遺傳算法是20世紀60年代后期由美國Holland教授根據生物進化模型提出的一種最優化方法，具有全局搜索、智能性、并行性、簡單通用等特點，已經被廣泛應用于實際工程問題中。從本質上將，輻射探測器能響補償片的優化設計也是一個多變量目標函數的最優化求解問題，很適合采用遺傳算法進行處理。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明提供一種基于遺傳算法的輻射探測器能響補償片的設計方法，該方法能夠獲得能響補償片的最優參數，彌補了傳統補償片設計方法的不足。

為達到以上目的，本發明采用的技術方案是：提供一種基于遺傳算法的輻射探測器能響補償片的設計方法，包括如下步驟：

(1)首先根據遺傳算法對編碼方式進行定義，即將所述補償片的相關參數轉化為遺傳算法中需要的串格式；

(2)然后根據遺傳算法對適應度進行定義，即在補償片優化設計應用時，采用能量響應的一致性參數來表示，即Max|(R_i-R₀)/R₀|，然后取其中最大的值作為適應度；其中，R_i和R₀分別是探測器對規定能量范圍內的射線和參考能量射線的響應；

(3)再設置遺傳算法的控制參數，即確定交叉和變異概率；

(4)針對設置的相關參數進行種群初始化；即將上述設置相關參數作為一個個體，并將多個個體集合一個種群，從群體中選擇符合要求的個體，進行復制、交叉、變異；

(5)最后通過已有的蒙卡模擬程序進行適應度計算，獲取補償片相關參數的最優解。

進一步，在步驟(1)中，所述相關參數包括補償片的材料類型、材料厚度以及空隙率。

進一步，在步驟(1)中，編碼過程中采用混合編碼方式，其中，所述材料類型采用字符串編碼，所述材料厚度以及空隙率采用二進制編碼。