CN210071062U - 具备抗干扰功能的乏燃料水池分体式雷达液位计监测系统 - Google Patents

Abstract

具备抗干扰功能的乏燃料水池分体式雷达液位计监测系统，包括现场测量组件、同轴电缆和设置有抗电磁干扰模块的控制设备，所述现场测量组件安装在乏燃料水池岸边，接收来自同轴电缆的雷达信号，雷达信号在乏燃料水池水位处形成反射，反射的雷达信号通过现场测量组件发送至同轴电缆，所述同轴电缆一端连接控制设备，另一端连接现场测量组件，实现现场测量组件和控制设备间的信号传输，所述控制设备发射脉冲雷达信号并传输至同轴电缆，同时接收来自同轴电缆的雷达信号，并记录同一雷达信号发送和接收的时间，最后量化成液位值通过显示模块展示给用户，该系统具备抗电磁干扰能力，能够提高液位测量的可靠性和准确性。

Description

具备抗干扰功能的乏燃料水池分体式雷达液位计监测系统

技术领域

本实用新型涉及监测技术领域，具体地说就是一种具备抗干扰功能的乏燃料水池分体式雷达液位计监测系统。

背景技术

随着核电站对乏燃料水池液位监测的安全可靠水平的不断提升，分体式雷达液位计开始在核电站中得到应用，分体式雷达液位计包括现场测量组件、同轴电缆和控制设备。现场测量设备安装在乏燃料水池边上，现场测量组件与控制设备通过几十米甚至上百米的同轴电缆连接。

上述液位监测存在的问题是：

1.其中，同轴电缆布线环境复杂且布线长度长，易受电磁干扰，极易导致液位计测量不准确，甚至损毁设备。

2.还有上述液位监测没有信号甄别功能，易受干扰信号的干扰导致测量不精确。

总之，现有技术中乏燃料水池分体式雷达液位计监测系统的抗干扰的问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种具备抗干扰功能的乏燃料水池分体式雷达液位计监测系统，该系统具备抗电磁干扰能力，能够提高液位测量的可靠性和准确性。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：具备抗干扰功能的乏燃料水池分体式雷达液位计监测系统，包括现场测量组件、同轴电缆和设置有抗电磁干扰模块的控制设备，所述现场测量组件安装在乏燃料水池岸边，接收来自同轴电缆的雷达信号，雷达信号在乏池水位处形成反射，反射的雷达信号通过现场测量组件发送至同轴电缆，所述同轴电缆一端连接控制设备，另一端连接现场测量组件，实现现场测量组件和控制设备间的信号传输，所述控制设备发射脉冲雷达信号并传输至同轴电缆，同时接收来自同轴电缆的雷达信号，并记录同一雷达信号发送和接收的时间，最后量化成液位值通过显示模块展示给用户。

作为优化，所述的控制设备包括抗电磁干扰模块、雷达信号发射模块、雷达信号接收模块、A/D转换模块、CPU模块和显示模块，所述的抗电磁干扰模块分别与雷达信号发射模块和雷达信号接收模块连接。

作为优化，所述的抗电磁干扰模块包括气体放电管、压敏电阻、瞬态抑制二极管、高速开关二极管和电感器，所述的压敏电阻与气体放电管之间通过电感器相连，所述的瞬态抑制二极管与压敏电阻之间通过电感器相连。

作为优化，所述的雷达信号发射模块采用高精度晶振构成定时雷达信号脉冲发射信号。

作为优化，所述的述雷达信号接收模块采用BGX50A和电容器构成高精度采样保持电路，所述雷达信号接收模块读取反射回的雷达信号，实现把雷达信号量化成模拟电压信号。

作为优化，所述的所述A/D转换模块采用ADC141S626构成精密模拟信号采集处理电路，模拟电压信号经过A/D转换模块将电压信号转换为处理器可读取的数字信号。

作为优化，所述的CPU模块采用MSP430为中央处理单元，控制雷达发射模块的发射频率，并读取A/D转换模块的数字量雷达信号，把A/D转换模块转换的数字信号与雷达信号特性进行对比计算处理，屏蔽掉非雷达信号，进行信号甄别。

