KR830002516B1 - 충동물체 질량 결정 방법 - Google Patents

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웨스팅 하우스 일렉트릭 코오포레이숀
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Abstract

내용 없음.

Description

충동물체 질량 결정 방법
제1도는 본 발명에 따라 샘플을 낙하하고 기준테이터를 제공하는 것에 의해 충격을 의사화하는 평판시험 장치의 개략도.
제2a도 및 제2b도는 제1도의 장치에 샘플로 사용되는 스테인레스강의 측면도.
제3도는 제2a도와 제2b도의 샘플과 같은 5개의 전형적인 샘플에 대해 얻어진 정규화된 주파수 스펙트럼의 도면.
제4도는 1)제2a도와 제2b도에 도시된 바와 같은 샘플을 용기의 외측벽에 강하하는 것에 의한 모의 충돌위치, 내부 충돌위치 및 음향변환기들의 위치가 표시된 가압수형 원자로 용기의 하부를 도시한 도면.
제5도는 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 블록도.
제6a도와 제6b도는 정규화의 전후에 있어 실제 충돌의 주파수 스펙트럼을 도시한 도면.
제7도는 본 발명에 따른 충돌 감시계의 전체 회로도.
제8도는 제7도 회로의 일부분인 시간회로의 상세도.
제9도는 제7도와 제8도의 회로작동을 곡선으로 도시한 도면.
제10도는 예시상황에 있어서의 제7도에 도시된 PROM 장치의 블록도
제11a도, 제11b도 및 제11c도는 제10도의 PROM 장치에 수신되고 비교되는 유효특성을 도시한 도면.
본 발명은 일반적으로 벽으로 둘러싸여진 주위 환경 하에서 벽에 대한 물체의 충돌 예로서, 포물체, 파면 또는 유동편등의 물체의 충돌을 검출하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 충돌물체의 수, 크기 및 성질을 결정하는 방법에 관한 것이다.
더욱 특별하게는 본 발명은 가압수형 원자로의 용기벽에 대한 금속 충돌을 감시하는데 적용되어 1차계 부품들의 파손을 검출하고 관찰하는데 있어 개선책을 제공한다. 통상적으로, 부품의 파손을 조기에 검출할 수 있으며, 금속 파편들로부터 초래될 수도 있는 바와 같은 위험스러운 동작상태의 발생을 방지할 수 있는데, 이같은 금속 파편들은 증기발생기의 입구부 및 원자로용기의 하부에 집중되어 이곳으로부터 1차 냉각재의 정상적인 흐름 상태하에서 1차 냉각재의 흐름 통로를 에워싸는 벽쪽으로 향하게되므로, 보통벽에 대한 금속 파편의 충돌을 검출하기 위해서, 변환기들은 벽상의 각종위치, 즉, 특히 원자로용기의 하부에 있어서 부품의 파손을 조기에 검출할 수 있는 벽상의 각종 위치에 배치된다.
이러한 검출을 위해 음향변환기는 실제의 충돌신호가 인출될 수 있게끔 잡음 및 전기 스파이크를 판별해낼 수 있어서야 하는데, 이는 각종의 방식으로 성취되며, 그 예로서는 미합중국 특허 제 3554012호 및 제 3860481호가 참조된다.
감시계내의 변환기들이 충돌신호를 제공하는데 있어서 어떠한 곳에서 충돌이 있으며, 얼마나 많은 금속파편들이 있고 금속파편의 크기가 어느정도 인지를 알아내는 것이 바람직한데 이와 관련해서 충격신호는 충동력 충돌물체의 형상, 충돌방식 및 변환기로부터 충돌이 일어나는 점까지의 거리에 의해 영향을 받을 수도 있다. 따라서, 이들 모든 요인들은 원자로용기의 벽내측에서 무슨 일이 벌어지고 있는지 관찰하는데 있어서 중요한데 원자로에 관한 과거의 경험은 대단히 빈약하였기 때문에, 조작자들은 원자로내에서 무슨일이 벌어지고 있는지 실제의 충돌신호로부터 추론할 근거를 얻지 못했다.
본 발명의 목적은 종래기술의 결점을 해소할 목적으로 충돌 물체의 질량의 검출하는 신규의 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면 가압수형 원자로의 내측에 있어서 충돌의 중대성을 인식하는 능력이 증진될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예에 의하면, 음향 변환기에 의해 인출된 실제 충돌신호로 부터 충돌물체의 수, 크기 및 성질을 알아내는 방식이 제공될 수 있다.
경험적으로, 음향 변환기에 의해 감시되는 벽의 반대측면으로부터 인출되는 실제의 충돌신호들은 충돌력, 충돌물체의 속도, 크기, 형상 및 경도뿐만 아니라 충돌물체의 질량에 대한 소정의 관계를 갖게됨이 밝혀졌다.
