CN101202126B - 球床高温气冷堆燃料球装卸系统双向过球计数与显示装置 - Google Patents

球床高温气冷堆燃料球装卸系统双向过球计数与显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高温气冷堆燃料球检测技术,特别涉及一种球床高温气冷堆过球装卸系统双向过球计数与显示装置。该装置由信号预处理,波形转换,DSP过球计数,计数值预置、显示及存储单元组成。信号预处理单元将过球检测装置输出的电压信号Vout处理成高信噪比的正反相两路模拟式电压信号Va1和Va2。波形转换单元接收动态阈值并将Va1和Va2处理成数字式信号Vd1和Vd2。DSP过球计数单元分别采集并综合校验模拟和数字两组信号判断过球及过球方向。本发明实现了燃料球的双向过球计数,当前计数值显示、计数值掉电存储以及计数值预置等功能,能满足高温气冷堆燃料球装卸系统的使用要求。

Description

球床高温气冷堆燃料球装卸系统双向过球计数与显示装置
技术领域
本发明涉及高温气冷堆燃料球检测技术,特别涉及一种球床高温气冷堆过球装卸系统双向过球计数与显示装置。 
背景技术
球床式高温气冷堆运行期间由燃料装卸系统实现不停堆装卸燃料,必须有计数装置对燃料装卸系统中各管道处的燃料球通过数量进行连续准确的判断、记录和统计,并且把这些信息反映到燃料装卸系统的控制系统和整体控制系统中,以保证反应堆的正常安全运行。 
目前,已发明的对装式高温气冷堆燃料球装卸系统检测装置采用激励和检测分离的方式,激励线圈和两个检测线圈对称安装在输球钢管两侧,对两个检测线圈的电压信号进行差和比运算放大,输出表征过球以及过球方向的类正弦波的电压信号。本发明正是基于该检测装置输出的类正弦波电压信号,通过对其进行信号处理和分析,判断出是否过球及过球方向,从而实现双向过球准确计数并显示。 
发明内容
本发明的目的在于,针对对装式过球检测装置输出的类正弦波的电压信号,提供一种球床高温气冷堆过球装卸系统双向过球计数与显示装置。 
为实现上述目的,本发明采用的技术方案为: 
球床高温气冷堆过球装卸系统双向过球计数与显示装置,包括: 
信号预处理单元,连接过球检测装置,将其输出的表征过球及过球方向的类正弦波电压信号Vout处理成高信噪比的模拟式信号Va1和Va2; 
波形转换单元,连接信号预处理单元,接收DSP过球计数单元给出的动态阈值UT并将Va1和Va2处理成数字式信号Vd1和Vd2; 
DSP过球计数单元,与信号预处理单元和波形转换单元相连,分别采集并处理模拟式和数字式两组信号,联合校验判断过球以及过球方向,并统计正反向过球数量; 
计数值显示单元,与DSP过球计数单元相连,实现计数值的显示; 
计数值存储单元,与DSP过球计数单元相连,实现计数值掉电存储; 
计数值预置单元,与DSP过球计数单元相连,实现计数值的预置功能。 
所述的信号预处理单元包括高通滤波器、正反相信号分离电路和正反相信号放大电路;过球检测装置输出的信号Vout经高通滤波器隔离直流分量,再经正反相信号分离电路分离成为正相和反相两路信号,再由正反相信号放大电路处理成适合DSP进行A/D采样的正反相两路模拟式信号Va1和Va2。 
所述的波形转换单元以滞回比较器为核心构建,接收DSP过球计数单元给出的动态阈值UT,将模拟式类正弦波信号Va1和Va2变换成适合于DSP过球计数单元中断输入口采集的脉冲数字式信号Vd1和Vd2。 
所述DSP计数单元采用以数字式信号判断,模拟式信号纠错的联合校验方法检测过球及过球方向。 
所述数字式信号判断是利用所述信号Vd1和Vd2下降沿触发DSP外中断,当其在燃料球通过检测装置的时间间隔内都触发了DSP外中断,判断为过球,并根据其触发中断的先后顺序判断过球方向。 
所述模拟信号纠错是通过采集Vd1和Vd2两路脉冲信号为低电平时对应的模拟式Va1和Va2的电压波形,然后通过波形匹配校验是否为真实过球并纠错。 
所述的计数值显示单元以HD7279A智能显示控制芯片为核心构建,驱动6个共阴极数码管,动态显示DSP过球计数单元输出的当前过球计数值。
所述的计数值存储单元通过I2C总线与DSP过球计数单元相连,动态地将其输出的当前过球计数值写入具有掉电数据保护功能的E2PROM。 
合校验判断过球以及过球方向,并统计正反向过球数量;所述的计数值显示单元、计数值存储单元、计数值预置单元与DSP过球计数单元相连,分别实现计数值的显示、掉电存储和预置功能。 
