CN210803616U - 一种核电站堆芯探测器系统测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种核电站堆芯探测器系统测试装置，该测试装置包括绝缘电阻测试模块、信号发生单元、信号采集单元、信号处理单元和上位机；所述信号发生单元用于模拟生成输入信号；所述信号采集单元用于采集所述堆芯信号处理系统对所述输入信号进行处理后的反馈信号，和所述堆芯探测器组件的输出信号，并将所述反馈信号和转换后的输出信号发送至所述信号处理单元；所述信号处理单元用于对所述反馈信号、输出信号和绝缘电阻信号进行分析和处理，并发送至所述上位机进行显示。本实用新型实现对核电站探测器系统的堆芯探测器组件、水位和中子信号处理机柜，进行各项参数的测试，以达到对核电站探测器系统各组件的工作状态进行实时监控的目的。

Description

一种核电站堆芯探测器系统测试装置

技术领域

本实用新型涉及核电站堆芯探测器技术领域，特别涉及一种核电站堆芯探测器系统测试装置。

背景技术

核电站的堆芯探测器系统是核电厂重要的核级仪控系统，通常由堆芯探测器组件和堆芯信号处理系统组成的。其中堆芯探测器组件作为堆芯探测器系统的测量传感器，用于采集核电站堆芯内的水位信号和中子信号；堆芯信号处理系统用于对堆芯探测器组件采集的信号进行处理，分别包括水位信号处理机柜和中子信号处理机柜，分别对采集的水位信号和中子信号进行分析处理。

对于核电站而言，堆芯的中子通量密度、温度以及压力容器水位是非常重要的参数，与核安全息息相关。因此，监测堆芯探测器组件、水位信号处理机柜和中子信号处理机柜的正常运行，也是核电站安全监测的一项重要工作。对此，特别需要提供一套可以对核电站堆芯探测器系统进行性能测试的装置，以实时监测核电站堆芯探测器系统的各个组件的运行状态，做到提前发现与预警，保证核电站的安全运行。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种核电站堆芯探测器系统测试装置，通过模拟生成堆芯探测器系统所需的热电阻、热电偶、电流信号，并提供校验信号，以实现对核电站探测器系统的堆芯探测器组件、水位和中子信号处理机柜，进行各项参数的测试，以达到对核电站探测器系统各组件的工作状态进行实时监控的目的。

本实用新型采用的技术方案为，一种核电站堆芯探测器系统测试装置，该核电站堆芯探测器系统包括堆芯探测器组件和堆芯信号处理系统，该测试装置包括绝缘电阻测试模块、信号发生单元、信号采集单元、信号处理单元和上位机；

所述信号发生单元用于模拟生成输入信号，并发送至所述堆芯信号处理系统进行处理；

所述信号采集单元用于采集所述堆芯信号处理系统对所述输入信号进行处理后的反馈信号，和所述堆芯探测器组件的输出信号，并将所述反馈信号和转换后的输出信号发送至所述信号处理单元；

所述绝缘电阻测试模块用于测试所述堆芯探测器组件的绝缘电阻信号，并发送至所述信号处理单元；

所述信号处理单元用于对所述反馈信号、输出信号和绝缘电阻信号进行分析和处理，并发送至所述上位机进行显示。

由上，一般核电站堆芯探测器系统在正常工作状态下，通过堆芯探测器组件测试堆芯内的水位信号和中子信号，这些水位信号和中子信号通常是热电阻和热电偶信号，通过堆芯信号处理系统将热电阻和热电偶信号进行分析处理，并输出反馈信号。本实用新型所提供的堆芯探测器系统测试装置主要用于配合实现堆芯信号处理系统的功能测试，通过信号发生单元模拟产生堆芯探测器组件在正常工作状态下输出的热电阻、热电偶信号，并发送至堆芯信号处理系统中进行处理，然后通过信号采集单元采集堆芯信号处理系统处理热电阻和热电偶后所反馈的信号以及堆芯探测器组件的输出信号，并通过信号处理单元进行分析处理，并在上位机显示，从而实现对堆芯信号处理系统的周期性测试和功能性测试，同时还通过绝缘电阻测试模块实现对堆芯探测器组件绝缘电阻的测试。