本实用新型的有益效果是：与现有技术相比，本实用新型的具备抗干扰功能的乏燃料水池分体式雷达液位计监测系统，通过在控制设备的雷达发射、接收端口处设置抗电磁干扰模块，可有效屏蔽掉高能量的脉冲信号，有效保护控制设备不受高能脉冲的冲击，另一方面滤除了高能干扰信号，提高了控制设备抗干扰能力，控制设备带有信号甄别功能，通过对比计算量化的数字量脉冲信号与雷达信号的特性，可屏蔽掉非雷达信号特性的干扰信号，通过这样的甄别屏蔽，提高液位测量的准确性。

附图说明

图1为本实用新型乏燃料水池雷达液位计架构图；

图2为本实用新型控制单元内部架构图；

图3为本实用新型抗电磁干扰模块电路图；

图4为本实用新型雷达信号发射模块电路图；

图5为本实用新型雷达信号接收模块电路图；

图6为本实用新型A/D转换模块电路图；

图7为本实用新型CPU模块；

其中，1、现场检测组件，2、同轴电缆，3、控制设备。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

具备抗干扰功能的乏燃料水池分体式雷达液位计监测系统，包括现场测量组件、同轴电缆和设置有抗电磁干扰模块的控制设备，所述现场测量组件安装在乏燃料水池岸边，接收来自同轴电缆的雷达信号，雷达信号在乏池水位处形成反射，反射的雷达信号通过现场测量组件发送至同轴电缆，所述同轴电缆一端连接控制设备，另一端连接现场测量组件，实现现场测量组件和控制设备间的信号传输，所述控制设备发射脉冲雷达信号并传输至同轴电缆，同时接收来自同轴电缆的雷达信号，并记录同一雷达信号发送和接收的时间，最后量化成液位值通过显示模块展示给用户。

所述的控制设备包括抗电磁干扰模块、雷达信号发射模块、雷达信号接收模块、A/D转换模块、CPU模块和显示模块，所述的抗电磁干扰模块分别与雷达信号发射模块和雷达信号接收模块连接。

所述的抗电磁干扰模块包括气体放电管、压敏电阻、瞬态抑制二极管、高速开关二极管和电感器，所述的压敏电阻与气体放电管之间通过电感器相连，所述的瞬态抑制二极管与压敏电阻之间通过电感器相连。

CPU模块采用MSP430为中央处理单元，可控制雷达发射模块的发射频率，又可读取A/D转换模块的数字量雷达信号，把A/D转换数字信号与雷达信号特性进行对比计算处理，屏蔽掉非雷达信号，实现信号甄别。通过量化雷达信号的反射的时差，最终通过CPU模块控制显示模块将液位值表达给用户。

如图1所示实施例中，具备抗干扰功能的乏燃料水池分体式雷达液位计监测系统，整系统由现场测量组件、同轴电缆和控制设备组成，现场测量组件安装在乏燃料水池岸边，接收来自同轴电缆的雷达信号，雷达信号在乏池水位处形成反射，反射的雷达信号通过现场测量组件发送至同轴电缆。同轴电缆一端连接控制设备，另一端连接现场测量组件，实现现场测量组件和控制设备间的信号传输，根据安装环境的不同，同轴电缆的长度也相应的变化，长度在几十米到上百米不等，控制设备发射脉冲雷达信号并传输至同轴电缆，同时接收来自同轴电缆的雷达信号，并记录同一雷达信号发送和接收的时间，最后量化成液位值。

为提高改进乏燃料水池雷达液位计的抗干扰能力，控制设备内部集成有专门设计的抗电磁干扰模块、雷达信号发射模块、雷达信号接收模块、A/D转换模块、CPU模块和显示模块，如图2所示。

实际应用中，电磁干扰模块由气体放电管、压敏电阻、瞬态抑制二极管、高速开关二极管和电感器组成，如图3所示，图中GDT1为气体放电管，作为抗电磁干扰电路的第一级，起泄放雷电瞬时过电流和限制过电压作用，因气体放电管动作灵敏度低。在第二级设置压敏电阻，对电压钳位，压敏电阻与气体放电管之间通过电感器相连，可保证气体放电管动作时间在压敏电阻动作时间之前。第三级设置瞬态抑制二极管，可快速吸收浪涌功率，瞬态抑制二极管与压敏电阻之间通过电感器相连，可保证压敏电阻动作时间在瞬态抑制二极管动作时间之前。第四级设置串联1N4148高速开关二极管，保证最终的雷达通道上的电压信号不超过1.4V。