따라서, 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면 양호하게 식별되는 변환기 신호를 기준으로서 제공하는 예정의 실험적 충돌조건을 변환기들로부터 인출되는 실제의 충돌신호와 관련되게끔 설정하는 것에 의해 충돌물체의 질량, 수 및 성질을 식별할 수 있다.
또한, 변환기에 의해 감시되는 충돌신호의 주파수 스펙트럼으로부터 충돌물체를 인식해 낼 수도 있다.
전술한 목적의 견지에서 본 발명은 충돌물체의 충돌에 의해 발생되는 음향신호를 표시하는 전기신호를 인출하여 이 인출된 전기신호를 주파수 스펙트럼신호로 변환해서 이 주파수 스펙트럼 신호를 각기 충돌샘플에 질량을 표시하는 주파수 스펙트럼을 가진 한조의 기준 데이터와 비교하는 것에 의해 한조의 기준데이터로부터 정합 기준데이터를 식별해 내고, 이같이 식별된 정합기준데이터 즉 충돌물체의 질량을 표시하는 정합기준 데이터에 연관된 질량의 표시를 제공하는 방법을 제공한다.
음향변환기로 부터 인출되는 충돌신호가 주파수 스펙트럼으로 표현되는 독특한 특징을 갖는다는 사실을 기초로 해 볼 때, 정해진 무게밑 형태를 갖는 물체에 관하여 미리 설정된 조건하에서 기준용도로서 미지의 충돌물체로 부터의 실제의 충격 신호와 상호관련하는 일련의 충돌신호를 주파수 스펙트럼들의 비교에 의해 발생하는 것에 따라 충돌체를 간접적으로 인식할 수 있게됨이 고려된다.
예상되는 질량 범위내의 질량을 갖는 물체에 의한 가압수형 원자로의 용기내에서의 가능한 충돌을 의사화하는 예정의 실험조건에 따라 설정된 한조의 기준데이터는 원자로용기의 내측에서 발생하는 충돌을 음향변환기에 의해 감시하는 시스템으로부터 인출된 실제 충돌신호의 주파수 스펙트럼과 연관된다. 충돌물체의 질량 결정은 충돌신호의 주파수 스펙트럼과 주파수 스펙트럼들 중의 한 주파수 스펙트럼 또는 질량에 따라 분류되어 충돌물체의 질량을 즉각적으로 알 수 있게하는 예정의 기준데이터와의 상관관계로 부터 행해진다.
이한, 본 발명은 도면을 참조로하여 상세히 설명될 것이다.
제 1 도에는 제 2 도와 제 2 도에 도시된 샘플들의 충돌하에 스펙트럼 데이터를 발생하기 위한 장치가 개략적으로 도시되어있다. 암(AR)에 의해 변환기(TD)에 결합된 파이프(RD)와 일체로된 평판(PT)은 파이프(RD)에 의해 규정된 감지 영역으로 부터 L 거리만큼 떨어진 지점에서 떨어지는 물체로 부터의 충격을 받는데 이 충돌부분에는 원자로에 있어서와의 유사한 충격 조건을 위해 물통(WT)이 배치된다.
제 2a 도와 제 2b 도는 보통 충돌샘플의 형태를 도시한 것으로 이들 샘플은 철판의 표면에 충돌될 부위에 둥근단부를 가진 스테인레스강의 봉으로 되어있다.
기준신호를 발생하는데 필요한 충격모의 실험의 일예를 위해 본 발명에 있어서의 평판(PT) 213×368cm의 면적과 20의 두께를 갖는 강철판으로 되어있고, 파이프(RD)는 직경이 5cm로 되어있다. 파이프(RD)는 평판(PT)의 하측표면에 단단히 접합된다. 감시용 변환기(TD)는 암(AR)에 의해 파이프(RD)에 고착되어 있다.
표 1은 제 2a 도 및 제 2b 도에서와 같이 실험에 사용되는 샘플의 길이와 무게를 나타낸 것이다.
[표 1]
Figure kpo00001
재료 : 304 스테인레스강
평판은 보통 높이 15cm에서 평판의 상측표면상에 반구형의 하단부를 갖는 각종봉을 수직으로 낙하시키는 것에 의해 충격을 받는다. 가속도응답은 제 1 도에 도시된 것과 같이 측정된 변환기의 출력에 연결된 전치증폭기는 신호 조정회로(SC)를 통과한 후, 과도현상 기록기(TC)에 의해 시간프레임 기준신호로 기록되고 오실로스코우프(OS)에 표시되는 신호를 제공한다. 이 신호는 또한 스펙트럼 분시석기(SA)에 의해 주파수 프레임 기준신호로 분석된다. 보통, 과도현상 기록은 비오메이션 8100장치이고, 스펙트럼 분석기는 니콜레트 440장치이다. 과도현상 기록기는 2mS의 인출된 충돌신호의 표시를 제공한다. 스펙트럼 분석기는 주파수 특성을 제공한다. 보통 스펙트럼은 0 내지 20KHz의 범위에 있으며 충돌신호의 처음의 20mS에 근거되었다 다음 표 II는 실험데이터를 보여준다.
