CN102426865B - 裂变室输出信号的数字化处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种裂变室输出信号的数字化处理系统及方法，涉及核反应堆技术领域，包括前置放大电路和数字化处理装置；其中，所述数字化处理装置包括：信号处理单元、高速模拟信号采集单元和信号输出单元；所述高速模拟信号采集单元，与所述前置放大电路和所述信号处理单元分别连接，用于采集所述前置放大电路的输出信号并将其转换为数字信号输出；所述信号处理单元，与所述高速模拟信号采集单元连接，用于确定所述数字信号的均方根值，进而根据所述均方根值和预设的中子通量量程的标定系数获取中子通量。本发明简化了电路、避免了模拟处理电路中的元器件温漂、噪声等问题，提高了测量结果的精度并增加了系统的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及核反应堆技术领域，尤其涉及一种裂变室输出信号的数字化处理系统及方法。
背景技术
核电站的堆外核测量系统用于实现反应堆的中子监测，它通过检测堆芯的泄漏中子来监测堆芯中子通量水平，对核电站的安全稳定运行起着重要的作用。
裂变室可以用于堆外中子通量的监测，其监测的中子通量变化一般达到十几个数量级，可以满足反应堆从启动到满功率运行各个阶段中子通量的监测。裂变室在中子通量水平比较低时，输出脉冲形式的电信号，脉冲的频率与中子通量水平成正比；随着中子通量水平的提高，脉冲信号彼此之间相互叠加，裂变室的输出信号是具有一定频率的脉动直流电信号，根据坎贝尔理论，此时信号的均方根值与中子通量水平成正比。
测量中子通量水平，需要专门的信号处理装置接收和处理裂变室的输出信号。如图1所示，通常使用基于模拟电子技术的信号处理装置，其工作原理如下：裂变室输出的信号经过前置放大电路后，分成两路信号，一路信号输入脉冲处理电路，该电路对脉冲信号进行整形、滤波后输入一个计数器电路，得到脉冲频率值，即低水平下的中子通量值；另一路信号经过带通滤波器输入均方根值计算电路，得到脉动直流电信号的均方根值，即高水平下的中子通量值。两个处理电路的输出信号经过一定的信号选择、调整后输出宽量程测量的中子通量值。信号处理装置的实现中需要增加一些辅助电路，用于滤除裂变室输出信号中的α噪声和γ噪声信号等。
上述基于模拟电子技术的信号处理装置存在的问题是：信号处理电路分为脉冲处理电路和均方根值计算电路，它们的输出结果需要经过专门设计的电路实现输出值搭接，电路十分复杂，并且应用模拟技术实现的均方根值计算电路因为器件的温漂、噪声等原因，测量结果难以实现较高的精度。另外，现有的基于模拟电子技术的信号处理装置输出结果的线性度较差。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：提供一种裂变室输出信号的数字化处理系统及方法，其简化了电路、避免了模拟处理电路中的元器件温漂、噪声等问题，提高了测量结果的精度并增加了系统的稳定性。
(二)技术方案
为解决上述问题，本发明提供了一种裂变室输出信号的数字化处理系统，包括前置放大电路和数字化处理装置；其中，
所述数字化处理装置包括：信号处理单元、高速模拟信号采集单元和信号输出单元；
所述高速模拟信号采集单元，与所述前置放大电路和所述信号处理单元分别连接，用于采集所述前置放大电路的输出信号并将其转换为数字信号输出；
所述信号处理单元，与所述高速模拟信号采集单元连接，用于确定所述数字信号的均方根值，进而根据所述均方根值和预设的中子通量量程的标定系数获取中子通量。
优选地，所述信号处理单元包括噪声滤除单元，用于滤除所述数字信号中的噪声信号。
优选地，所述高速模拟信号采集单元包括时钟单元，用于控制所述高速模拟信号采集单元采集和输出信号的周期。
一种利用前述系统对裂变室输出信号进行数字化处理的方法，包括以下步骤：
A：前置放大电路将裂变室输出的信号放大，得到放大的脉冲或脉冲叠加信号；
B：数字化处理装置中的高速模拟信号采集单元采集所述前置放大电路的输出信号，并将其转换为数字信号输出；
C：数字化处理装置中的信号处理单元确定所述数字信号的均方根值，进而根据所述均方根值和预设的中子通量量程的标定系数获取中子通量。
优选地，所述方法还包括滤除所述数字信号中的噪声信号的步骤。
