[發(fā)明專利]一種消除自給能中子探測(cè)器延遲效應(yīng)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310754307.6
• 申請(qǐng)日: 2013-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN103943158A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張清民;許孟軒;賀朝會(huì);嚴(yán)俊;陳宇馳;呂志鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G21C17/108
• 分類號(hào): G21C17/108;G06F19/00
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

1.一種消除自給能中子探測(cè)器延遲效應(yīng)的方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟1：根據(jù)探測(cè)器材料在中子場(chǎng)中的反應(yīng)物理過(guò)程畫出其原理圖；

步驟2：根據(jù)步驟1畫出的反應(yīng)機(jī)制原理圖寫出探測(cè)器單位體積內(nèi)各中間核素?cái)?shù)量N_i(t)關(guān)于中子通量密度φ(t)的動(dòng)態(tài)微分方程組（1），寫出探測(cè)電流I(t)與各中間核素?cái)?shù)量及中子通量密度φ(t)的表達(dá)式（2）；并根據(jù)實(shí)際探測(cè)器刻度數(shù)據(jù)得到探測(cè)器單位體積內(nèi)材料核素的個(gè)數(shù)、探測(cè)器對(duì)中子的瞬時(shí)成分的靈敏度、探測(cè)器單位體積內(nèi)材料核素及各中間核素在中子場(chǎng)中的不同反應(yīng)產(chǎn)生電流的效率參數(shù)；

dN_i(t)/dt＝F_i(N₁(t),....,N_i(t),....N_m(t),φ(t))?????（1）

I(t)＝F(N₁(t),....,N_i(t),....N_m(t),φ(t))?????（2）

式中：i表示第i個(gè)相關(guān)核素；m表示共有m個(gè)相關(guān)核素；t表示時(shí)間；

步驟3：將步驟2中得出的中子通量密度表達(dá)式（2）整理成表達(dá)式（3）的形式，即將中子通量密度表示為探測(cè)電流和各中間核素?cái)?shù)量的關(guān)系，由于電流中緩發(fā)電流都是中間核素衰變產(chǎn)生的，則只要知道各中間核素?cái)?shù)目即可將緩發(fā)電流消除得到能直接反應(yīng)中子通量密度的瞬發(fā)電流的值，將表達(dá)式(3)帶入動(dòng)態(tài)微分方程組（1）中得到探測(cè)器單位體積內(nèi)各中間核素?cái)?shù)量N_i(t)關(guān)于探測(cè)電流I(t)的動(dòng)態(tài)微分方程組（4）；

φ(t)＝G(N₁(t),....,N_i(t),....N_m(t),I(t))?????（3）

dN_i(t)/dt＝G_i(N₁(t),....,N_i(t),....N_m(t),I(t))?????（4）

步驟4：將步驟3中得到的動(dòng)態(tài)微分方程組（4）中的dN_i(t)/dt寫成相鄰采樣點(diǎn)時(shí)間段內(nèi)探測(cè)器單位體積內(nèi)各中間核素的數(shù)量之差除以步長(zhǎng)(N_i(nT_s)-N_i((n-1)T_s))/T_s的形式、N_i(t)寫成N_i((n-1)T_s)的形式、I(t)寫成I((n-1)T_s)的形式，T_s為探測(cè)器電流的取樣時(shí)間間隔，即取樣步長(zhǎng)，n為步數(shù)；得到N_i(nT_s)和N_i((n-1)T_s)的關(guān)系式（5）；

N_i(nT_s)＝G_i(N₁((n-1)T_s),....,N_i((n-1)T_s),....N_m((n-1)T_s),I(nT_s))?????（5）

步驟5：給出探測(cè)器單位體積內(nèi)各中間核素?cái)?shù)量N_i(t)和探測(cè)電流I(t)在時(shí)間t=0時(shí)的初始值N_i(0)和I(0)，當(dāng)停堆時(shí)放入探測(cè)器并啟用或者反應(yīng)堆穩(wěn)定功率運(yùn)行時(shí)突然啟用探測(cè)器時(shí)，N_i(0)=0、I(0)=0；當(dāng)探測(cè)器已經(jīng)啟用一段時(shí)間時(shí)，初始值N_i(0)和I(0)依據(jù)不同狀態(tài)取相應(yīng)值；

步驟6：在實(shí)際測(cè)量中通過(guò)測(cè)量中子探測(cè)器的電流進(jìn)行取樣，得到電流采樣的測(cè)量值I_m(nT_s)；

步驟7：對(duì)電流采樣的測(cè)量值I_m(nT_s)使用改進(jìn)型kalman濾波的自適應(yīng)調(diào)整算法處理，降低噪聲的影響并防止將突變平滑化；

所述的改進(jìn)型kalman濾波的自適應(yīng)調(diào)整算法由濾波和狀態(tài)判斷兩部分組成；

（1）濾波：對(duì)電流采樣的測(cè)量值I_m(nT_s)進(jìn)行kalman濾波處理得到kalman濾波后電流I(nT_s)；

（2）狀態(tài)判斷：判斷反應(yīng)堆系統(tǒng)是否處于突變狀態(tài)來(lái)防止突變電流被kalman濾波系統(tǒng)過(guò)濾掉，其判斷規(guī)則為：

利用kalman濾波后電流I(nT_s)，對(duì)比I_m(nT_s)與I(nT_s)之差的絕對(duì)值，看其是否大于閾值；如果大于閾值，則表示電流信號(hào)出現(xiàn)比較大的波動(dòng)，則判斷反應(yīng)堆內(nèi)中子通量出現(xiàn)了突變，此時(shí)將電流采樣的測(cè)量值I_m(nT_s)賦給輸出電流I_s(nTs)并輸出；如果小于閾值，則表示電流信號(hào)波動(dòng)比較小，則判斷此時(shí)波動(dòng)是由噪聲引起，則直接將kalman濾波后電流I(nTs)的值賦給輸出電流I_s(nTs)并輸出；

步驟8：將步驟7輸出的電流值I_s(nTs)與當(dāng)前步探測(cè)器單位體積內(nèi)各中間核素?cái)?shù)量N_i(nT_s)分別帶入到N_i((n+1)T_s)＝H_i(N₁(nT_s),....,N_i(nT_s),....N_m(nT_s),I_s(nT_s))以及φ(nT_s)＝G(N₁(nT_s),....,N_i(nT_s),....N_m(nT_s),I_s(nT_s))中，得出下一步循環(huán)中探測(cè)器單位體積內(nèi)各中間核素?cái)?shù)量N_i((n+1)T_s)以及當(dāng)前時(shí)間段消除時(shí)間延遲效應(yīng)的中子通量密度φ(nT_s)的瞬時(shí)值；將φ(nT_s)輸出，同時(shí)返回步驟6。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟7所述的閾值取噪聲標(biāo)準(zhǔn)差的三倍。