충돌부로 부터 변환기까지의 거리는 90cm로 선택된다.
[표 2]
Figure kpo00002
대역 1에 대해 정규화된 데이터는 괄호안에 도시되었다.
제 3 도는 표 II의 결과에 대한 주파수영역을 도시한 것으로서, 이 그래프는 스펙트럼의 0내지 3KHz부분이 모든 충돌에 대해 1의 크기를 가지도록 정규화되었다. 제 3 도에 도시된 바와 같이, 신호내의 저주파수 내용의 상대적인 양은 봉길이 및 질량과 더불어 증가한다.
정해진 형상, 길이 및 무게를 갖는 샘플을 낙하시키는 것에 의해 기준데이터를 설정한 경우, 그 결과의 타당성 즉, 이후에 볼트, 너트, 볼베어링, 렌치 및 심지어는 증기발생기의 튜브 플러그에 관한 시험에 의해 확증되는 결과의 타당성은 실제상황에 관한 보다 확고한 확증에 대해 사용된다. 이들 실험은 수개의 낙하높이 및 다른 값의 L에 대해, 그리고 공기중의 낙하대 물속에서의 낙하에 대해 행해지는데, 이들 실험의 결과에 있어서는 양호한 유사성이 보여진다. 결론적으로, 주파수 스펙트럼은 충돌물체의 형상이나 크기가 어떻든간에 정해진 질량의 충돌물체에 대해서는 타당한 신호특성을 구성한다.
전술한 고려사항은 특정 변환기에 관련하는 벽에 대한 완전한 충돌의 가정하에 해당되는 것이나, 실제로 각종 변화가 원자로 가동으로부터 인출되는 주파수 데이터에 있어 예상된다. 참으로, 많은 구조체가 장애물로서 작용하는데 이들 구조체에 진동에 의해 스펙트럼 특성을 영향을 받는다. 게다가 일반적으로 대부분의 충돌단부에서 발생하지 않고, 오히려 파편의 길이에 따른 여러점에서 일어난다. 그럼에도 불구하고, 수개의 기준을 용기벽에 대한 충돌의 확증에 사용할 수 있다. 즉 적어도 어떤 감지기는 수개의 감지기가 용기의 하부에 사용될 때 신호를 양호하게 수신할 것이다. 또한, 수개의 변환기 위치에서, 짧은 신호상승 시간과 신호 도착시간은 유효정보의 가능성을 강화한다.
상기 고려사항으로 부터, 충돌 스펙트럼에 의해서는 실제적인 충돌 스펙트럼과 기준 데이터로 사용되고 시험판에 충돌하는 봉에 관하여 얻어진 스펙트럼간에 양호한 유사성이 있다는 것이 밝혀질 수 있다. 원자로 용기의 벽에 충돌하는 물체의 질량 특성의 타당성이 입증되면, 조작자는 본 발명에 의해, 특정의 원자로 용기 내측에서의 실제로 충돌 검출에 대한 장래의 사용을 위해 원자로 용기에 대한 기준 데이터를 얻을 수 있다. 동일한 원자로 구조체가 데이터수집 및 충돌검출에 대해 사용되고 동일한 변환기가 충돌 감시게에 사용되는 사실은 모의가 실재에 보다 근점함을 보증한다.
충돌모의는 실험실에서 사용된 다섯개의 동일한 물체 즉 제 2a 도, 제 2b 도에 도시된 것과 같이 113.4 226.3 453.6 680.4 907.2g의 스테인레스 강봉을 하부근처에서 용기의 외측표면에 부딪치게 하는 것에 의해 행해진다. 실험으로 부터 얻어진 데이터는 내부충돌로 인한 후에 검출되는 충격신호와 비교되었다. 이에 대한 입증은 모든 냉각재 펌프의 실제 정지순서의 완료후에 수행되었다. 특정의 충돌이 거의 확실하게 용기의 벽에 대한 것임이 수신된 신호로부터 나타났다. 용기의 하부에 있는 수개의 변환기로 부터 인출된 모든 신호는 짧은 상승시간과 합리적으로 높은 피이크치를 나타냈다. 더우기, 도착 시간의 차들은 각종 변환기와 관련하는 정해진 위치와 일치했다.
제 4 도는 가속도 측정장치의 위치들, 외측으로 부터 벽에 대한 모의 충격치들, 그리고 상기 설명된 내부충돌의 가정된 위치들을 표시하는 심볼에 관한 원자로 용기의 하부를 도시하고 있다. 외부 충돌원에 대한 가속도 측정장치들의 응답은 관심 주파수 범위에서 가정이 합리적이므로, 내부충돌원에 대한 응답과 동일하다고 가정한다.
