CN106405616B - 一种脉冲测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉冲测量方法，所述方法包括：步骤1：获得硼衬基正比计数管的输出信号，并对输出信号进行等比例放大；步骤2：获得放大后的信号，并计算放大后的信号的脉冲宽度；步骤3：获得硼衬基正比计数管中离子的漂移时间；步骤4：基于脉冲宽度和漂移时间，对硼衬基正比计数管的输出信号是否发生了脉冲堆积进行判断，若发生了脉冲堆积则进行脉冲堆积的修复处理，若没有发送脉冲堆积则不进行处理；步骤5：将步骤4输出的信号传输到脉冲计数测量仪中进行脉冲测量，实现了高效低成本的完成脉冲测量的技术效果。

Description

一种脉冲测量方法

技术领域

本发明涉及反应堆在线核仪表、在线反应堆核数据测量领域，具体地，涉及反应堆核仪表系统核测量装置中源区脉冲计数率测量。

背景技术

一直以来，反应堆核仪表系统核测量装置都是监视反应堆运行阶段核状态的最重要设备。反应堆核测量源区仪表一般采用硼衬基正比计数管和脉冲计数测量仪表实现，由于中子在探测器中被捕获等过程的随机性， 硼衬基正比计数管输出信号会出现脉冲堆积的现象（即两个脉冲堆在一起形成了一个脉冲），而源区脉冲计数是测量算每秒脉冲数量的仪表，因此如不对堆积信号进行合理的处理，源区脉冲计数仪表测量得到的计数率结果会小于真实的计数率，造成源区计数率仪表测量准确性下将，尤其是在高计数率情况下，严重的信号堆积使得测量结果与真实值偏差很大。

在现有技术中在数字核谱仪系统中有学者探讨过脉冲堆积的识别方法，此领域的应用关注脉冲堆积的能量堆积对脉冲能量的影响，对识别出的堆积的能量峰进行抛弃。在现有技术中有学者研究核辐射探测器脉冲时间和幅度变化关系的研究，同样关注于堆积脉冲的能量叠加。

综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的反应堆核仪表系统核测量装置或方法采用实验法对堆积结果进行修正存在成本高，效率低的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种脉冲测量方法，解决了现有的反应堆核仪表系统核测量装置或方法采用实验法对堆积结果进行修正存在成本高，效率低的技术问题，实现了高效低成本的完成脉冲测量的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种脉冲测量方法，所述方法包括：

步骤1：获得硼衬基正比计数管的输出信号，并对输出信号进行等比例放大；

步骤2：获得放大后的信号，并计算放大后的信号的脉冲宽度；

步骤3：获得硼衬基正比计数管中离子的漂移时间；

步骤4：基于脉冲宽度和漂移时间，对硼衬基正比计数管的输出信号是否发生了脉冲堆积进行判断，若发生了脉冲堆积则进行脉冲堆积的修复处理，若没有发送脉冲堆积则不进行处理；

步骤5：将步骤4输出的信号传输到脉冲计数测量仪中进行脉冲测量。

进一步的，所述计算放大后的信号的脉冲宽度，具体包括：采用较高频率的定频方波来衡量脉冲宽度，脉冲的宽度就转化成正数个方波周期。

进一步的，所述获得硼衬基正比计数管中离子的漂移时间，具体包括：硼衬基正比计数管中离子的漂移时间可以由探测器生产厂家的产品手册提供，是探测器机械结构特性决定的。

进一步的，所述进行脉冲堆积修复处理，具体包括：如果测量得到的脉冲宽度大于硼衬基正比计数管中离子的漂移时间那么认为发生了脉冲堆积计数2个，如果测量得到的脉冲宽度小于硼衬基正比计数管中离子的漂移那么认为没有发生脉冲堆积计数1个。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了将脉冲测量方法设计为包括：步骤1：获得硼衬基正比计数管的输出信号，并对输出信号进行等比例放大；步骤2：获得放大后的信号，并计算放大后的信号的脉冲宽度；步骤3：获得硼衬基正比计数管中离子的漂移时间；步骤4：基于脉冲宽度和漂移时间，对硼衬基正比计数管的输出信号是否发生了脉冲堆积进行判断，若发生了脉冲堆积则进行脉冲堆积的修复处理，若没有发送脉冲堆积则不进行处理；步骤5：将步骤4输出的信号传输到脉冲计数测量仪中进行脉冲如果测量得到的脉冲宽度大于硼衬基正比计数管中离子的漂移时间那么认为发生了脉冲堆积计数2个，如果测量得到的脉冲宽度小于硼衬基正比计数管中离子的漂移那么认为没有发生脉冲堆积计数1个，这样的脉冲堆积判断和处理方法简单高效，脉冲堆积效应那么正常情况下两个脉冲堆积被测成一个脉冲的情况就得到解决，两个脉冲堆积被测成两个脉冲，从而就提高了测量的上限，所以，有效解决了现有的反应堆核仪表系统核测量装置或方法采用实验法对堆积结果进行修正存在成本高，效率低的技术问题，进而实现了高效低成本的完成脉冲测量，且使核测量仪表脉冲计数的上限水平得到提升的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本申请中脉冲测量方法的流程示意图；

