CN107656086A - 一种核电站主泵转速信号监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站主泵转速信号监测系统，包括：信号输入端，用于输入主泵的转速传感器所输出的第一脉冲信号；信号处理模块，与所述信号输入端连接，用于对所述第一脉冲信号进行钳位、隔离、放大处理，输出第二脉冲信号；比较模块，与所述信号处理模块连接，用于将所述第二脉冲信号与第一预设过压进行比较，输出第一过压脉冲信号，以及将所述第二脉冲信号与第二预设过压进行比较，输出第二过压脉冲信号；以及，识别模块，与所述比较模块连接，用于根据所述第一过压脉冲信号和所述第二过压脉冲信号的时序，识别出所述主泵的转速信号。本发明还公开了一种核电站主泵转速信号监测方法。本发明能够准确监测出主泵转速信号，可靠性高。

Description

一种核电站主泵转速信号监测系统及方法

技术领域

本发明涉及核电技术领域，尤其涉及一种核电站主泵转速信号监测系统及方法。

背景技术

在核电站中，反应堆主泵是保证核电站正常运行的关键设备，主泵转速是监测主泵运行状态的重要参数，是反应堆安全的重要指标。主泵转速测量大多采用磁电式传感器，当主泵转动时，靶针与传感器感测面每交互一次，感应线圈内的磁通量就会发生变化，从而产生一个电压脉冲信号。转速信号频率、幅值和脉宽随主泵转速变化而相应变化，幅值、频率与转速成正比，低速情况下弱信号极易被环境噪音淹没，远距离传输过程也极易引入干扰信号(尤其是工频干扰)。后端的信号处理单元剔除干扰信号、准确识别有效转速信号是保障核电站主泵转速测量准确性的先决条件。

目前，国内大部分在役核电站使用的转速监测系统的识别方案如下：钳位；隔离、放大、滤波；靶针转速信号电压比较；微处理器识别比较输出的脉冲信号，计算转速；微处理器输出数据通过光耦隔离后进行D/A和A/I转换芯片转换成4-20mA模拟信号。但是，这种识别方法的信号输出不稳定、转速信号易丢失、对背景噪声敏感、测量范围窄、精度和可靠性较低。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种核电站主泵转速信号监测系统及方法，能够准确识别主泵转速信号，可靠性高。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种核电站主泵转速信号监测系统，包括：

信号输入端，与主泵的转速传感器连接，用于输入所述主泵的转速传感器所输出的第一脉冲信号；

信号处理模块，与所述信号输入端连接，用于对所述第一脉冲信号进行钳位、隔离、放大处理，输出第二脉冲信号；

比较模块，与所述信号处理模块连接，用于将所述第二脉冲信号与第一预设过压进行比较，输出第一过压脉冲信号，以及将所述第二脉冲信号与第二预设过压进行比较，输出第二过压脉冲信号；以及，

识别模块，与所述比较模块连接，用于根据所述第一过压脉冲信号和所述第二过压脉冲信号的时序，识别出所述主泵的转速信号。

进一步地，所述信号处理模块包括：

钳位单元，与所述信号输入端连接，用于对所述第一脉冲信号进行钳位处理；

隔离单元，与所述钳位单元连接，用于对钳位处理后的信号进行磁隔离；

放大单元，与所述隔离单元连接，用于对磁隔离后的信号进行放大；以及，

滤波单元，分别与所述放大单元、所述比较模块连接，用于对放大后的信号进行滤波，以滤除高频噪声，并输出所述第二脉冲信号。

进一步地，所述比较模块包括并联的第一差分比较器和第二差分比较器；

所述第一差分比较器分别与所述信号处理模块、所述识别模块连接，用于将所述第二脉冲信号与所述第一预设过压进行比较，并在所述第二脉冲信号的幅值低于所述第一预设过压的幅值时，输出高电平，在所述第二脉冲信号的幅值高于所述第一预设过压的幅值时，输出低电平，以获得所述第一过压脉冲信号；

所述第二差分比较器分别与所述信号处理模块、所述识别模块连接，用于将所述第二脉冲信号与所述第二预设过压进行比较，并在所述第二脉冲信号的幅值低于所述第二预设过压的幅值时，输出高电平，在所述第二脉冲信号的幅值高于所述第二预设过压的幅值时，输出低电平，以获得所述第二过压脉冲信号。

