專利名稱：裂變室輸出信號(hào)的數(shù)字化處理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種裂變室輸出信號(hào)的數(shù)字化處理系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
核電站的堆外核測(cè)量系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆的中子監(jiān)測(cè)，它通過檢測(cè)堆芯的泄漏中子來監(jiān)測(cè)堆芯中子通量水平，對(duì)核電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著重要的作用。裂變室可以用于堆外中子通量的監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)的中子通量變化一般達(dá)到十幾個(gè)數(shù)量級(jí)，可以滿足反應(yīng)堆從啟動(dòng)到滿功率運(yùn)行各個(gè)階段中子通量的監(jiān)測(cè)。裂變室在中子通量水平比較低時(shí)，輸出脈沖形式的電信號(hào)，脈沖的頻率與中子通量水平成正比；隨著中子通量水平的提高，脈沖信號(hào)彼此之間相互疊加，裂變室的輸出信號(hào)是具有一定頻率的脈動(dòng)直流電信號(hào)，根據(jù)坎貝爾理論，此時(shí)信號(hào)的均方根值與中子通量水平成正比。測(cè)量中子通量水平，需要專門的信號(hào)處理裝置接收和處理裂變室的輸出信號(hào)。如圖1所示，通常使用基于模擬電子技術(shù)的信號(hào)處理裝置，其工作原理如下裂變室輸出的信號(hào)經(jīng)過前置放大電路后，分成兩路信號(hào)，一路信號(hào)輸入脈沖處理電路，該電路對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行整形、濾波后輸入一個(gè)計(jì)數(shù)器電路，得到脈沖頻率值，即低水平下的中子通量值；另一路信號(hào)經(jīng)過帶通濾波器輸入均方根值計(jì)算電路，得到脈動(dòng)直流電信號(hào)的均方根值，即高水平下的中子通量值。兩個(gè)處理電路的輸出信號(hào)經(jīng)過一定的信號(hào)選擇、調(diào)整后輸出寬量程測(cè)量的中子通量值。信號(hào)處理裝置的實(shí)現(xiàn)中需要增加一些輔助電路，用于濾除裂變室輸出信號(hào)中的α噪聲和Υ噪聲信號(hào)等。上述基于模擬電子技術(shù)的信號(hào)處理裝置存在的問題是信號(hào)處理電路分為脈沖處理電路和均方根值計(jì)算電路，它們的輸出結(jié)果需要經(jīng)過專門設(shè)計(jì)的電路實(shí)現(xiàn)輸出值搭接， 電路十分復(fù)雜，并且應(yīng)用模擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)的均方根值計(jì)算電路因?yàn)槠骷臏仄?、噪聲等原因?測(cè)量結(jié)果難以實(shí)現(xiàn)較高的精度。另外，現(xiàn)有的基于模擬電子技術(shù)的信號(hào)處理裝置輸出結(jié)果的線性度較差。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種裂變室輸出信號(hào)的數(shù)字化處理系統(tǒng)及方法，其簡化了電路、避免了模擬處理電路中的元器件溫漂、噪聲等問題，提高了測(cè)量結(jié)果的精度并增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。( 二 )技術(shù)方案為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種裂變室輸出信號(hào)的數(shù)字化處理系統(tǒng)，包括前置放大電路和數(shù)字化處理裝置；其中，所述數(shù)字化處理裝置包括信號(hào)處理單元、高速模擬信號(hào)采集單元和信號(hào)輸出單元；
所述高速模擬信號(hào)采集單元，與所述前置放大電路和所述信號(hào)處理單元分別連接，用于采集所述前置放大電路的輸出信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出；所述信號(hào)處理單元，與所述高速模擬信號(hào)采集單元連接，用于確定所述數(shù)字信號(hào)的均方根值，進(jìn)而根據(jù)所述均方根值和預(yù)設(shè)的中子通量量程的標(biāo)定系數(shù)獲取中子通量。優(yōu)選地，所述信號(hào)處理單元包括噪聲濾除單元，用于濾除所述數(shù)字信號(hào)中的噪聲信號(hào)。優(yōu)選地，所述高速模擬信號(hào)采集單元包括時(shí)鐘單元，用于控制所述高速模擬信號(hào)采集單元采集和輸出信號(hào)的周期。