优选地，所述方法还包括使所述高速模拟采集单元周期性地采集和输出所得到的信号数据的步骤。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明通过将裂变室的输出信号数字化，并应用坎贝尔理论计算采集信号的均方根值，进而得到中子通量值，简化了电路；本发明避免了模拟处理电路中的元器件温漂、噪声等问题，提高了测量结果的精度并增加了系统的稳定性；另外，本发明可以对裂变室输出信号采用统一的数字信号处理方法，有利于提高测量结果的线性度。
附图说明
图1为本发明背景技术中所述基于模拟电子技术的信号处理装置的原理图；
图2为本发明实施方式中所述裂变室输出信号的数字化处理系统的结构示意图；
图3为本发明实施方式中所述对裂变室输出信号进行数字化处理的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图2所示，本发明所述的裂变室输出信号的数字化处理系统，包括前置放大电路和数字化处理装置；其中，
所述数字化处理装置包括：信号处理单元、高速模拟信号采集单元和信号输出单元；
所述高速模拟信号采集单元，与所述前置放大电路和所述信号处理单元分别连接，用于采集所述前置放大电路的输出信号并将其转换为数字信号输出；
所述信号处理单元，与所述高速模拟信号采集单元连接，用于确定所述数字信号的均方根值，进而根据所述均方根值和预设的中子通量量程的标定系数获取中子通量。
根据坎贝尔理论，可知中子通量与信号的均方根值成正比。中子通量φ的计算公式为：
φ＝k·msr
式中k为中子通量量程的标定系数。
信号的均方根值msr计算公式为：
式中，Si为单次采样的数据，对应输入信号的幅值，S1～SN为一个采样周期内采集到的所有信号。i、N为自然数。
优选地，所述信号处理单元包括噪声滤除单元，用于滤除所述数字信号中的噪声信号。
优选地，所述高速模拟信号采集单元包括时钟单元，用于控制所述高速模拟信号采集单元采集和输出信号的周期。
如图3所示，本发明所述利用前述系统对裂变室输出信号进行数字化处理的方法，包括以下步骤：
A：前置放大电路将裂变室输出的信号放大，得到放大的脉冲或脉冲叠加信号；
B：数字化处理装置中的高速模拟信号采集单元采集所述前置放大电路的输出信号，并将其转换为数字信号输出；
C：数字化处理装置中的信号处理单元确定所述数字信号的均方根值，进而根据所述均方根值和预设的中子通量量程的标定系数获取中子通量。
优选地，所述方法还包括滤除所述数字信号中的噪声信号的步骤。
优选地，所述方法还包括使所述高速模拟采集单元周期性地采集和输出所得到的信号数据的步骤。
根据实际的工程需要，通过信号输出单元以数字指示、电压或电流信号等方式输出中子通量计算结果。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (6)
1.一种裂变室输出信号的数字化处理系统，其特征在于，包括前置放大电路和数字化处理装置；其中，
所述数字化处理装置包括：信号处理单元、高速模拟信号采集单元和信号输出单元；
所述高速模拟信号采集单元，与所述前置放大电路和所述信号处理单元分别连接，用于采集所述前置放大电路的输出信号并将其转换为数字信号输出；
所述信号处理单元，与所述高速模拟信号采集单元连接，用于确定所述数字信号的均方根值，进而根据所述均方根值和预设的中子通量量程的标定系数获取中子通量。
2.如权利要求1所述的裂变室输出信号的数字化处理系统，其特征在于，所述信号处理单元包括噪声滤除单元，用于滤除所述数字信号中的噪声信号。
3.如权利要求1所述的裂变室输出信号的数字化处理系统，其特征在于，所述高速模拟信号采集单元包括时钟单元，用于控制所述高速模拟信号采集单元采集和输出信号的周期。
4.一种利用权利要求1-3中任一项所述系统对裂变室输出信号进行数字化处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A：前置放大电路将裂变室输出的信号放大，得到放大的脉冲或脉冲叠加信号；
B：数字化处理装置中的高速模拟信号采集单元采集所述前置放大电路的输出信号，并将其转换为数字信号输出；
C：数字化处理装置中的信号处理单元确定所述数字信号的均方根值，进而根据所述均方根值和预设的中子通量量程的标定系数获取中子通量。
5.如权利要求4所述的对裂变室输出信号进行数字化处理的方法，其特征在于，还包括滤除所述数字信号中的噪声信号的步骤。
6.如权利要求4所述的对裂变室输出信号进行数字化处理的方法，其特征在于，还包括使所述高速模拟采集单元周期性地采集和输出所得到的信号数据的步骤。
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