进一步地，所述第二预设过压的幅值大于所述第一预设过压的幅值；

所述识别模块具体用于：

若所述第一过压脉冲信号和所述第二过压脉冲信号的下降沿在预设时间间隔内依次出现，且在依次出现后检测到所述第一过压脉冲信号的上升沿，则输出预设脉冲宽度的脉冲作为所述主泵的转速信号；

若所述第一过压脉冲信号和所述第二过压脉冲信号的下降沿未在预设时间间隔内依次出现，或者依次出现后未检测到所述第一过压脉冲信号的上升沿，则输出低电平作为无效信号。

进一步地，所述钳位单元包括钳位二极管、第一瞬态抑制二极管、第二瞬态抑制二极管；

所述钳位二极管的一端与所述信号输入端连接，所述钳位二极管的另一端接信号地；所述第一瞬态抑制二极管的一端与所述信号输入端连接，所述第一瞬态抑制二极管的另一端接机壳地；所述第二瞬态抑制二极管的一端接信号地，所述第二瞬态抑制二极管的另一端接机壳地；

在所述第一脉冲信号的电压超出所述钳位二极管的钳位电压值时，将超出的电压钳位在所述钳位二极管的钳位电压值；在所述第一脉冲信的电压超出击穿电压时，使所述第一瞬态抑制二极管和所述第二瞬态抑制二极管反向导通，以将瞬间高电流导入机壳地。

进一步地，所述核电站主泵转速信号监测系统还包括并联在所述钳位二极管两端的第一匹配电阻；

所述第一匹配电阻用于为信号通路提供阻抗匹配。

进一步地，所述第一差分比较器包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一比较器；所述第二差分比较器包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻和第二比较器；

所述第一电阻的一端连接电源正极，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端、所述第三电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接数字地；所述第三电阻的另一端分别与所述第一比较器的正输入端、所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端分别与所述第一比较器的输出端、所述第五电阻的一端连接；所述第五电阻的另一端接3.3V电源，所述第一比较器的负输入端与所述信号处理模块连接；

所述第六电阻的一端连接电源正极，所述第六电阻的另一端分别与所述第七电阻的一端、所述第八电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端接数字地；所述第八电阻的另一端分别与所述第二比较器的正输入端、所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端分别与所述第二比较器的输出端、所述第十电阻的一端连接；所述第十电阻的另一端接3.3V电源，所述第二比较器的负输入端与所述信号处理模块连接。

进一步地，所述核电站主泵转速信号监测系统还包括串联在所述比较模块和所述识别模块之间的阻抗匹配模块，用于为信号通路提供阻抗匹配；

所述阻抗匹配模块包括第一驱动芯片、第二驱动芯片、第二匹配电阻和第三匹配电阻；

所述第一驱动芯片的输入端与所述第一比较器的输出端连接，所述第一驱动芯片的输出端通过所述第二匹配电阻与所述识别模块连接；所述第二驱动芯片的输入端与所述第二比较器的输出端连接，所述第二驱动芯片的输出端通过所述第三匹配电阻与所述识别模块连接。

进一步地，所述核电站主泵转速信号监测系统还包括串联在所述阻抗匹配模块和所述识别模块之间的数字隔离模块；

所述数字隔离模块用于对所述第一过压脉冲信号和所述第二过压脉冲信号进行数字隔离。

另一方面，本发明提供一种核电站主泵转速信号监测方法，所述方法能够应用于上述核电站主泵转速信号监测系统，所述方法包括：

输入主泵的转速传感器所输出的第一脉冲信号；

对所述第一脉冲信号进行钳位、隔离、放大处理，输出第二脉冲信号；

将所述第二脉冲信号与第一预设过压进行比较，输出第一过压脉冲信号，以及将所述第二脉冲信号与第二预设过压进行比较，输出第二过压脉冲信号；

根据所述第一过压脉冲信号和所述第二过压脉冲信号的时序，识别出所述主泵的转速信号。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