其中，所述信号发生单元包括热电偶信号发生模块和热电阻信号发生模块，分别用于模拟生成所述堆芯探测器组件发出的热电偶和热电阻信号。

优选的，所述热电阻信号发生模块包括依次连接的FPGA芯片、数字电位器，通过FPGA芯片控制数字电位器模拟生成热电阻信号。

优选的，所述热电偶信号发生模块包括依次连接的FPGA芯片、数字电位器、分压电路，通过FPGA芯片控制数字电位器模拟生成热电偶信号。

由上，所述热电偶信号发送模块和热电阻信号发生模块可用于模拟堆芯探测器组件的功能，生成堆芯信号处理系统需要的热电偶信号和热电阻信号，从而测试堆芯信号处理系统中水位信号处理机柜和中子信号处理机柜的性能。

其中，所述信号采集单元包括信号采集模块和信号转换模块；

所述信号采集模块用于采集所述堆芯信号处理系统的反馈信号和堆芯探测器组件的输出信号；

所述信号转换模块用于将所述输出信号转换为电流信号，并传输至所述信号处理单元。

由上，该信号采集单元主要通过信号采集模块采集堆芯信号处理系统反馈的加热电流信号、逻辑电平信号、模拟电流信号和通断信号，以及堆芯探测器组件输出的热电阻和热电偶信号，并通过信号转换模块将热电阻和热电偶信号对应转换成信号处理单元可识别的电流信号，然后结合反馈的信号一起传输至信号处理单元。

其中，所述信号处理单元包括依次连接的I-V转换电路、运算放大器、比较器、数字隔离芯片和FPGA芯片；

所述I-V转换电路用于将所述信号转换模块输出的电流信号转换为电压信号，经过运算放大器的放大之后，与比较器一端的基准电压进行比较并输出PWM波形，由数字隔离芯片进行隔离后，发送至FPGA芯片进行处理。

其中，所述反馈信号包括加热电流信号、逻辑电平信号、模拟电流信号和通断信号。

进一步改进，还包括一便携式机柜，该便携式机柜包含柜体、机箱；

所述机箱上设有通信连接的插件口和线缆转接口；

所述信号发生单元、信号采集单元和信号处理单元对应插接于所述插件口上，并通过线缆转接口插接的线缆与所述堆芯探测器组件、水位信号处理机柜和中子信号处理机柜实现通信连接。

由上，通过将测试装置的各组成模块安装于一便携式机柜上，通过插件和线缆的方式实现该测试装置与堆芯探测器组件、水位信号处理机柜、中子信号处理机柜等的通信连接，有效保护了该测试装置的安全，延长使用寿命。

进一步改进，所述柜体的中部设有推拉式抽屉。

由上，可用于放置键盘鼠标等配件，在使用的时候拉出来，不使用的时候就推进去，节省了大量的空间。

进一步改进，所述柜体的底部设有复数个承重轮。

由上，通过在柜体底部设有多个承重轮，可便于机柜的移动。

附图说明

图1为本实用新型核电站堆芯探测器系统测试装置的原理示意图；

图2为本实用新型热电阻信号发生模块的原理示意图；

图3为本实用新型热电偶信号发生模块的原理示意图；

图4为本实用新型热电阻信号转换模块的原理示意图；

图5为本实用新型热电偶信号转换模块的原理示意图；

图6为本实用新型信号处理单元的原理示意图；

图7为本实用新型核电站堆芯探测器系统测试装置的结构示意图。

具体实施方式

核电站的堆芯探测器系统通常由堆芯探测器组件100和堆芯信号处理系统200组成的。在实际工作中，其中堆芯探测器组件100作为堆芯探测器系统的测量传感器，用于采集核电站堆芯内的水位信号和中子信号；堆芯信号处理系统200用于对堆芯探测器组件100采集的信号进行处理，分别包括水位信号处理机柜210和中子信号处理机柜220，分别对采集的水位信号和中子信号进行分析处理。

