CN102937810B - 一种dcs响应时间测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种DCS响应时间测试装置及方法，包括DCS信号输入设备，与输入设备连接的示波器，用于控制和显示待测信号的控制系统及其显示器，所述示波器连接有捕捉显示器画面变化的光电倍增管。发明利用光电倍增管对颜色变化敏感的特性来扫描显示器上动态图符和文字的变化，从而得到控制系统显示输入信号状态改变的准确时间。由于光电倍增管二次电子发射可使接受到的光电子倍增，能够测量微弱变化的光信号，并且光电倍增管对不同波长的光能够输出不同的电信号，本发明正是利用这一点将显示器上的颜色变化转换为电压变化，通过在示波器或波形记录仪上对比输入信号和光电倍增管输出信号变化的时间差，可直接测得相关的响应时间。

Description

一种DCS响应时间测试装置及方法

技术领域

本发明涉及一种核电控制领域，具体涉及一种核电站数字控制系统中对系统显示画面进行实时精确捕捉的响应时间测试装置。

背景技术

核电站DCS有很多响应时间指标，规定了各种信号在在不同传输路径下，应满足的时间长度，比如开关量、模拟量上行时间、机柜故障响应时间、首故障响应时间等，而响应时间测试的难点就在于如何在同一时间标准下，准确获取开始时间和结束时间，即如何精确捕捉显示器上图符或文字的变化时间。在一般情况下，会将示波器的两个通道分别接开始信号和结束信号，通过对比两个信号在示波器上变化的时间差，测得相关的响应时间，但这种方法仅适用于开始信号和结束信号都为电信号的测试项。

对于涉及到显示器画面的测试项，就无法直接使用示波器来获取画面变化。因此就需要一种将能够将画面变化转化为可测量信号的方法。在现有方法中，采用数码相机拍摄画面变化，在视频中通过数画面帧数的方式获取时间差，以开关量上行时间为例，现有的测试方法如下：

在控制站，用一个空开作为开关量输入通道的信号，并将该通道接示波器来监视端子输入；在操作员站的显示器上打开该通道所对应的画面，用数码摄像机对准该通道的值，并将示波器置于数码摄像机可摄录的范围内；然后闭合空开使该开关量通道变位，使用数码摄像机记录整个过程；然后在视频中数出从示波器波形变化到显示器上该点数值变化的帧数，将帧数转化成时间，即为开关量上行时间。由于一般摄像机的摄像帧数为30帧/秒，相当于33.3毫秒/帧，因此在开始和结束时间上都存在±33.3ms的误差，即最大误差在66.7ms左右，测试得出的时间误差较大，这就对于处于临界状态的相关时间无法准确做出是否满足要求的判断。另外核电站数字控制系统测试中，对某些响应时间指标往往需要测试上百次，而数帧工作完全由人操作，非常耗费人力和时间，并且受测试人员主观影响较大，容易产生误差。

发明内容

为觖决现有技术中测试设备误差大的问题，本发明者提供一种高精度且检测效率高的DCS响应时间测试方法，具体方案如下：一种DCS的设备响应时间测试装置，包括DCS信号输入设备，与输入设备连接的示波器，用于控制待测信号的控制系统及其显示器，其特征在于，所述示波器连接有捕捉显示器画面变化的光电倍增管。

为获取更精确的测量结果：所述光电倍增管包括接收外部信号变化的扫描窗口，与外部设备连接的输出电压端、输入正压端、输入负压端、GND、参考电压端和控制电压端，所述输出电压端与示波器连接，输入正压端和输入负压端与控制电源连接，GND与控制电源的GND连接，在光电倍增管的参考电压端与控制电源的GND之间串联有定值电阻和可调电阻，其中可调电阻与光电倍增管的控制电压端连接。

优选为：所述控制电源提供的电源为15V，定值电阻的阻值为2K，可调电阻的阻值为10K。

优选为：所述光电倍增管的型号为H5784。

如权1所述一种DCS的设备响应时间测试装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

一、在显示器调出能够显示输入信号状态的画面，将示波器的一个通道与输入信号连接，将光电倍增管的接收窗口对准显示器上待测信号的图符，将光电倍增管的输出电压与示波器的另一个通道；

二、打开示波器和光电倍增管的电源，向输入设备发送信号，示波器上输入设备信号的波形会发生变化，而光电倍增管则在显示器上接收输入信号图符的颜色变化，在示波器上相应波形也发生变化；

三、利用示波器的测量工具，可测量出测设备信号波形变化和光电倍增管输出信号波形变化的时间差，即得到待测设备接收到信号时间与显示器画面响应时间之间的差值。

优选为：光电倍增管通过调整电路中可调电阻R2的阻值大小实现输出电信号的强度调整。

本发明利用光电倍增管对颜色变化敏感的特性来扫描显示屏的变化，从而得到控制系统收到待测设备状态改变的准确时间。由于光电倍增管二次电子发射可使接受到的光电子倍增，且能够测量微弱变化的光信号，并且光电倍增管对不同波长能够输出不同的电信号，本发明正是利用这一点将显示器上的颜色变化转换为电压变化，通过在示波器或波形记录仪上对比光电倍增管输出和其他信号变化的时间差，可直接测得相关的响应时间，省去了现有方法的数帧时间。本发明的准确度和精确度高非常符合核电仪控系统测试的要求。采用本发明的方法可以精确得到任意输入信号状态发生改变时控制系统的响应时间。