对主泵的转速传感器所输出的第一脉冲信号进行钳位、隔离、放大处理后，获得第二脉冲信号，进而使第二脉冲信号分别与第一预设过压、第二预设过压进行比较，对应输出第一过压脉冲信号、第二过压脉冲信号，以便根据第一过压脉冲信号和第二过压脉冲信号的时序识别出主泵的转速信号，实现在核电站电磁干扰环境下和远距离传输信号中，对转速信号的准确识别，可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的核电站主泵转速信号监测系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的核电站主泵转速信号监测系统的部分具体结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的核电站主泵转速信号监测系统中转速传感器输出正弦信号时转速信号识别过程的波形图；

图4是本发明实施例一提供的核电站主泵转速信号监测系统中转速传感器输出余弦信号时转速信号识别过程的波形图；

图5是本发明实施例二提供的核电站主泵转速信号监测方法的流程示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的反应堆主泵的转速信号识别准确率低、可靠性低等技术问题，本发明旨在提供一种核电站主泵转速信号监测系统，其核心思想是：对主泵的转速传感器所输出的第一脉冲信号进行钳位、隔离、放大处理后，获得第二脉冲信号，进而使第二脉冲信号分别与第一预设过压、第二预设过压进行比较，对应输出第一过压脉冲信号、第二过压脉冲信号，以便根据第一过压脉冲信号和第二过压脉冲信号的时序识别出主泵的转速信号，实现在核电站电磁干扰环境下和远距离传输信号中，对转速信号的准确识别，可靠性高。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种核电站主泵转速信号监测系统，参见图1，该系统包括：

信号输入端1，与主泵的转速传感器连接，用于输入所述主泵的转速传感器所输出的第一脉冲信号；

信号处理模块2，与所述信号输入端连接，用于对所述第一脉冲信号进行钳位、隔离、放大处理，输出第二脉冲信号；

比较模块3，与所述信号处理模块连接，用于将所述第二脉冲信号与第一预设过压进行比较，输出第一过压脉冲信号，以及将所述第二脉冲信号与第二预设过压进行比较，输出第二过压脉冲信号；以及，

识别模块4，与所述比较模块连接，用于根据所述第一过压脉冲信号和所述第二过压脉冲信号的时序，识别出所述主泵的转速信号。

需要说明的是，反应堆主泵转速测量大多采用磁电式转速传感器，当主泵转动时，靶针与转速传感器感测面每会面一次，感应线圈内的磁通量就会发生变化，从而产生一个类似正弦脉冲信号，即第一脉冲信号。信号输入端输入该第一脉冲信号，信号处理模块对该第一脉冲信号进行处理，以获得第二脉冲信号。比较模块中预设有两个不同的过压，即第一预设过压和第二预设过压，将第二脉冲信号分为两路，分别与第一预设过压和第二预设过压进行比较，并根据比较结果，对应输出高低电平，即第一过压脉冲信号和第二过压脉冲信号，以根据第一过压脉冲信号和第二过压脉冲信号来判断脉冲信号是否为有效的转速信号，从而识别出主泵的转速信号。

进一步地，如图2所示，所述信号处理模块2包括：

钳位单元21，与所述信号输入端vin连接，用于对所述第一脉冲信号进行钳位处理；

隔离单元22，与所述钳位单元21连接，用于对钳位处理后的信号进行磁隔离；

放大单元23，与所述隔离单元22连接，用于对磁隔离后的信号进行放大；以及，

滤波单元24，分别与所述放大单元23、所述比较模块24连接，用于对放大后的信号进行滤波，以滤除高频噪声，并输出所述第二脉冲信号。

需要说明的是，隔离单元22为磁隔离芯片，对其输入的信号进行磁隔离，其内部电路提供一个调制解调电路，一个磁隔离，并且还具有输出滤波驱动电路。磁隔离有效保护了后端处理电路，其稳定性也优于一般的光隔离，故障率低。

如图2所示，放大单元23包括放大器U1，优选为非斩波稳零的双极性运算放大器，适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号。放大器U1外部连接有增益调整电阻R1，可根据实际运行背景噪声及前端信号的特性调节增益调整电阻R1的阻值，从而调整放大器U1的放大倍数，放大倍数的可调范围为0到100倍。

滤波单元24为一个RC低通滤波器，包括电阻R15和电容C10。所述电阻R15的一端与所述放大器U1的输出端连接，所述电阻R15的另一端分别与所述电容C10的一端、所述比较模块的输入端连接，所述电容C10的另一端接数字地。经过放大器后的信号通过一个RC低通滤波器滤波，滤除高频噪声。