下面参照图1～图7对本实用新型所述的核电站堆芯探测器系统测试装置的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，本实用新型提供的核电站堆芯探测器系统测试装置包括信号发生单元300、信号采集单元400、绝缘电阻测试仪500、FPGA处理分析模块600、电源模块700和上位机800；

上述信号发生单元300包括热电偶信号发生模块和热电阻信号发生模块，分别用于模拟生成上述堆芯探测器组件发出的热电偶和热电阻信号，并发送至上述堆芯信号处理系统进行处理。该信号发生单元300起到模拟堆芯探测器组件的功能，产生水位、中子机柜需要测量的热电阻、热电偶信号，模拟不同工况下的水位状态和中子通量情况，模拟产生DCS等上游系统发于堆芯信号处理系统的状态控制指令，从而实现对信号处理系统的测试；

如图2所示，上述热电阻信号发生模块包括依次连接的FPGA芯片和数字电位器，该FPGA芯片通过RJ45TCP/IP协议接收来自上位机的指令，根据指令控制数字电位器，调节其电阻值，使其输出模拟热电阻信号的电阻值；

如图3所示，上述热电偶信号发生模块包括依次连接的FPFA芯片、数字电位器和精准分压电路，该FPGA芯片通过RJ45TCP/IP协议接收来自上位机的指令，根据指令控制数字电位器，调节其电阻值，并通过精准分压电路的调控，使其输出模拟热电偶信号的电动势；

在实际应用中，上述图2、图3的信号发生电路可为一条，通过对FPGA芯片的控制，使其控制对应的元器件模拟生成对应的热电阻信号和热电偶信号。

上述信号采集单元400包括信号采集模块和信号转换模块，该信号采集模块用于采集上述堆芯信号处理系统200对输入的热电阻和热电偶信号进行处理后的反馈信号，和上述堆芯探测器组件100在通电之后的输出信号，并通过信号转换模块将输出信号进行内部转换后结合反馈信号共同发送至上述FPGA处理分析模块600；

上述堆芯信号处理系统200的反馈信号具体为加热电流信号、逻辑电平信号、模拟电流信号和通断信号，上述堆芯探测器组件100在通电之后的输出信号具体为热电阻和热电偶信号；

如图4所示，上述信号转换模块将热电阻信号转换为电流信号时，通过一恒流源输出的电流结合热电阻产生的实际电阻值生成电压信号，并通过运算放大器进行等比例放大(0～5V)，输出至V/I芯片，将电压信号转换为电流信号，该电流信号经过三极管和MOS管外围电路后，输出至FPGA处理分析模块600，该电流信号的输出值在4～20mA之间。

如图5所示，上述信号转换模块将热电偶信号转换为电流信号时，通过一电压抬升电路将热电偶常识的基极电动势进行转换，转换成0V以上的直流电压，然后经过运算放大器等比例放大(0～5V)，输出至V/I芯片，将电压信号转换为电流信号，该电流信号经过三极管和MOS管外围电路后，输出至FPGA处理分析模块600，该电流信号的输出值在4～20mA之间。

如图6所示，上述FPGA处理分析模块600接收信号转换模块输出的电流信号和电平信号等，并进行内部分析处理，并将分析处理的结果上传至上位机进行显示；

具体的，该FPGA处理分析模块600在接收到信号转换模块传输的4～20mA的电流时，可通过内部的I-V转换电路进行电流-电压转换，并通过运算放大器的等比例放大后，输送至比较器与比较器另一端的基准电压进行比较，比较器输出一PWM波形，该PWM波形通过一数字隔离芯片进行隔离之后，即可发送至该FPGA处理分析模块内部的FPGA芯片进行处理，并上传至上位机进行显示。

上述绝缘电阻测试仪500可用于测试堆芯探测器组件100的绝缘电阻信号，并发送至FPGA处理分析模块600。

综上，本实用新型提供的核电站堆芯探测器系统测试装置可实现对堆芯探测器组件、水位信号处理机柜、中子信号处理机柜的各项参数的测试，以保证核电站堆芯探测器系统的正常运行。