附图说明

图1本发明中光电倍增管的电路连接示意图；

图2本发明的物理连接流程图；

图3本发明的检测装置使用方法的流程图。

附图中标号说明：1-光电倍增管、101-扫描窗口、102-可调电阻R2、103-定值电阻R3、2-示波器、3-控制电源。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明的DCS的设备响应时间测试装置，包括DCS信号输入设备，与输入设备连接的示波器2，用于控制和显示待测信号的控制系统及其显示器，示波器2连接有捕捉显示器画面变化的光电倍增管1。本发明利用光电倍增管1感应颜色变化后能够输出不同电压信号的特性，将光电倍增管1的扫描窗口101对准显示器上输入信号的图符，当输入信号未变化时，表示输入信号状态的图符为一种颜色，光电倍增管1输出到示波器2上的电信号即为一条直线，而示波器2上表示输入信号的曲线也处于平稳状态。当输入信号发生变化时，示波器2首先收到输入信号变化，从而代表输入信号的曲线会产生变化。此后该信号经过采集、运算、传输的过程，在操作员站显示屏上显示输入信号变化，此时表示此输入信号状态的图符颜色会发生变化，此颜色变化被光电倍增管1扫描到，从而输出到示波器2的电压信号发生变化。根据示波器2上测量表示待测设备状态的曲线发生变化的时间点与光电倍增管1输出的电信号发生变化的时间点的差值，即可清楚得到待测信号响应时间。光电倍增管1的响应速度约为10^-8秒，远远高于摄像机的单帧间隔时间，因此根据两者的时间差值即可确定响应时间，也去除了需要人工数帧的步骤，提高了工作效率。

本发明的光电倍增管1采用的型号为H5784，其带有六根接线，分别是输出电压端104、输入正压端105、输入负压端106、GND107、参考电压端108和控制电压端109，其中光电倍增管1的输出电压端104与示波器2连接，输入正压端105和输入负压端106与控制电源3连接，控制电源3与220V市电连接，GND107与控制电源3的GND连接，在光电倍增管1的参考电压端108与控制电源3的GND之间串联有定值电阻103和可调电阻102，其中可调电阻102与光电倍增管1的控制电压端109连接。这里输出电压端104用于将不同颜色转化的电压信号输出到示波器2，输入正压端105和输入负压端106给光电倍增管1提供电源，参考电压端108和控制电压端109通过定值电阻103和可调电阻102对输出电压端104输出的电信号强度进行调整。其中控制电源3提供的电源为±15V，定值电阻103的阻值为2K，可调电阻102的阻值为10K。

本发明的DCS的设备响应时间测试装置的使用方法如下：包括如下步骤：

101、在显示器调出能够显示输入信号状态的画面，将示波器的一个通道与输入信号连接，将光电倍增管的接收窗口对准显示器上待测信号的图符，将光电倍增管的输出电压与示波器的另一个通道；

输入信号与示波器连接用于接收输入信号状态发生变化的信号，控制和监视待测信号的显示屏显示当前输入信号，且显示屏用不同的颜色来区分同一个待测设备的状态变化，光电倍增管接收外界颜色变化的接收窗口对准显示屏上待测信号的图符，以接收显示屏上表示同一个待测设备状态变化前后的颜色。

102、打开示波器和光电倍增管的电源，向输入设备发送信号，示波器上输入设备信号的波形会发生变化，而光电倍增管则在显示器上接收输入信号图符的颜色变化，在示波器上相应波形也发生变化；

输入信号的状态发生变化时，例如开关量输入点由断开变为闭合，示波器上表示此输入信号的曲线立刻会产生相应的变化，之后控制系统也会接到相应的信号，经过数据处理和传输的过程，显示屏上显示该待测设备状态的颜色会发生改变，光电倍增管扫描到此颜色变化后输出到示波器的电信号会发生改变。

103、利用示波器的测量工具，可测量出测设备信号波形变化和光电倍增管输出信号波形变化的时间差，即得到待测设备接收到信号时间与显示器画面响应时间之间的差值。

由于光电倍增管能够将显示屏的反应立刻表现在示波器上，因此可以将示波器上反应光电倍增管输出电信号变化的时刻作为显示屏的实际变化时间点，通过与示波器接收到的输入信号状态的实际改变的时间点对比，两者的差值即是此输入信号状态实际改变时间到控制系统画面响应的时间。

如果光电倍增管输出到示波器上的电信号变化不明显，可以调整光电倍增管电路中的可调电阻R2的阻值大小，来实现输出电信号的强度调整。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (3)

1.一种DCS设备响应时间的测试装置，包括DCS信号输入设备，与输入设备连接的示波器（2），用于控制和显示待测信号的控制系统及其显示器，其特征在于，所述示波器（2）连接有捕捉显示器画面变化的光电倍增管（1），所述光电倍增管包括接收显示器颜色变化的扫描窗口（101），与外部设备连接的输出电压端（104）、输入正压端（105）、输入负压端（106）、GND（107）、参考电压端（108）和控制电压端（109），所述输出电压端（104）与示波器（2）连接，输入正压端（105）和输入负压端（106）与控制电源（3）连接， GND（107）与控制电源（3）的GND连接，在光电倍增管（1）的参考电压端（108）与控制电源（3）的GND之间串联有定值电阻（103）和可调电阻（102），其中可调电阻（102）与光电倍增管（1）的控制电压端（109）连接。

2.如权利要求1所述的一种DCS的设备响应时间测试装置，其特征在于，所述控制电源（3）提供的电源为±15V，定值电阻（102）的阻值为2K，可调电阻（103）的阻值为10K。

3.如权利要求1所述的一种DCS的设备响应时间测试装置，其特征在于，所述光电倍增管（1）的型号为H5784。

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