제각기 113.4, 453.6, 680.4, 907.2g의 질량을 가진 봉의 용기벽에 대한 모의 충돌하에서 채널 752와 753과 같은 2개의 가속도 측정장치를 사용하여 측정을 수행했다. 하기의 표 III은 얻어진 결과를 표시하고 있다.
[표 III]
Figure kpo00003
〔a〕 기록기 눈금의 단위로서 주어진 데이터.
표 III은 각 충돌원으로 부터의 충격신호들 내에 있는 세 주파수 성분에 대한 상대크기를 도시한 것으로, 이들 주파수는 감지기 구조체의 공진을 나타낸다. 이 같은 데이터는 충돌원의 크기가 증대할때, 신호 내에 있는 저주파수 성분의 상대량도 증대함을 나타낸다.
하기의 표 IV는 상기 설명된 내부충돌의 경우에 기록한 것과 같이 2개의 수신채널 752 및 753에 대한 스펙트럼 내의 충돌신호 주파수 성분을 도시한 것이다.
[표 IV]
Figure kpo00004
동시에, 시간과 주파수 영역의 사진들은 외부충돌 물체등과의 비교에 의해 파편들의 크기가 계정되도록 정밀하게 시험된다. 또한 사진은 질적으로 모의사진과 비교된다. 이러한 분석의 실결과에 의하면 파편의 크기가 0.23kg의 강철봉과 거의 동등하다.
상기 고려사항을 기초로 해서 저잡음의 광대역폭 감시시스템은 파편이 직접 위치설정 되고 그의 질량이 결정되게 하는 능력음 갖게끔 설계되어있다. 또한 이같은 감시 시스템에 의하면 원자로 벽의 뒷면에 있는 파편의 수를 검출하고, 파편의 운동을 인식하는 방식이 제공된다.
제 5 도의 블록도는 가압수형 원자로 용기의 1차계 순환로에서 검출된 파편에 대한 질량을 전기적으로 양자화하는데 사용될 수 있다. 제 5 도의 회로는 용기의 벽에 위치된 음향변환기로 부터 선(2)상에 인출되는 충돌신호의 주파수의 특성을 처리한다. 이같은 충돌신호의 주파수 특성은 선 (2), (4)상의 신호가 실제의 충격신호로서 잡음 또는 다른 무관한 형태의 신호가 아님을 확인하는 회로에 의해 선(8)상에서 게이트될때마다 주파수 스펙트럼 발생기(3)로부터 취출되는 주파수 스펙트럼에 의해 얻어진다. 상기 확인회로는 선(4)상에서 인출신호가 예연부를 갖는지, 또한 제 2 회로(6)에 의해 인출신호가 충분한 시간동안 최대의 레벨보다 높아 잡음외의 신호를 의미하는지를 결정하는 상승시간 검출기(5)를 포함한다. 만일 이러한 두 조건이 시간과 타이머에 의해 규정되는 기간내에서 계속적으로 설정되면, 논리회로(7)는 실제충격에 대해 긍정을 표하는 논리상태를 선(8)상에 발생할 것이다. 이 결과, 주파수 스펙트럼 발생기(3)는 선(9)상에 유효한 특성을 출력할 것이다. 충돌신호에 대응하는 주파수 스펙트럼이 충돌에너지에 의해 영향을 받으므로, 어떤 다른 신호특성의 처리용도로, 기준설정이 언제나 단일의 에너지레벨이 있을수 있도록 각종 주파수 대역의 레벨들을 정규화하는 것이 바람직한데 이것은 주파수 특성 노밀라이저(10)에 의해 달성된다.
제 5 도의 회로는 또한 제 1 도 내지 제 4 도를 참고하여 앞에서 설명한 과정과 시험에 따라 각종 질량에 대해 얻어진 일련의 주파수 스펙트럼을 포함하는 ROM을 구비한다.
제 1 도 내지 제 4 도 및 표 I, II, III에 관해 진술했듯이, 3개의 주파수(예로서, 선택되어 도시된 바와같이, 즉, 113.4g, 226.8g, 453.6g, 및 680.4g 및 907.2g 의 샘플링된 질량에 각각에 대해 2.86KHz, 10.7KHz 및 15.7KHz)에 대응하는 기준 데이터가 제 5 도의 ROM(13)에 기억된다.