进一步地，所述钳位单元21包括钳位二极管、第一瞬态抑制二极管、第二瞬态抑制二极管。其中，钳位二极管包括二极管D1和二极管D2，所述二极管D1的负极与所述二极管D2的负极连接构成所述钳位二极管；第一瞬态抑制二极管包括二极管D3和二极管D4，所述二极管D3的负极与所述二极管D4的负极连接构成所述第一瞬态抑制二极管；第二瞬态抑制二极管包括二极管D5和二极管D6，所述二极管D5的负极与所述二极管D6的负极连接构成所述第二瞬态抑制二极管。

所述钳位二极管的一端，即所述二极管D1的正极与所述信号输入端vin连接，所述钳位二极管的另一端，即所述二极管D2的正极接信号地；所述第一瞬态抑制二极管的一端，即所述二极管D3的正极与所述信号输入端vin连接，所述第一瞬态抑制二极管的另一端，即所述二极管D4的正极接机壳地；所述第二瞬态抑制二极管的一端，即所述二极管D5的正极接信号地，所述第二瞬态抑制二极管的另一端，即所述二极管D6的正极接机壳地。

在所述第一脉冲信号的电压超出所述钳位二极管的钳位电压值时，将超出的电压钳位在所述钳位二极管的钳位电压值；在所述第一脉冲信的电压超出击穿电压时，使所述第一瞬态抑制二极管和所述第二瞬态抑制二极管反向导通，以将瞬间高电流导入机壳地。

需要说明的是，第一脉冲信号通过钳位二极管进行电压钳位，如果第一脉冲信号的电平超出钳位二极管的钳位电压值，则超出电压被钳位在钳位二极管的钳位电压值，从而有效避免信号传输过程中引入的尖峰脉冲冲击而导致后端处理电路失效。瞬态抑制二极管(TVS)保护电路在经受浪涌冲击或瞬间高压情况下，将大电流引到机壳地。当输入的第一脉冲信号电压超出击穿电压，瞬态抑制二极管反向导通，提供一个极低阻的通路，将瞬间高电流导入机壳地，保护其它电路。

进一步地，所述核电站主泵转速信号监测系统还包括并联在所述钳位二极管D1、D2两端的第一匹配电阻R2；

所述第一匹配电阻R2用于为信号通路提供阻抗匹配。

进一步地，所述比较模块包括并联的第一差分比较器和第二差分比较器；

所述第一差分比较器分别与所述信号处理模块、所述识别模块连接，用于将所述第二脉冲信号与所述第一预设过压进行比较，并在所述第二脉冲信号的幅值低于所述第一预设过压的幅值时，输出高电平，在所述第二脉冲信号的幅值高于所述第一预设过压的幅值时，输出低电平，以获得所述第一过压脉冲信号；

所述第二差分比较器分别与所述信号处理模块、所述识别模块连接，用于将所述第二脉冲信号与所述第二预设过压进行比较，并在所述第二脉冲信号的幅值低于所述第二预设过压的幅值时，输出高电平，在所述第二脉冲信号的幅值高于所述第二预设过压的幅值时，输出低电平，以获得所述第二过压脉冲信号。

需要说明的是，第二脉冲信号分为两路，分别输入到两个差分比较器，使第一差分比较器将第二脉冲信号与第一预设过压进行比较，第二差分比较器将第二脉冲信号与第二预设过压进行比较。其中，第一预设过压与第二预设过压不同。在两个差分比较器中，若第二脉冲信号的幅值低于预设过压的幅值，则输出高电平信号，一般为3.3V信号，若第二脉冲信号的幅值高于或等于预设过压的幅值，则拉低电平，一般输出为0V信号，使得第一差分比较器输出第一过压脉冲信号，第二差分比较器输出第二过压脉冲信号。

进一步地，如图2所示，所述第一差分比较器包括第一电阻R18、第二电阻R17、第三电阻R22、第四电阻R23、第五电阻R16和第一比较器U2；所述第二差分比较器包括第六电阻R11、第七电阻R9、第八电阻R21、第九电阻R20、第十电阻R10和第二比较器U3；