图2是本申请中源信号与高频方波示意图；

图3是本申请中脉冲堆积修复流程示意图；

图4是本申请中电流放大电路示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种脉冲测量方法，解决了现有的反应堆核仪表系统核测量装置或方法采用实验法对堆积结果进行修正存在成本高，效率低的技术问题，实现了高效低成本的完成脉冲测量的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例一：

在实施例一中，请参考图1-图4，提供了一种脉冲测量方法，所述方法包括：

步骤1：获得硼衬基正比计数管的输出信号，并对输出信号进行等比例放大；

步骤2：获得放大后的信号，并计算放大后的信号的脉冲宽度；

步骤3：获得硼衬基正比计数管中离子的漂移时间；

步骤4：基于脉冲宽度和漂移时间，对硼衬基正比计数管的输出信号是否发生了脉冲堆积进行判断，若发生了脉冲堆积则进行脉冲堆积的修复处理，若没有发送脉冲堆积则不进行处理；

步骤5：将步骤4输出的信号传输到脉冲计数测量仪中进行脉冲测量。

反应堆核测量仪表源区一般采用硼衬基正比计数管和脉冲计数测量仪表实现，源区测量的脉冲数量正比于泄漏出堆芯的中子数量，正比于反应堆功率。所以该仪表关注测量的脉冲数量测量的准确性。由于中子在探测器中被捕获等过程的随机性，硼衬基正比计数管输出的脉冲信号存在堆积现象，如不对堆积信号进行合理的处理，源区脉冲计数仪表测量得到的计数率结果会小于真实的计数率，造成源区计数率仪表测量准确性下将，尤其是在高计数率情况下，严重的信号堆积使得测量结果与真实值偏差很大。

硼衬基正比计数管探测中子的原理是：热中子入射至探测器内，与探测器的衬基硼层发生反应产生带电粒子，带电粒子在计数管的气体中电离，在高压的作用下在探测器外的电子学回路中产生脉冲，该脉冲的宽度与带电粒子后电荷在探测器内的漂移时间一致。利用这一脉宽特性来判断脉冲是否堆积是可行的。

本发明利用测量到的脉冲宽度与离子漂移时间之间的关系来判断脉冲是否堆积，其先决条件是探测器信号的放大环节不改变脉冲的宽度信息，即放大的过程是探测器信号的等比例放大而不是单纯的探测器信号的能量放大，可采用带宽较高的电流放大技术实现。

带宽较高的电流放大技术是采用电流反馈运算法大器为核心实现的放大电路，如AD844芯片，这种放大电路的频带较宽可以达到10G以上的频带，频带越宽那么放大过程对源信号的频率成分的损失越少，因此可以保留较多的脉宽信息。该条件部分是采用通用的核电子学技术实现的，放大器有成熟市场产品，放大的效果是把几个微安的电流脉冲放大并整形成TTL（3.3V）电平的矩形型的标准信号。

首先，计算放大后的信号的脉冲宽度：

放大后的探测器信号保留了源信号前沿和后沿的信息变频矩形波信号，通过外部引入的高频方波信号对变频矩形波信号进行计数测量，如图2所示，设高频方波的周期为T，计数值为n。

具体过程：当第一条线为高时，第二条线每有一个上升沿就记1，在第一条线为高过程中累计，举例图2中，第一条线的第一个高电平阶段为8个计数，第二个高电平阶段为4个计数。通过这一计数乘以频时钟的周期（高频时钟频率的倒数），就得到了脉冲的大致宽度。

然后，得到离子的漂移时间：

对于硼衬基正比计数管而言，形成脉冲信号的离子漂移时间只和探测器的机械尺寸、外加高压大小和电离发生的位置相关，在机械尺寸固定和外加高压固定的情况下，选取最在硼衬基层附近开始电离的漂移时间T1（最长时间）作为判断判别时间。

然后，对脉冲堆积进行修复：

当测量的脉冲宽度T*n大上节所述的漂移时间T1时，表明脉冲发生了堆积，该脉冲是两个或更多个脉冲的堆积结果，保守的认为是两个脉冲发生了堆积，认为此次测量到2个脉冲。从而实现了脉冲堆积的高效修复。