제 6a 도에는 설명을 목적으로 W, X, Y, Z 크기의 주파수 스펙트럼에로서 소정의 샘플에 대해 충돌신호로 부터 얻어지는 주파수 스펙트럼들이 도시된다. 비교의 목적하에 이들 크기의 스펙트럼들을 정규화하기 위해서는 제 6b 도를 참고 해볼때 만일 A=W+X+Y+Z이면 이들 크기를 A로 나눈다. 4개의 2진 부호값들은 각 샘플값 또는 질량에 대해
Figure kpo00005
를 나타내는 ROM에 기억된다. 제 6b 도에 도시되고 선(11)상에 취출되는, 예로서 선(2)상의 충돌신호에 대해 정규화된 특성과 같은 네개의 정규화된 크기의 특정 조합에 대해 상기 기준 질량들중의 하나를 비교기(12)에서 관련시키는 것에 의해, 충돌물체의 질량은 선상에서 식별된다. 따라서 비교기(12)는 선(14)상의 조합들중에서 어떤 것이 선(11)상의 조합과 정확히 하는가를 인식하는데, 이것이 이루어지면 선(15)상에서 대응질량이 직접 얻어진다. 달리말해서 질량정보는 충돌 데이터의 주파수 특성을 처리하는 것에 의해 얻어진다. 충돌신호는 시간영역에서 주파수 영역으로 변환된다. 정규화된 주파수 특성의 데이터는 각종 주파수 대역이나 이산주파수와 관련되는 질량 정보를 기억하는 ROM으로 부터의 기준 데이터와 비교된다. 질량 결정 장치는 순차적으로 기억데이터를 판독하고 동작지표를 계산하는데 이것은 계산의 일예는 다음과 같다.
Figure kpo00006
여기서
Figure kpo00007
는 ROM부터의 기준주파수 성분의 크기이고,
Figure kpo00008
은 충돌신호의 정규화된 주파수 성분의 크기이다. 동작지표의 최소치가 결정되고 동작지표의 최소치를 산출하는 기준데이와 연관되는 질량은 히스토그램 (histogram)표 시장치에 나타난다. 표시장치는 질량 평가값때 처리된 충격신호의 수에 대한 보를 제공하는데 이것에 의해 파편질량의 최적평가치가 결정될 수 있다. 충돌파편에 의해 일어난 선(2)의 충돌 가속시간신호는 주파수 스펙트럼 발생기(3)와 관련 검출기(5), (6)내로 입력된다. 검출기(5), (6)는 입력신호를 허용 또는 거절하는 지를 표시하는 논리신호를 제공한다. 유효하게되기 위해서는 입력신호는 2개의 기준근거에 정합되어야 한다. 즉 파편을 검지하는 변환기 근처의 경계표면에 대한 충돌을 표시하는 날카로운 상승시간을 가저야 하며, 또한 전기 과도현상이 아니라 파편을 표시하는 충분한 지연시간을 가져야 한다. 이것은 상승시간 판별기(5)와 전기 잡음 판별기(6)의 출력음AND논리로 취하는 것에 의해 달성된다.
신호가 일단 유효한 것으로 받아들여지면 주파수 특성 발생기는 선(9)에 필요한 신호 데이타를 출력하기 위해 게이트 된다. 시간 영역 신호는 주파수 영역신호로 변환된다. 신호처리는 주파수 스펙트럼 분석기, 아날로그 또는 디지탈 대역통과필터, 혹은 고속 푸리에 급수 변환 프로그램에 따른 데이터를 처리하는 컴퓨터에 의해 달성된다.
두 특성을 비교하기 위해 발생기(3)로 부터의 주파수 특성은 각종 주파수 대역의 비 및 기준주파수에 대한 이산주파수들의 비를 찾아 내는 것에 의해 정규화되며, 이 정규화된 주파수 특성은 비교기 질량 결정장치에 기억된다. 신호를 정규화하는 다른 방법은 제 6b 도에서와 같이, 출력된 레벨의 합 A를 취하고, 공동분모A를 사용한다. ROM(13)으로부터의 기준주파수 또는 관련 질량주파수는 동작지표의 계산에 의해 질량 결정장치내의 정규화된 주파수 데이터와 비교된다. 그러한 계산의 일례는 다음과 같다.
Figure kpo00009
여기서
Figure kpo00010
는 ROM으로 출력되는 기준 주파수이고,
Figure kpo00011
은 정규화된 입력주파수 대역 또는 이산주파수이다. 동작지표의 값이 최소 가되면,
Figure kpo00012
와 연관된 질량값은 그때 표시되고 히스토그램 표시장치에 의해 확인된다 충돌데이터의 순서는 파편의 질량결정이 요구된 신뢰도를 가지도록 충분한 시간이 경과할 때까지 계속된다 표시장치는 LED표시기 또는 챠트 기록기 프린터로 구성될 수도 있다.
제 7 도에는 제 5 도의 블록도가 이중 임계치 검출기(21)와 연관될 시간 제어기(22)에 의해 각각 제어되는 N개의 주파수 대역 채널을 포함하게끔 도시되었다. 모든 채널은 제 5 도의 선(11)에 대한것과 같이 병렬의 선들(49)에 2진입력 2신호들을 제공하는 작용을하여, 이들 입력신호들은 제 5 도의 블록(12)와 (13)의 기능을 조합하는 PROM에 대해 입력 어드레스로 사용되는 2진 형태의 N개의 이산크기를 나타낸다. 모든 주파수 채널이 제 7 도의 채널(1)과 (N)과 유사한 반면에 이중 임계치 검출기(21)와 시간제어기(22) 자체는 제 8 도에 상세히 나타난다. 제 9 도에는 제 7 도와 제 8 도에 도시된 회로요소의 동작타이밍을 설명하는 다수의 곡선이 도시된다.