所述第一电阻R18的一端连接电源正极V+，所述第一电阻R18的另一端分别与所述第二电阻R17的一端、所述第三电阻R22的一端连接，所述第二电阻R17的另一端接数字地；所述第三电阻R22的另一端分别与所述第一比较器U2的正输入端、所述第四电阻R23的一端连接，所述第四电阻R23的另一端分别与所述第一比较器U2的输出端、所述第五电阻R16的一端连接；所述第五电阻R16的另一端接3.3V电源，所述第一比较器U2的负输入端与所述信号处理模块2连接；

所述第六电阻R11的一端连接电源正极V+，所述第六电阻R11的另一端分别与所述第七电阻R9的一端、所述第八电阻R21的一端连接，所述第七电阻R9的另一端接数字地；所述第八电阻R21的另一端分别与所述第二比较器的正输入端、所述第九电阻R20的一端连接，所述第九电阻R20的另一端分别与所述第二比较器U3的输出端、所述第十电阻R10的一端连接；所述第十电阻R10的另一端接3.3V电源，所述第二比较器U3的负输入端与所述信号处理模块2连接。

其中，所述第一比较器U2的负输入端、所述第二比较器U3的负输入端分别连接电阻R15和电容C10之间的连接点，使得第二脉冲信号在经过RC低通滤波器后分为两路，分别输入至第一比较器U2和第二比较器U3。

第一比较器U2的正输入端输入第一预设过压，使第一比较器U2将第二脉冲信号与第一预设过压进行比较。当第二脉冲信号小于第一预设过压时，第一比较器U2输出高电平；当第二脉冲信号大于或等于第一预设过压时，第一比较器U2输出低电平。同时第一比较器U2输出的低电平通过第四电阻R23反馈到第一比较器U2的参考端，即正输入端，拉低原来的设定值，即第一预设过压，使设定值附近的噪声信号不会多次触发而输出脉冲信号。

第二比较器U3的正输入端输入第二预设过压，使第二比较器U3将第二脉冲信号与第二预设过压进行比较。当第二脉冲信号小于第二预设过压时，第二比较器U3输出高电平；当第二脉冲信号大于或等于第二预设过压时，第二比较器U3输出低电平。同时第二比较器U3输出的低电平通过第九电阻R20反馈到第二比较器U3的参考端，即正输入端，拉低原来的设定值，即第二预设过压，使设定值附近的噪声信号不会多次触发而输出脉冲信号。

进一步地，所述核电站主泵转速信号监测系统还包括串联在所述比较模块和所述识别模块之间的阻抗匹配模块5，用于为信号通路提供阻抗匹配。

如图2所示，所述阻抗匹配模块5包括第一驱动芯片U4、第二驱动芯片U5、第二匹配电阻R13和第三匹配电阻R12；

所述第一驱动芯片U4的输入端与所述第一比较器U2的输出端连接，所述第一驱动芯片U4的输出端通过所述第二匹配电阻R13与所述识别模块连接；所述第二驱动芯片U5的输入端与所述第二比较器U3的输出端连接，所述第二驱动芯片U5的输出端通过所述第三匹配电阻R12与所述识别模块连接。

其中，第一驱动芯片U4和第二驱动芯片U5用于提供带载能力，稳定信号。第二匹配电阻R13和第三匹配电阻R12用于为信号通路提供阻抗匹配。

进一步地，如图2所示，所述核电站主泵转速信号监测系统还包括串联在所述阻抗匹配模块和所述识别模块之间的数字隔离模块6；

所述数字隔离模块6用于对所述第一过压脉冲信号和所述第二过压脉冲信号进行数字隔离。

进一步地，所述第二预设过压的幅值大于所述第一预设过压的幅值；

所述识别模块具体用于：

若所述第一过压脉冲信号和所述第二过压脉冲信号的下降沿在预设时间间隔内依次出现，且在依次出现后检测到所述第一过压脉冲信号的上升沿，则输出预设脉冲宽度的脉冲作为所述主泵的转速信号；