如图4所示，雷达信号发射模块采用高精度晶振构成定时雷达信号脉冲发射信号，发射信号的频率可通过CPU模块进行微调。

如图5所示，雷达信号接收模块采用BGX50A和电容器构成高精度采样保持电路，所述雷达信号接收模块读取反射回的雷达信号，实现把雷达信号量化成模拟电压信号。采样电路采样时间受CPU模块的控制。

如图6所示，A/D转换模块采用ADC141S626构成精密模拟信号采集处理电路，模拟电压信号经过A/D转换模块将电压信号转换为处理器可读取的数字信号。ADC141S626其内部集成14Bit模数转换模块，转换速率高达250 kSPS，保障模数转换的速度及精度。

如图7所示，CPU模块采用MSP430为中央处理单元，可控制雷达发射模块的发射频率，又可读取A/D转换模块的数字量雷达信号，把A/D转换模块转换的数字信号与雷达信号特性进行对比计算处理，屏蔽掉非雷达信号，实现信号甄别。量化雷达信号的反射的时差为液位值，液位值最终通过CPU模块中的控制显示模块将液位值表达给用户。

相比传统设计，本申请的控制设备内，在雷达收、发接口处设置了4级抗干扰电路。通过4级抗干扰电路对接收的雷达信号进行4级滤波，其次CPU模块对接收的雷达信号与发射信号波形进行对比甄别，屏蔽错误信号，提高液位值量化的正确性，最终提升设备的抗干扰能力。同时，控制设备内都采用军工级电子元件，保障电路的可靠性。

上述具体实施方式仅是本实用新型的具体个案，本实用新型的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本实用新型权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本实用新型的专利保护范围。

Claims (7)

1.具备抗干扰功能的乏燃料水池分体式雷达液位计监测系统，其特征在于：包括现场测量组件、同轴电缆和设置有抗电磁干扰模块的控制设备，所述现场测量组件安装在乏燃料水池岸边，接收来自同轴电缆的雷达信号，雷达信号在乏池水位处形成反射，反射的雷达信号通过现场测量组件发送至同轴电缆，所述同轴电缆一端连接控制设备，另一端连接现场测量组件，实现现场测量组件和控制设备间的信号传输，所述控制设备发射脉冲雷达信号并传输至同轴电缆，同时接收来自同轴电缆的雷达信号，并记录同一雷达信号发送和接收的时间，最后量化成液位值通过显示模块展示给用户。

2.根据权利要求1所述的具备抗干扰功能的乏燃料水池分体式雷达液位计监测系统，其特征在于：所述的控制设备包括抗电磁干扰模块、雷达信号发射模块、雷达信号接收模块、A/D转换模块、CPU模块和显示模块，所述的抗电磁干扰模块分别与雷达信号发射模块和雷达信号接收模块连接。

3.根据权利要求1所述的具备抗干扰功能的乏燃料水池分体式雷达液位计监测系统，其特征在于：所述的抗电磁干扰模块包括气体放电管、压敏电阻、瞬态抑制二极管、高速开关二极管和电感器，所述的压敏电阻与气体放电管之间通过电感器相连，所述的瞬态抑制二极管与压敏电阻之间通过电感器相连。

4.根据权利要求1所述的具备抗干扰功能的乏燃料水池分体式雷达液位计监测系统，其特征在于：所述的雷达信号发射模块采用高精度晶振构成定时雷达信号脉冲发射信号。

5.根据权利要求1所述的具备抗干扰功能的乏燃料水池分体式雷达液位计监测系统，其特征在于：所述的述雷达信号接收模块采用BGX50A和电容器构成高精度采样保持电路，所述雷达信号接收模块读取反射回的雷达信号，实现把雷达信号量化成模拟电压信号。

6.根据权利要求1所述的具备抗干扰功能的乏燃料水池分体式雷达液位计监测系统，其特征在于：所述的所述A/D转换模块采用ADC141S626构成精密模拟信号采集处理电路，模拟电压信号经过A/D转换模块将电压信号转换为处理器可读取的数字信号。

7.根据权利要求1所述的具备抗干扰功能的乏燃料水池分体式雷达液位计监测系统，其特征在于：所述的CPU模块采用MSP430为中央处理单元，控制雷达发射模块的发射频率，并读取A/D转换模块的数字量雷达信号，把A/D转换模块转换的数字信号与雷达信号特性进行对比计算处理，屏蔽掉非雷达信号，进行信号甄别。

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