제 7 도를 다시 고려하면, 가압수형 원자로의 벽(바람직하게는 하부에)부착된 변환기(T1)은 벽을 통하는 어떤 음향전파뿐만 아니라 모든 종류의 진동, 특히 충돌에 의한 진동에 응동한다. 따라서 선(2)에서 변환기(T1)는 단순한 배경잡음일 수도 있는 그러나 또한 실제충돌일 수도 있는 신호를 연속적으로 출력한다.
제 9 도의 곡선(a)은 선(2)상에 보통 나타나는 바와같이 근사화된 계속적인 신호를 도시한다. A에서 B까지와 C에서 D까지 신호 신호부분은 E에서 가끔 스파이크를 갖는 서로 다른 레벨의 잡음 이며, B에서 C까지의 신호는 연속적인 피이크치들을 조합하고 전체의 지속 시간을 나내타내는 유일한 특성을 나타낸다 이것은 이중 임계치 검출기(21)과 시간 제어기(22)가 PROM 소자(50)로 부터 취출된 데이터(52)가 선(25)에 의해 래치(52)에서 래칭될 수 있게끔 인식하게되는 특성이다. 제 9 도의 곡선(b)은 근사화실 된제 충돌 신호, 예를들면, 곡선(a)의 신호부분 BC와 비슷한것을 나타낸다. 선(2)상의 취출된 신호는 스펙트럼의 관심 주파수와의 정합을 위해 각각 선정된 대역통과필터(31)를 갖는 N개의 채널에 병렬로 공급된다.
따라서 채널 1에서 N은 앞에 설명된 표 II에서 대역 1 내지 5와 같을 수 있다. 선(39)상의 대역통과필터(31)의 출력신호는 제 6a 도에 있는 W, X, Y 혹은 Z와 같은 특정 주파수에 대해 에너지 표시 신호를 제공하기 위해 체배기(32)에 의해 제곱화된다. 선(40)상의 에너지신호는 합산기(34)의 한 입력에 인가되고 반면에 선(41)에 의해 저 주파수부분, 예를들어, 곡선(a)신호의 배경 잡음은 저역통과 필터(33)을 경유하여 추출된다. 반전기(I)에 의한 반전 후, 인출신호는 합산기(34)에 의해 선(40)의 신호로 부터 감산된다. 그러므로 출력 및 선(43)에서, 충돌신호는 배경성분과 무관하다. 선(27)에 의해 게이트되고 시간 제어기로부터 선(26)에 의해 게이트되는 적분기(35)는 선(44)에 제 6a 도의 W, X, Y, 혹은 Z의 등가치를 제공한다. 선(45)을 경유하여, 매 채널에 있어서 선(44)의 신호 제 6a 도의 W+X+Y+Z=A의 등가치를 발생하기 위해 합산기(46)에 입력된다. 출력(47)은 제 6b 도는 W/A, X/A, Y/A 혹은 Z/A의 등가치, 예를들어, 정규화된 주파수 크기를 제공하기 위해 분주기 36에 의해, 각 채널에서 선(44)의 신호와 합성된다. 설명을 목적으로, 제 6a 도에서, W=2, X=3, Y=5, Z=4로 하면 A=14이다. 분주기(36)에 의해 발생된 정규화 주파수의 크기는 선(48)에 나타난다. A/D 변환기(38)는 상기 아날로그 크기를 PROM장치에 입력되는 디지탈 신호로 변환한다. 라인(51)의 PROM출력은 특정의 협조하에 대응하는 질량값, 예를들면, 선(49)에서 스펙트럼 신호를 특성화하는 크기의 이산열을 표시하는 디지탈신호이다.
선(2)의 신호가 실제의 충돌신호이면, 유효한 출력을 인식하는 선(25)상의 게이트신호에 의해 래치장치(52)가 선(51)의 출력 데이터를 배치하게 된다. 동시에, 선(53)에 의해 컴퓨터(도시안됨)는 변환기(T1)와 관련하여 새로운 유효한 데이터가 디지탈척리에 유용함을 알게된다.
PROM장치(50)의 작동은 다음과 같은 예로서 설명될 것이다. 간단히 하기위해, 단지 2게의 채널만이 선(2)의 충돌신호의 유효한 특성을 인출하는데 필요하다고 가정한다. 이 경우 제 7 도에서 N=2이고 2개의 주파수 대역 f1과 f2에 대응하는 다만 2개의 채널이 존재한다. 2개의 2진 비트가 레벨(X혹은Y)신호를 표시하기 위해 채널마다 사용된다고 또한 가정한다. 부가적으로, 3개의 출력비트가 PROM(54)에 대해 예를들어 제 7 도의 선(51)에 대해 기억된 레이터 기준신호의 식별로부터 유래되는 질량값을 충돌신호와 더불어 나타내기 위해 된다고 가정한다. 따라서 PROM(2)은 주파수 f1에 대해 입력 A2, A2를, 주파수 f2에 대해 입력 A1, A0를 갖는 반면에 Q0내지 Q2는 제 10 도에 도시 것같이 PROM의 출력으로 된다.