若所述第一过压脉冲信号和所述第二过压脉冲信号的下降沿未在预设时间间隔内依次出现，或者依次出现后未检测到所述第一过压脉冲信号的上升沿，则输出低电平作为无效信号。

需要说明的是，识别模块优选为FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)，其具有两个输入端口，即FPGA_OVC1端口和FPGA_OVC2端口，如图2所示。第一过压脉冲信号在经过数字隔离后，通过FPGA_OVC1端口输入至FPGA，第二过压脉冲信号在经过数字隔离后，通过FPGA_OVC2端口输入至FPGA。在FPGA内部高速基准时钟频率下，检测两个端口输入的脉冲信号下降沿，若FPGA_OVC1端口的第一过压脉冲信号和FPGA_OVC2端口的第二过压脉冲信号在允许时间间隔内依次出现，则视为有效信号，当检测到第一过压脉冲信号上升沿时，FPGA输出持续一定脉冲宽度ΔT的脉冲，作为主泵有效的转速信号，两个相邻转速信号的时间间隔即为主泵的旋转周期，根据主泵的旋转周期即可进行转速测量和计算。若FPGA_OVC1端口的第一过压脉冲信号和FPGA_OVC2端口的第二过压脉冲信号的下降沿未依次出现或依次出现后未检测到第一过压脉冲信号的上升沿，则视为无效信号，FPGA输出保持低电平。

需要说明的是，主泵的转速传感器输出的第一脉冲信号可以为正弦信号和余弦信号。当第一脉冲信号为-50～50V的正弦信号时，如图3所示，第一脉冲信号经过钳位和隔离放大处理后获得第二脉冲信号，其中，V1是钳位处理后波形的幅值，范围可取0～15V，V2是隔离放大后波形的幅值，范围可取0～30V。第二脉冲信号分别输入至第一差分比较器和第二差分比较器。在第一差分比较器中，0～t₁时段，第二脉冲信号小于第一预设过压，输出高电平V3，t₁～t₄时段，第二脉冲信号大于或等于第一预设过压，输出低电平0，t₄～t₅时段，第二脉冲信号小于第一预设过压，输出高电平V3，以此循环输出高低电平，获得第一过压脉冲信号。在第二差分比较器中，0～t₂时段，第二脉冲信号小于第二预设过压，输出高电平V4，t₂～t₃时段，第二脉冲信号大于或等于第二预设过压，输出低电平0，t₃～t₆时段，第二脉冲信号小于第二预设过压，输出高电平V4，以此循环输出高低电平，获得第二过压脉冲信号。第一过压脉冲信号和第二过压脉冲信号输至FPGA中，FPGA检测到t₁与t₂的时间间隔小于在允许时间间隔内，且在t₄时刻检测到第一过压脉冲信号的上升沿，则在t₄时刻输出脉冲宽度为ΔT、幅值为V5的脉冲，连续两个脉冲的时间间隔Δt即为主泵的旋转周期。

当第一脉冲信号为-50～50V的余弦信号时，如图4所示，第一脉冲信号经过钳位和隔离放大处理后获得第二脉冲信号，其中，V1是钳位处理后波形的幅值，范围可取0～15V，V2是隔离放大后波形的幅值，范围可取0～30V。第二脉冲信号分别输入至第一差分比较器和第二差分比较器。在第一差分比较器中，0～t₇时段，第二脉冲信号小于第一预设过压，输出高电平V3，t₇～t₁₀时段，第二脉冲信号大于或等于第一预设过压，输出低电平0，t₁₀～t₁₁时段，第二脉冲信号小于第一预设过压，输出高电平V3，以此循环输出高低电平，获得第一过压脉冲信号。在第二差分比较器中，0～t₈时段，第二脉冲信号小于第二预设过压，输出高电平V4，t₈～t₉时段，第二脉冲信号大于或等于第二预设过压，输出低电平0，t₉～t₁₂时段，第二脉冲信号小于第二预设过压，输出高电平V4，以此循环输出高低电平，获得第二过压脉冲信号。第一过压脉冲信号和第二过压脉冲信号输至FPGA中，FPGA检测到t₇与t₈的时间间隔小于在允许时间间隔内，且在t₁₀时刻检测到第一过压脉冲信号的上升沿，则在t₁₀时刻输出脉冲宽度为ΔT、幅值为V5的脉冲，连续两个脉冲的时间间隔Δt即为主泵的旋转周期。