如图7所示，本实用新型的另一实施例中，本实用新型提供的核电站堆芯探测器系统测试装置采用了便携式机柜的设计，该便携式机柜包含柜体910、机箱920；

该机箱920上设有通信连接的插件口，信号发生单元、信号采集单元、信号处理单元以及电源模块可分别以插件的形式对应插接于该插件口上，并通过线缆转接口插接的线缆与堆芯探测器组件、水位信号处理机柜和中子信号处理机柜实现通信连接；

上述插件采用L型的一体折弯成形设计，用印制板当承重本体，插到机箱里面，插件到机箱的连接采用背板设计，这样减少了线缆的使用，提高了可靠性；机箱和机柜的连接，机柜和被测对象的连接全部采用航空连接器进行连接，采用了模块化的设计，给生产环节和调试环节都带来了极大的便利；

显示器安装在柜体910的顶部，可以直观的看到采集的数据结果；

上述柜体910的中部还设有推拉式抽屉930，可用于放置键盘鼠标等配件，在使用的时候拉出来，不使用的时候就推进去，节省了大量的空间；

上述柜体910的底部设有多个承重轮，可便于机柜的移动。

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

Claims (10)

1.一种核电站堆芯探测器系统测试装置，该核电站堆芯探测器系统包括堆芯探测器组件和堆芯信号处理系统，其特征在于，该测试装置包括绝缘电阻测试模块、信号发生单元、信号采集单元、信号处理单元和上位机；

所述信号发生单元用于模拟生成输入信号，并发送至所述堆芯信号处理系统进行处理；

所述信号采集单元用于采集所述堆芯信号处理系统对所述输入信号进行处理后的反馈信号，和所述堆芯探测器组件的输出信号，并将所述反馈信号和转换后的输出信号发送至所述信号处理单元；

所述绝缘电阻测试模块用于测试所述堆芯探测器组件的绝缘电阻信号，并发送至所述信号处理单元；

所述信号处理单元用于对所述反馈信号、输出信号和绝缘电阻信号进行分析和处理，并发送至所述上位机进行显示。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述信号发生单元包括热电偶信号发生模块和热电阻信号发生模块，分别用于模拟生成所述堆芯探测器组件发出的热电偶和热电阻信号。

3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述热电阻信号发生模块包括依次连接的FPGA芯片、数字电位器，通过FPGA芯片控制数字电位器模拟生成热电阻信号。

4.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述热电偶信号发生模块包括依次连接的FPGA芯片、数字电位器、分压电路，通过FPGA芯片控制数字电位器模拟生成热电偶信号。

5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述信号采集单元包括信号采集模块、信号转换模块；

所述信号采集模块用于采集所述堆芯信号处理系统的反馈信号和堆芯探测器组件的输出信号；

所述信号转换模块用于将所述输出信号转换为电流信号，并传输至所述信号处理单元。

6.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于，所述信号处理单元包括依次连接的I-V转换电路、运算放大器、比较器、数字隔离芯片和FPGA芯片；

所述I-V转换电路用于将所述信号转换模块输出的电流信号转换为电压信号，经过运算放大器的放大之后，与比较器一端的基准电压进行比较并输出PWM波形，由数字隔离芯片进行隔离后，发送至FPGA芯片进行处理。

7.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述反馈信号包括加热电流信号、逻辑电平信号、模拟电流信号和通断信号。

8.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，还包括一便携式机柜，该便携式机柜包含柜体、机箱；

所述机箱上设有通信连接的插件口和线缆转接口；

所述信号发生单元、信号采集单元和信号处理单元对应插接于所述插件口上，并通过线缆转接口插接的线缆与所述堆芯探测器组件、水位信号处理机柜和中子信号处理机柜对应实现通信连接。

9.根据权利要求8所述的测试装置，其特征在于，所述柜体的中部设有推拉式抽屉。

10.根据权利要求8或9所述的测试装置，其特征在于，所述柜体的底部设有复数个承重轮。

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