一種利用前述系統(tǒng)對(duì)裂變室輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理的方法，包括以下步驟A 前置放大電路將裂變室輸出的信號(hào)放大，得到放大的脈沖或脈沖疊加信號(hào)；B 數(shù)字化處理裝置中的高速模擬信號(hào)采集單元采集所述前置放大電路的輸出信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出；C:數(shù)字化處理裝置中的信號(hào)處理單元確定所述數(shù)字信號(hào)的均方根值，進(jìn)而根據(jù)所述均方根值和預(yù)設(shè)的中子通量量程的標(biāo)定系數(shù)獲取中子通量。優(yōu)選地，所述方法還包括濾除所述數(shù)字信號(hào)中的噪聲信號(hào)的步驟。優(yōu)選地，所述方法還包括使所述高速模擬采集單元周期性地采集和輸出所得到的信號(hào)數(shù)據(jù)的步驟。(三)有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過將裂變室的輸出信號(hào)數(shù)字化，并應(yīng)用坎貝爾理論計(jì)算采集信號(hào)的均方根值，進(jìn)而得到中子通量值，簡化了電路；本發(fā)明避免了模擬處理電路中的元器件溫漂、噪聲等問題，提高了測(cè)量結(jié)果的精度并增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；另外，本發(fā)明可以對(duì)裂變室輸出信號(hào)采用統(tǒng)一的數(shù)字信號(hào)處理方法，有利于提高測(cè)量結(jié)果的線性度。


圖1為本發(fā)明背景技術(shù)中所述基于模擬電子技術(shù)的信號(hào)處理裝置的原理圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施方式中所述裂變室輸出信號(hào)的數(shù)字化處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施方式中所述對(duì)裂變室輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖2所示，本發(fā)明所述的裂變室輸出信號(hào)的數(shù)字化處理系統(tǒng)，包括前置放大電路和數(shù)字化處理裝置；其中，所述數(shù)字化處理裝置包括信號(hào)處理單元、高速模擬信號(hào)采集單元和信號(hào)輸出單元；所述高速模擬信號(hào)采集單元，與所述前置放大電路和所述信號(hào)處理單元分別連接，用于采集所述前置放大電路的輸出信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出；所述信號(hào)處理單元，與所述高速模擬信號(hào)采集單元連接，用于確定所述數(shù)字信號(hào)
4的均方根值，進(jìn)而根據(jù)所述均方根值和預(yù)設(shè)的中子通量量程的標(biāo)定系數(shù)獲取中子通量。根據(jù)坎貝爾理論，可知中子通量與信號(hào)的均方根值成正比。中子通量Φ的計(jì)算公式為Φ = k · msr式中k為中子通量量程的標(biāo)定系數(shù)。信號(hào)的均方根值msr計(jì)算公式為
I ν Imsr = (-^jSf)2
N !=ι式中，Si為單次采樣的數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)的幅值,S1 、為一個(gè)采樣周期內(nèi)采集到的所有信號(hào)。i、N為自然數(shù)。優(yōu)選地，所述信號(hào)處理單元包括噪聲濾除單元，用于濾除所述數(shù)字信號(hào)中的噪聲信號(hào)。優(yōu)選地，所述高速模擬信號(hào)采集單元包括時(shí)鐘單元，用于控制所述高速模擬信號(hào)采集單元采集和輸出信號(hào)的周期。如圖3所示，本發(fā)明所述利用前述系統(tǒng)對(duì)裂變室輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理的方法，包括以下步驟A 前置放大電路將裂變室輸出的信號(hào)放大，得到放大的脈沖或脈沖疊加信號(hào)；B 數(shù)字化處理裝置中的高速模擬信號(hào)采集單元采集所述前置放大電路的輸出信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出；C:數(shù)字化處理裝置中的信號(hào)處理單元確定所述數(shù)字信號(hào)的均方根值，進(jìn)而根據(jù)所述均方根值和預(yù)設(shè)的中子通量量程的標(biāo)定系數(shù)獲取中子通量。優(yōu)選地，所述方法還包括濾除所述數(shù)字信號(hào)中的噪聲信號(hào)的步驟。