PROM에 기억된 기준데이터는 다음표에 의한 것이라고 또한 가정된다.
Figure kpo00013
따라서, 907.2g 질량에 대해 실험은 충돌특성이 X/A=1/4과 Y/A=3/4의 조합이고,
Figure kpo00014
와 Y/A=2/4의 조합은 1814.4의 질량에 대한 것이고, X/A=3/4와 Y/A=1/4의 조합은 2721.6의 질량에 대한 것임을 나타낸다.
입력 A0내지 A2, 즉 16에 대해 선(49)상에서의 가능한 모든 조합으부로터 어떤 것은 한 샘플 특성의 전화상과 정합하고, 어떤것은 비교적 접근하며 다른 것들은 조금도 나타나지 않을 것이다. 다음은 PROM(50)에 기억된 데이터에 대한 예를들면, 입력 A0내지 A3과 출력 Q0내지 Q2간의 관계에 대한 유효진리표이다.
프로그램
Figure kpo00015
제 11a 도, 제 11b 도, 제 11c 도를 참고하면, 상기 진리표는 동일하거나 기준질량과 입력조합 A0내지 A3간에 적어도 밀접한 유사성을 나타낸다.
따라서, 907.2g의 질량에 대해 AB, AD 및 CD 는 진리표 선(7), (8)및 (12)에서 나타난것 같이, 두 대역(f1, f2)의 상대레벨(1/4, 3/4)을 나타내개끔 비교될 수 있게 고려된다. 1814.4g의 질량에 대해, 레벨은
Figure kpo00016
와 같고, AB와 CD의 레벨은 양쪽을 표현하기에 충분할 정도로 근접하여 2721.6g에 대해서는(적주파수의 더 높은 레벨), 선(10), (14)및 (15)가 비교할 수 있는 특성으로 고려된다. 모든 다른 가능한 조합은 어떤 유효한 질량도 검출되지 않았다는 것을 표시하도록 영(0)의 값이 주어진다. 이것은 예를들면, 주파수 대역의 한 대역에 대행 영(0)레벨을 나타내는 모든 조함의 경우이다. 이것은, 최대레벨(11)이 제11b도에 의해 도시된 상황을 표시하지 않으므로 선(16)의 경우이다.
제 8 도를 참고하면, 이중 임계치 검출기(21)와 시간 제어기(22)의 조합된 기능은 곡선(a)이 변환기로부터 선(4)에 계속적으로 수신되는 실제신호이고 곡선(b)이 배경잡음과 무관한 충돌신호의 경우 제 9 도의 곡선에 대한 기준으로서 고려될 것이다. 이중 임계치 검출기는 제 1 임계치에 대한 비교기(61)와 제 2 임계치에 대한 비교기(62)를 포함한다. 제 1 및 제 2 임계치는 제 9 도에 곡선(b)로 도시되었다. 제 1 임계치는 충돌신호곡선의 3개의 피이크치들과 교차하고, 반면에 제 2및 더 높은 임계치는 가장 높은 제일의 피이크치만과 교차한다. 단안정 바이브레이터(63)과 (64)는 비교기 (61), (62)의 라인(93) 및 (94)의 출력과 관련된다. 곡선(c) 및 (d)로 도시된것 같이, 교차점은 비교기(61)및 (62)에 의해 검출되고, 펄스들은 선(93)(94)에 발생되는데, 곡선(c)에 대해서는 3개의 펄스 곡선(d)에 대해서는 하나의 펄스가 발생된다. 단안정 바이브레이터(63)는 선(95)에 발생된 일정한 펄스의 후연부의 발생이전에 있어, 출력된 펄스가 시간적으로 종료기전에 2배의 길이가 되도록 다시 트리거될 수 있다. 선(95)에 출력된 전 출력펄프는 곡선(e)으로 도시되어 있다. 곡선(f)은 회로(64)의 시정수로 규정되는 후연부를 가진 곡선(d)의 펄프에 의해 트리거된 펄프를 도시한 것이다. 시간 충돌신호를 식별하기 위해, 제 1 피이크의 고속상술시간과 피이크의 전연속기간이 측정되어져야한다. 회로(63)의 출력에 있는 단안정 바아브레이터(66)는 곡선(h)으로 도시된 신호를 발생하며, 최소의 지속시간을 설정한다. 플립 플릅(68)은 곡선(e)이 선정된 시간동안 고상태에 있다는 표시를 선(99)를 통해 그의 데이터 입력에서 수신한다. 플립-플롭(68)은 회로(66)의 신호에 의해, 즉 선(103)을 통해 클록된다. 이 결과, 곡선(i)로 도시된 것같이, 플립-플롭(68)은 회로(66)이 저상태로 될 때 회로(63)가 여전히 고상태, 예로서 충돌신호가 아직 지속하는 것을 인식하게끔 세트된다. 