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Android 手持裝置之輻射偵測系統Radiation Detection System Using Radiation Sensor

in Android-based Handheld Device

Speaker: Li-Wei WuAdvisor: Dr. Kai-Wei Ke

ANDROID 手持裝置之輻射偵測系統RADIATION DETECTION SYSTEM USING RADIATION SENSOR IN

ANDROID-BASED HANDHELD DEVICESpeaker: Li-Wei Wu

Advisor: Dr. Kai-Wei Ke1

OUTLINE 相關背景知識

輻射 & 輻射偵檢器 系統設計

波型分析脈波計數演算法雜訊過濾機制Calibration拍照上傳 & 上傳圖形顯示參數設定

成果展示ReferenceQ&A

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相關背景知識介紹輻射 (Nuclear)

一種能量，以波或粒子移動的方式來傳遞。能量從某個源向四面八方放射出去的意思。依照能量的高低或游離物質的能力，分為游離輻射與非游離輻射。

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相關背景知識介紹非游離輻射

相較於游離輻射，能量低、波長長、頻率低，無法使物質產生游離作用。例如 : 可見光、無線電波、微波、紅外線等。

游離輻射相較於非游離輻射，能量高、波長短、頻率高，能夠使物質產生游離

作用。例如 :X 射線、加碼射線 (γ 射線 ) 等。

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相關背景知識介紹輻射單位

放射性活度單位 : 貝克 (Bq)輻射劑量單位 : 戈雷 (Gy)

為了專用於游離輻射防護，考量到不同類型的輻射，在相同的劑量下對生物造成的效應有所不同，所以建立一個共同的標準，定義西弗(Sievert,Sv) 來表達曝露於輻射中的生物所受游離輻射為害的量，其單位有「微西弗 / 小時」與「毫西弗 / 年」兩種。

國家游離輻射防護安全標準，一般民眾每年輻射劑量率的限度為 5 毫西弗。

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相關背景知識介紹游離輻射偵檢原理

充氣式輻射游離充氣式偵檢器中的氣體，造成與游離度相當的電子與離子

對，形成可度量之電流或脈波。閃爍式

輻射與閃爍體作用產生螢光或磷光，產生的光由光陰極接收號，將光的信號轉成電子信號，形成可度量之脈波。

半導體

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相關背景知識介紹半導體偵檢

輻射游離半導體偵檢中的半導體介質，造成與游離度相當之電子與電洞對，形成可度量之電流或脈波。

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相關背景知識介紹半導體式輻射偵檢器 1cm*1cm 的 PIN 光電二極體 3mm 厚的碘化銫閃爍晶體 放大電路、整型電路、比較器 送出的訊號為 :

脈高 300mVpp脈寬 200μSec正向邏輯信號

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相關背景知識介紹輻射效率轉換因子 (conversion factor)

每個輻射測量儀器，出廠前必須送到標準游離輻射校正實驗室進行校正。經過校正後的儀器，會計算出一個屬於此輻射測量儀器的效率轉換因子。此轉換因子能夠將輻射偵檢器單位時間內所量測到的輻射脈波數 (cpm) ，轉換為輻射劑量率。

輻射劑量率 = conversion factor × cpm

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軟體設計分析波型分析

正向 / 反向

10紅米機

HTC New One

軟體設計分析波型分析

訊號產生器

11HTC New One

Samsung S4

軟體設計分析波型分析

輻射偵檢器

12HTC New OneSamsung S4

軟體設計分析脈波計數演算法

設定有效準位

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(1)

(2)

(3)

(4)

軟體設計分析雜訊過濾機制假設外力因素只有短暫的影響

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軟體設計分析數據上傳

上傳測量的輻射數值與位置資訊拍照上傳

開起相機拍照 拍照後自動上傳測量的輻射數值

與照片以及位置資訊自動上傳

每間隔一段時間自動上傳

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軟體設計分析拍照上傳遇到之問題

ASUS 廠牌的智慧型手機 /平板電腦拍照後不會自動存檔 一般手機系統默認的照片儲存位置 : ∕ sdcard ∕ DCIM指定儲存的位置與檔名

取得原始照片 onActivityResult()回傳為經過壓縮的縮圖 由相簿中取得最後新增照片的路徑

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軟體設計分析拍照上傳遇到之問題

照片刪除• 以檔案方式刪除• 相簿中依然存在縮圖• 發送掃描 SD卡的廣播訊息• Android 4.4 的限制• 藉由 Content Provider刪除

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軟體設計分析校準 (Calibration)

啟動校準到結束校準這段期間內所偵測到的最大脈波其數值的 70% 定為脈波偵側的有效準位

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軟體設計分析

HTC New One Samsung S4

取最大值的 x% CPM CPM

95% 24.2 20.284

90% 34.314 45.347

85% 42.524 47.267

80% 47.8 52.375

75% 55 59.599

70% 60.201 60.602

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實驗目的 :尋找適用於所有手機的脈波有效準位 訊號產生器送出脈波的頻率為 1Hz ， CPM 的理論值為 60

軟體設計分析參數設定

Conversion Factor自動上傳時間間隔有效準位脈波圖形暫停時間輻射偵檢器 ID

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軟體設計分析圖形顯示

使用 achartengine函式庫顯示 uSv/hr顯示 CNT

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軟體設計分析圖形顯示

顯示 CPM顯示 Wave

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成果展示偵測流程1. 輻射偵檢器插入智慧型手機的麥克風孔

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2.先打開輻射偵檢器 再啟動輻射偵測軟體

成果展示偵側流程3. 經過一段時間的測量

4. 拍照上傳 or 一般上傳

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成果展示偵側流程5.網頁查詢

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成果展示偵側流程6.查詢結果

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REFERENCE http://www.aec.gov.tw/webpage/radtown/default.php

http://vm.nthu.edu.tw/science/shows/rad/index.html

http://ten-dimensions.blogspot.tw/2011/05/android-api.html

http://blog.duothinking.com/2014/03/android-android-44-kitkat-sd.html

Yang Ishigaki, Yoshinori Matsumoto, Ryo Ichimiya, and Kenji Tanaka, “Development of Mobile Radiation Monitoring System Utilizing Smartphone and Its Field Tests in Fukushima” Sensors Journal, Oct. 2013 IEEE

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Q&A

Thanks for your listen

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