本发明实现了燃料球的双向过球计数,能满足高温气冷堆燃料球装卸系统的使用要求,能准确进行双向过球计数、计数显示、断电数据保存和预置数。 
附图说明
图1是球床高温气冷堆过球装卸系统双向过球计数与显示装置结构框图; 
图2是对装式高温气冷堆燃料球装卸系统过球检测装置输出信号波形,图2a是正向过球输出波形,图2b是反向过球输出波形; 
图3是信号预处理单元电路原理图; 
图4是波形转换单元电路原理图; 
图5是DSP过球计数单元原理图; 
图6是计数值显示单元电路原理图; 
图7是计数值存储单元电路原理图; 
图8是本发明的程序流程图。 
具体实施方式
本发明提供了一种球床高温气冷堆过球装卸系统双向过球计数与显示装置,下面结合图1~图7所示的装置结构图及图8所示的程序流程图对本发明做进一步详细的说明。 
高温气冷堆燃料球装卸系统双向过球计数与显示装置的结构如图1所示,该装置由信号预处理单元101、波形转换单元102、DSP过球计数单元103、计数值显示单元104、计数值存储单元105和计数值预置单元106组成。信号预处理单元101连接过球检测装置,将其输出的表征过球及过球方向的类正弦波电压信号Vout(如图2所示)处理成高信噪比的模拟式信号Va1和Va2;波形转换单元102连接信号预处理单元101,接收DSP过球计数单元103给出的动态阈值UT并将Va1 和Va2处理成数字式信号Vd1和Vd2;DSP过球计数单元103与信号预处理单元101和波形转换单元102相连,分别采集并处理模拟式和数字式两组信号,联合校验判断过球以及过球方向,并统计正反向过球数量;计数值显示单元104、计数值存储单元105、计数值预置单元106与DSP过球计数单元103相连,分别实现计数值的显示、掉电存储和预置功能。 
信号预处理单元101的电路原理如图3所示,由高通滤波器、正反相信号分离电路和正反相信号放大电路组成。检测装置输出的Vout信号首先经C1和R1组成的高通滤波器滤去除直流分量,然后经二极管D1和D2组成的正反相信号分离电路分离为正、反相两路半波信号,再分别经由LM358芯片构成的正反相信号放大电路处理成幅值为3V左右的适合DSP进行A/D采样处理的模拟式信号Va1和Va2。 
波形转换单元102的电路原理如图4所示,以滞回比较器OP213为核心构建,将模拟式类正弦波信号Va1和Va2变换成适合于DSP过球计数单元中断输入口采集的脉冲数字式信号Vd1和Vd2。该阈值电压由DSP过球计数单元根据其A/D口采集的Va1、Va2的噪声电平信号动态设定,防止噪声误触发,提高了过球信号的准确性。 
DSP过球计数单元103的原理如图5所示,采用Ti公司DSP芯片TMS320LF2407A为核心构建,主要功能是进行过球判断和计数。该DSP外部中断 引脚XINT1、XINT2分别连接脉冲数字式信号Vd1、Vd2,AD转换口ADO、AD1分别连接模拟式信号Va1、Va2,其中外中断设置为下降沿触发。对过球及过球方向的检测采用数字式信号判断,模拟式信号纠错的联合校验方法:如果在燃料球通过检测装置的时间间隔内,Vd1和Vd2都触发了DSP外中断,则数字式信号判断为过球,并根据其触发中断的先后顺序判断过球方向,此时用过球的模拟式信号进行校验,即采集Vd1和Vd2两路脉冲信号为低电平时对应的模拟式信号Va1和Va2的电压波形,然后对波形采用积分法验证是否匹配。如果匹配,则说明是真实过球,根据过球方向对计数值进行统计更新。否则,说明该信号为过球误触发,对过球计数值不予更新。DSP过球计数单元103同时还利用I/O口对外输出当前过球计数值和波形转换单元102的动态阈值,并接收来自计数值预置单元106的预置数和根据指令读写E2PROM中的过球数(如图8所示)。 
计数值显示单元104的电路原理如图6所示。该单元以HD7279A智能显示控制芯片为核心构建,驱动6个共阴极数码管,动态显示DSP过球计数单元103输出的当前过球计数值。 
计数值存储单元105的电路原理如图7所示。该单元以E2PROM芯片AT24C01为核心构建,通过I2C总线与DSP相连,根据控制指令动态地写入或读取DSP过球计数单元103输出的当前过球计数值。 
本装置在实验室条件下做了两万次以上的过球实验,结果表明该装置工作稳定可靠,计数准确,无一漏检和多检,且抗干扰能力强。可直接应用于高温气冷堆燃料球装卸系统双向过球计数。 