플립-플롭(68)의 출력은 세트시 AND게이트(110)에 이르는 선(109)에 긍정의 논리를 나타낸다. 플립-플롭프(69)은 고속 상승조건을 식별하기 위해 사용된다. 이런 효과에 대해 제 2 임계치 단안정 바이브레이터(764)로 부터 출력되는 선(96)상의 신호(곡선 f)는 플립-플롭(69)의 데이터 입력에 인가된다. 동시에, 제 1 임계치 단안정 바이브레이터(63)로 부터의 선(95), (101)상의 출력은 플립-플롭(69)를 클록하는데 사용되는 곡선이 발생되게끔 단시간의 단안정 바이브레이터(63)에 인가된다. 이 결과, 곡선(j)로 도시된 것 같이, 플립-플롭프(69)은 세트되고 긍정의 논리신호가 고속상승 조건이 충족된 것을 표시하기 위해AND게이트(110)에 이르는 선(70)에 인가된다. 회로(63)의 출력의 역에 대해선(95), (98)에 의해 응동하는 단안정 바이브레이터(65)는 곡선(e)펄스의 하강을 수반하는 곡선(k)의 홀드시간은 도입한다. 동시에 회로(65)의 홀드시간은 선(72)를 통하여 AND게이트(110)에 인가된다. 그러므로, 선(114)에서 홀드신호 및 2개의 세트 플립-플롭은 유효한 충돌신호가 수신되고, 예상되는 최소의 지속기간이 완료된것을 게이트(110)에 설정한다.
회로(63)과 (65)의 출력은 여러채널 (제 7 도)에 대해 선(26)을 경유하여 적분기(35)를 리세트하기 위해 NOR게이트(73)의 입력으로 사용된다. 선(1056)와 (106)을 통하는 단안정펄스의 단일안정성 하강은 두개의 플립-플롭을 리세트 한다.
AND게이트(74)는 회로(65)의 홀드시간이 선(117)과(27)에 의해 제 7 도의 각 채널에 대해 선(2)에 도래하는 어떤 신호의 적분을 개시하도록 순서적으로 발생된 후 회로(63)의 펄스의 개시에 응동한다.
제 8 도에 도시된것 같이 AND게이트(110)로 부터의 선(114)은 유효한 충돌신호가 변환기(T1)에 의해 수신된 것을 표시하는데, 이때, 2개의 플립-플롭(68), (79)은 선(109)와 (70)의 레벨은 상승된다. 이런 논리 결과는 제 8 도에 있는 (Tm)과 같은 다른 변환기에 대해 다른쌍의 플립 플롭과 관련되는 동종의 AND게이트와 조합된다. (113)에서의 유효신호는 AND게이트(111)를 제어하기 위해 (114)의 유효신호와 조합된다. 이 결과, 충돌조건은 2개의 변환기(T1)과 (Tm)에 대해 선(119)상에서 유효한 것으로 인식된다. 유사하게, 각종 변화기의 응답은 모두가 실제의 충응답되었는지를 확인하기 위해 비교될 수 있다. 만약 그런 경우이면, 지연회로(112)이후 선(25)상의 명령신호는 PROM(50)의 출력데이터를 데치하고, 선(53:제 7 도에 의해 컴퓨터 척리를 명령하기 위해 AND게이트(111)에 의해 발생된다. 회로(65)으로부터 발생되어 선(72)에 의해 AND게이트(110)에 제 3의 입력으로서 인가되는 홀드조건이 변환기(제 8 도에서 T1)의 한 AND게이트(110)와 관련하여 유일하게 사용될 필요가 있는데, 이것은 유효 조건이 모든 변환기에 대해 공통이기 때문이다.

Claims (1)

  1. 충돌물체의 질량을 검출하기 위해, 충돌물체의 충돌에 의해 발생되는 음향신호를 표현하는 전기신호를 인출하는 단계를 포함하는 충돌 물체질량 결정방법에 있어서, 상기 인출된 전기신호를 주파수 스펙트럼신호로 변환하는 단계와, 상기 주파수 스펙트럼 신호를 제각기 충돌샘플의 질량을 나타내는 주파수 스펙트럼을 갖는 한조의 기준 데이터들과 비교하여 이들 한조의 기준 데이터들로부터 정합하는 기준데이터를 식별하는 단계와, 충돌물체의 질량을 나타내는 상기 정합 기준데이터와 관련된 질량의 표시를 제공하는 단계를 특징으로 하는 충돌물체질량 결정방법.
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