请参考图3，其中，测量得到的脉冲宽度为W，单脉冲的最大特性脉宽为W1，脉冲总计数为N，则在W>W1时N=N+2，否则N=N+1，脉冲修复完成。

本方法提出了一种符合脉冲测量物理规律的修复方法，该修复方法较以往方法实现难度小，流程简单高效，且实际效果很好。以往采用实验法对堆积结果进行修正成本高，效率低。较以往方法改善较大，使核测量仪表脉冲计数的上限水平提升到了1×106，达到了国际先进水平。

核测量脉冲放大电路有三种经典的电路，电压型放大、电荷型放大、电流型放大，电流型放大的基本电路为负反馈的标准放大电路如下图4所示：芯片可采用AD844等电流反馈运算法大器，经多级放大后会得到图2第一条曲线的波形。以图2为例采用高频方波信号去测量图2第一条曲线高电平的长度，可以得到高电平部分的近似宽度。

以电流型脉冲放大电路为探测器信号的放大电路，在最大限度的保存脉冲信号的频率特性的前提下，是信号放大到伏量级并送入数字电路部分，该数字电路通过记录脉冲的前沿数量测量脉冲数，此外数字电路的高频晶振用于定标脉冲的宽度，即在脉冲高电平时一个高频计数器记录此时间段内晶振的上升沿数量W，从而由W记录脉冲的宽度。这种逻辑在数字电路中很容易实现的。

反应堆核测量装置使用的硼衬基正比计数管的型号是预先可确定的，其信号单脉冲最大特性脉冲宽度是可以在厂家得到的，该时间为W1。

计数率的计算和脉冲的修复：

如果测量的某个脉冲的宽度W大于W1，那么说明这个脉冲是由两个或者两个以上的脉冲堆积得到的，那么计数率N在此脉冲测量后应该是N+2，如果W小于等于W1，则计数率N在此脉冲测量后应该是N+1。这样就完成了脉冲修复。

其中，脉冲计数测量仪进行脉冲测量，具体为：脉冲计数的测量是通过数字电路的计数器实现的，每个脉冲的前沿会触发计数器加一，从而实现计数。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

由于采用了将脉冲测量方法设计为包括：步骤1：获得硼衬基正比计数管的输出信号，并对输出信号进行等比例放大；步骤2：获得放大后的信号，并计算放大后的信号的脉冲宽度；步骤3：获得硼衬基正比计数管中离子的漂移时间；步骤4：基于脉冲宽度和漂移时间，对硼衬基正比计数管的输出信号是否发生了脉冲堆积进行判断，若发生了脉冲堆积则进行脉冲堆积的修复处理，若没有发送脉冲堆积则不进行处理；步骤5：将步骤4输出的信号传输到脉冲计数测量仪中进行脉冲如果测量得到的脉冲宽度大于硼衬基正比计数管中离子的漂移时间那么认为发生了脉冲堆积计数2个，如果测量得到的脉冲宽度小于硼衬基正比计数管中离子的漂移那么认为没有发生脉冲堆积计数1个，这样的脉冲堆积判断和处理方法简单高效，脉冲堆积效应那么正常情况下两个脉冲堆积被测成一个脉冲的情况就得到解决，两个脉冲堆积被测成两个脉冲，从而就提高了测量的上限，所以，有效解决了现有的反应堆核仪表系统核测量装置或方法采用实验法对堆积结果进行修正存在成本高，效率低的技术问题，进而实现了高效低成本的完成脉冲测量，且使核测量仪表脉冲计数的上限水平得到提升的技术效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种脉冲测量方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：获得硼衬基正比计数管的输出信号，并对输出信号进行等比例放大；

步骤2：获得放大后的信号，并计算放大后的信号的脉冲宽度；

步骤3：获得硼衬基正比计数管中离子的漂移时间；

步骤4：基于脉冲宽度和漂移时间，对硼衬基正比计数管的输出信号是否发生了脉冲堆积进行判断，若发生了脉冲堆积则进行脉冲堆积的修复处理，若没有发生脉冲堆积则不进行脉冲堆积的修复处理；

步骤5：将步骤4输出的信号传输到脉冲计数测量仪中进行脉冲测量。

2.根据权利要求1所述的脉冲测量方法，其特征在于，所述计算放大后的信号的脉冲宽度，具体包括：采用预设频率的定频方波来衡量脉冲宽度，脉冲宽度转化成正数个方波周期。

3.根据权利要求1所述的脉冲测量方法，其特征在于，所述进行脉冲堆积的 修复处理，具体包括：若测量得到的脉冲宽度大于硼衬基正比计数管中离子的漂移时间，则发生了脉冲堆积计数2个，若测量得到的脉冲宽度小于硼衬基正比计数管中离子的漂移时间，则没有发生脉冲堆积计数1个。