本发明实施例能够对主泵的转速传感器所输出的第一脉冲信号进行钳位、隔离、放大处理后，获得第二脉冲信号，进而使第二脉冲信号分别与第一预设过压、第二预设过压进行比较，对应输出第一过压脉冲信号、第二过压脉冲信号，以便根据第一过压脉冲信号和第二过压脉冲信号的时序识别出主泵的转速信号，实现在核电站电磁干扰环境下和远距离传输信号中，对转速信号的准确识别，可靠性高。

实施例二

本发明实施例提供了一种核电站主泵转速信号监测方法，能够应用于上述核电站主泵转速信号监测系统，参见图5，所述核电站主泵转速信号监测方法包括：

S1、输入主泵的转速传感器所输出的第一脉冲信号；

S2、对所述第一脉冲信号进行钳位、隔离、放大处理，输出第二脉冲信号；

S3、将所述第二脉冲信号与第一预设过压进行比较，输出第一过压脉冲信号，以及将所述第二脉冲信号与第二预设过压进行比较，输出第二过压脉冲信号；

S4、根据所述第一过压脉冲信号和所述第二过压脉冲信号的时序，识别出所述主泵的转速信号。

本发明实施例对主泵的转速传感器所输出的第一脉冲信号进行钳位、隔离、放大处理后，获得第二脉冲信号，进而使第二脉冲信号分别与第一预设过压、第二预设过压进行比较，对应输出第一过压脉冲信号、第二过压脉冲信号，以便根据第一过压脉冲信号和第二过压脉冲信号的时序识别出主泵的转速信号，实现在核电站电磁干扰环境下和远距离传输信号中，对转速信号的准确识别，可靠性高。

综上所述，本发明提出了一种核电站主泵转速信号监测系统及方法，其具有较好的实用效果：利用主泵转速测量信号上升阶段触发两个定值，并根据两个定值的时序来判定转速信号是否为有效转速信号，有效提高转速信号识别的准确率和可靠性；利用差分比较器输出的电压来抬高设定比较值，防止噪声误触发；很好的解决了转速跳变、误报警、测量精度及可靠性较低等问题，为核电站主泵转速监测系统自主化、国产化奠定基础。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种核电站主泵转速信号监测系统，其特征在于，包括：

信号输入端，与主泵的转速传感器连接，用于输入所述主泵的转速传感器所输出的第一脉冲信号；

信号处理模块，与所述信号输入端连接，用于对所述第一脉冲信号进行钳位、隔离、放大处理，输出第二脉冲信号；

比较模块，与所述信号处理模块连接，用于将所述第二脉冲信号与第一预设过压进行比较，输出第一过压脉冲信号，以及将所述第二脉冲信号与第二预设过压进行比较，输出第二过压脉冲信号；以及，

识别模块，与所述比较模块连接，用于根据所述第一过压脉冲信号和所述第二过压脉冲信号的时序，识别出所述主泵的转速信号。

2.如权利要求1所述的核电站主泵转速信号监测系统，其特征在于，所述信号处理模块包括：

钳位单元，与所述信号输入端连接，用于对所述第一脉冲信号进行钳位处理；

隔离单元，与所述钳位单元连接，用于对钳位处理后的信号进行磁隔离；

放大单元，与所述隔离单元连接，用于对磁隔离后的信号进行放大；以及，

滤波单元，分别与所述放大单元、所述比较模块连接，用于对放大后的信号进行滤波，以滤除高频噪声，并输出所述第二脉冲信号。

3.如权利要求1所述的核电站主泵转速信号监测系统，其特征在于，所述比较模块包括并联的第一差分比较器和第二差分比较器；

所述第一差分比较器分别与所述信号处理模块、所述识别模块连接，用于将所述第二脉冲信号与所述第一预设过压进行比较，并在所述第二脉冲信号的幅值低于所述第一预设过压的幅值时，输出高电平，在所述第二脉冲信号的幅值高于所述第一预设过压的幅值时，输出低电平，以获得所述第一过压脉冲信号；

所述第二差分比较器分别与所述信号处理模块、所述识别模块连接，用于将所述第二脉冲信号与所述第二预设过压进行比较，并在所述第二脉冲信号的幅值低于所述第二预设过压的幅值时，输出高电平，在所述第二脉冲信号的幅值高于所述第二预设过压的幅值时，输出低电平，以获得所述第二过压脉冲信号。