Claims (6)

1.球床高温气冷堆燃料球装卸系统双向过球计数与显示装置,包括信号预处理单元,连接过球检测装置,将其输出的表征过球及过球方向的类正弦波电压信号Vout处理成高信噪比的模拟式信号Va1和Va2;波形转换单元,连接信号预处理单元,接收DSP过球计数单元给出的动态阈值UT并将Va1和Va2处理成数字式信号Vd1和Vd2;计数值显示单元,与DSP过球计数单元相连,实现计数值的显示;计数值存储单元,与DSP过球计数单元相连,实现计数值掉电存储;其特征在于,DSP过球计数单元,与信号预处理单元和波形转换单元相连,分别采集并处理模拟式和数字式两组信号,联合校验判断过球以及过球方向,并统计正反向过球数量;计数值预置单元,与DSP过球计数单元相连,实现计数值的预置功能。
2.根据权利要求1所述的球床高温气冷堆燃料球装卸系统双向过球计数与显示装置,其特征在于:所述的信号预处理单元包括高通滤波器、正反相信号分离电路和正反相信号放大电路;过球检测装置输出的信号Vout经高通滤波器隔离直流分量,再经正反相信号分离电路分离成为正相和反相两路信号,再由正反相信号放大电路处理成适合DSP进行A/D采样的正反相两路模拟式信号Va1和Va2
3.根据权利要求1所述的球床高温气冷堆燃料球装卸系统双向过球计数与显示装置,其特征在于:所述的波形转换单元以滞回比较器为核心构建,接收DSP过球计数单元给出的动态阈值UT,将模拟式类正弦波信号Va1和Va2变换成适合于DSP过球计数单元中断输入口采集的脉冲数字式信号Vd1和Vd2
4.根据权利要求1所述的球床高温气冷堆燃料球装卸系统双向过球计数与显示装置,其特征在于:所述DSP过球计数单元采用以数字式信号判断,模拟式信号纠错的联合校验方法检测过球及过球方向。
5.根据权利要求4所述的球床高温气冷堆燃料球装卸系统双向过球计数与显示装置,其特征在于:所述数字式信号判断是利用所述信号Vd1和Vd2下降沿触发DSP外中断,当其在燃料球通过检测装置的时间间隔内都触发了DSP外中断,判断为过球,并根据其触发中断的先后顺序判断过球方向。
6.根据权利要求4所述的球床高温气冷堆燃料球装卸系统双向过球计数与显示装置,其特征在于:所述模拟信号纠错是通过采集Vd1和Vd2两路脉冲信号为低电平时对应的模拟式Va1和Va2的电压波形,然后通过波形匹配校验是否为真实过球并纠错。
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