儀器儀表有效工作的關鍵是開發能夠測量或管理環境、分享信息并通過幫助收集知識和提高安全性而造福社會的傳感器。原子能機構與其伙伴就數據采集、控制和傳輸問題進行合作。
數據控制
傳感器捕集的數據質量受到三個因素的影響:捕集速度、數據分辨率以及存儲和分享采集信息的能力。
近年來,消費類電子產品、光伏產品、電池和無線技術的進步已經徹底改變了數據收集方式。新技術允許建造低成本的定制探測器和能在沒有電網的偏遠地區進行長時間收集數據的數據采集/無線控制系統。這些特點連同處理大數據量的能力,提供了開發(近)實時廣域地圖的可能性。
無人駕駛飛行系統和遙控飛行系統——通常也被稱為無人機——為傳感器的移動應用提供了額外的優勢。它們可以載人飛機成本的一小部分更快地部署傳感器,提供更精確的位置以及三維圖像。這種遠程測量的能力使無人機成為進行許多輻射監測的理想平臺。
增加價值:原子能機構的貢獻
原子能機構有一個移動光譜分析小組。小組使用由一個小型包組成的硬件探測器。小型包內包括高能鋰聚合物電池、低電流高壓電源、譜分析儀、全球衛星導航系統和數據存儲器。這個硬件包的所有特點都由數字電子設備支持或控制,允許對探測器系統進行調整,以及對輻射探測器信號進行處理和分析。支持藍牙的智能手機可以對探測器進行遠程操作。
原子能機構還在奧地利塞伯斯多夫建立了一個實驗室,與國際理論物理中心(ICTP)合作,定期舉辦關于數據采集和控制用數字電子設備的開發與使用講習班和短訓班。然而,原子能機構的核科學和儀器儀表實驗室并不局限于這一領域,還與國際理論物理中心的電信/信息通信技術部門建立了無線傳感器網絡開發與應用實驗室。無線傳感器網絡在數據采集和傳輸中起著核心作用。
引進數字信號系統和混合設備
在過去的十年中,傳統的模擬信號處理技術已經被數字輻射探測系統所取代。數字信號/脈沖處理系統相比模擬處理器具有顯著的優勢,已成功引入到全球多個實驗室。
數字脈沖處理是一種信號處理技術。采用這一技術對探測器(前置放大器輸出)信號直接數字化后再進行處理,從中提取出“感興趣的量”,如脈沖高度、脈沖波形和到達時間。使用數字信號/脈沖處理的系統已經變得快速而價廉,足以支持對核輻射探測數據進行實時數字處理,因此越來越多地用于核光譜分析。
技術的進步也帶來了先進的混合可重構設備。它結合了通用處理器的軟件可編程性和硬件可重新配置的能力(現場可編程門陣列。這些是設計成制造后可重新配置的集成電路)。通過將復雜的任務有效地分配在相互密切相關的軟件和硬件活動中,就可以在系統性能上取得無與倫比的結果,同時在靈活性、可伸縮性、功耗、開發時間和降低成本方面得到重要的系統優勢。