4.如权利要求1所述的核电站主泵转速信号监测系统，其特征在于，所述第二预设过压的幅值大于所述第一预设过压的幅值；

所述识别模块具体用于：

若所述第一过压脉冲信号和所述第二过压脉冲信号的下降沿在预设时间间隔内依次出现，且在依次出现后检测到所述第一过压脉冲信号的上升沿，则输出预设脉冲宽度的脉冲作为所述主泵的转速信号；

若所述第一过压脉冲信号和所述第二过压脉冲信号的下降沿未在预设时间间隔内依次出现，或者依次出现后未检测到所述第一过压脉冲信号的上升沿，则输出低电平作为无效信号。

5.如权利要求2所述的核电站主泵转速信号监测系统，其特征在于，所述钳位单元包括钳位二极管、第一瞬态抑制二极管、第二瞬态抑制二极管；

所述钳位二极管的一端与所述信号输入端连接，所述钳位二极管的另一端接信号地；所述第一瞬态抑制二极管的一端与所述信号输入端连接，所述第一瞬态抑制二极管的另一端接机壳地；所述第二瞬态抑制二极管的一端接信号地，所述第二瞬态抑制二极管的另一端接机壳地；

在所述第一脉冲信号的电压超出所述钳位二极管的钳位电压值时，将超出的电压钳位在所述钳位二极管的钳位电压值；在所述第一脉冲信的电压超出击穿电压时，使所述第一瞬态抑制二极管和所述第二瞬态抑制二极管反向导通，以将瞬间高电流导入机壳地。

6.如权利要求5所述的核电站主泵转速信号监测系统，其特征在于，所述核电站主泵转速信号监测系统还包括并联在所述钳位二极管两端的第一匹配电阻；

所述第一匹配电阻用于为信号通路提供阻抗匹配。

7.如权利要求3所述的核电站主泵转速信号监测系统，其特征在于，所述第一差分比较器包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一比较器；所述第二差分比较器包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻和第二比较器；

所述第一电阻的一端连接电源正极，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端、所述第三电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接数字地；所述第三电阻的另一端分别与所述第一比较器的正输入端、所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端分别与所述第一比较器的输出端、所述第五电阻的一端连接；所述第五电阻的另一端接3.3V电源，所述第一比较器的负输入端与所述信号处理模块连接；

所述第六电阻的一端连接电源正极，所述第六电阻的另一端分别与所述第七电阻的一端、所述第八电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端接数字地；所述第八电阻的另一端分别与所述第二比较器的正输入端、所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端分别与所述第二比较器的输出端、所述第十电阻的一端连接；所述第十电阻的另一端接3.3V电源，所述第二比较器的负输入端与所述信号处理模块连接。

8.如权利要求7所述的核电站主泵转速信号监测系统，其特征在于，所述核电站主泵转速信号监测系统还包括串联在所述比较模块和所述识别模块之间的阻抗匹配模块，用于为信号通路提供阻抗匹配；

所述阻抗匹配模块包括第一驱动芯片、第二驱动芯片、第二匹配电阻和第三匹配电阻；

所述第一驱动芯片的输入端与所述第一比较器的输出端连接，所述第一驱动芯片的输出端通过所述第二匹配电阻与所述识别模块连接；所述第二驱动芯片的输入端与所述第二比较器的输出端连接，所述第二驱动芯片的输出端通过所述第三匹配电阻与所述识别模块连接。

9.如权利要求8所述的核电站主泵转速信号监测系统，其特征在于，所述核电站主泵转速信号监测系统还包括串联在所述阻抗匹配模块和所述识别模块之间的数字隔离模块；

所述数字隔离模块用于对所述第一过压脉冲信号和所述第二过压脉冲信号进行数字隔离。

10.一种核电站主泵转速信号监测方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1至9任一项所述的核电站主泵转速信号监测系统，所述方法包括：

输入主泵的转速传感器所输出的第一脉冲信号；

对所述第一脉冲信号进行钳位、隔离、放大处理，输出第二脉冲信号；

将所述第二脉冲信号与第一预设过压进行比较，输出第一过压脉冲信号，以及将所述第二脉冲信号与第二预设过压进行比较，输出第二过压脉冲信号；

根据所述第一过压脉冲信号和所述第二过压脉冲信号的时序，识别出所述主泵的转速信号。