優(yōu)選地，所述方法還包括使所述高速模擬采集單元周期性地采集和輸出所得到的信號(hào)數(shù)據(jù)的步驟。根據(jù)實(shí)際的工程需要，通過信號(hào)輸出單元以數(shù)字指示、電壓或電流信號(hào)等方式輸出中子通量計(jì)算結(jié)果。以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種裂變室輸出信號(hào)的數(shù)字化處理系統(tǒng)，其特征在于，包括前置放大電路和數(shù)字化處理裝置；其中，所述數(shù)字化處理裝置包括信號(hào)處理單元、高速模擬信號(hào)采集單元和信號(hào)輸出單元；所述高速模擬信號(hào)采集單元，與所述前置放大電路和所述信號(hào)處理單元分別連接，用于采集所述前置放大電路的輸出信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出；所述信號(hào)處理單元，與所述高速模擬信號(hào)采集單元連接，用于確定所述數(shù)字信號(hào)的均方根值，進(jìn)而根據(jù)所述均方根值和預(yù)設(shè)的中子通量量程的標(biāo)定系數(shù)獲取中子通量。
2.如權(quán)利要求1所述的裂變室輸出信號(hào)的數(shù)字化處理系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理單元包括噪聲濾除單元，用于濾除所述數(shù)字信號(hào)中的噪聲信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的裂變室輸出信號(hào)的數(shù)字化處理系統(tǒng)，其特征在于，所述高速模擬信號(hào)采集單元包括時(shí)鐘單元，用于控制所述高速模擬信號(hào)采集單元采集和輸出信號(hào)的周期。
4.一種利用權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述系統(tǒng)對(duì)裂變室輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理的方法，其特征在于，包括以下步驟A 前置放大電路將裂變室輸出的信號(hào)放大，得到放大的脈沖或脈沖疊加信號(hào)；B:數(shù)字化處理裝置中的高速模擬信號(hào)采集單元采集所述前置放大電路的輸出信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出；C:數(shù)字化處理裝置中的信號(hào)處理單元確定所述數(shù)字信號(hào)的均方根值，進(jìn)而根據(jù)所述均方根值和預(yù)設(shè)的中子通量量程的標(biāo)定系數(shù)獲取中子通量。
5.如權(quán)利要求4所述的對(duì)裂變室輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理的方法，其特征在于，還包括濾除所述數(shù)字信號(hào)中的噪聲信號(hào)的步驟。
6.如權(quán)利要求4所述的對(duì)裂變室輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理的方法，其特征在于，還包括使所述高速模擬采集單元周期性地采集和輸出所得到的信號(hào)數(shù)據(jù)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種裂變室輸出信號(hào)的數(shù)字化處理系統(tǒng)及方法，涉及核反應(yīng)堆技術(shù)領(lǐng)域，包括前置放大電路和數(shù)字化處理裝置；其中，所述數(shù)字化處理裝置包括信號(hào)處理單元、高速模擬信號(hào)采集單元和信號(hào)輸出單元；所述高速模擬信號(hào)采集單元，與所述前置放大電路和所述信號(hào)處理單元分別連接，用于采集所述前置放大電路的輸出信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出；所述信號(hào)處理單元，與所述高速模擬信號(hào)采集單元連接，用于確定所述數(shù)字信號(hào)的均方根值，進(jìn)而根據(jù)所述均方根值和預(yù)設(shè)的中子通量量程的標(biāo)定系數(shù)獲取中子通量。本發(fā)明簡化了電路、避免了模擬處理電路中的元器件溫漂、噪聲等問題，提高了測(cè)量結(jié)果的精度并增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G01T3/00GK102426865SQ20111029485
公開日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者喬寧, 吳宗鑫, 張作義, 李鐸, 熊華勝 申請(qǐng)人:清華大學(xué)