[發(fā)明專利]一種具有網(wǎng)絡(luò)通信能力的脈沖波形測量裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710992997.7
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107785085A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 包超;青先國;朱宏亮;高志宇;羅庭芳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院
• 主分類號: G21C17/00
• 分類號: G21C17/00;G08C19/00
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙)51220
• 代理人: 郭受剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及反應(yīng)堆在線核儀表、在線反應(yīng)堆核數(shù)據(jù)測量領(lǐng)域，具體地，涉及一種具有網(wǎng)絡(luò)通信能力的脈沖波形測量裝置。

背景技術(shù)

脈沖堆是采用鈾氫鋯燃料元件，具有很大的瞬發(fā)負(fù)溫度系數(shù)的核反應(yīng)堆，其可以在低功率水平下將脈沖控制棒高速彈出堆芯，向堆芯引入很大的正反應(yīng)性使反應(yīng)堆達(dá)到瞬發(fā)臨界。此時(shí)瞬發(fā)負(fù)溫度系數(shù)使反應(yīng)性減小，堆功率達(dá)到一定峰值后急劇下降，從而形成一個(gè)脈沖峰。整個(gè)脈沖發(fā)生在幾十毫秒的時(shí)間間隔內(nèi)。脈沖波形直接反應(yīng)了反應(yīng)堆的脈沖特性，為脈沖堆的安全運(yùn)行、設(shè)計(jì)改進(jìn)和性能研究提供了重要的數(shù)據(jù)。

脈沖波形測量裝置是測量反應(yīng)堆脈沖波形及脈沖參數(shù)的唯一儀表。脈沖波形測量是一項(xiàng)難度較大的技術(shù)，因脈沖過程最短只有幾個(gè)毫秒，要求脈沖波形測量裝置對應(yīng)量程的響應(yīng)時(shí)間達(dá)到微秒量級；同時(shí)在極短的脈沖過程中需要對多個(gè)參數(shù)進(jìn)行采樣和數(shù)據(jù)處理，要求脈沖波形測量裝置具有高采樣率和數(shù)據(jù)處理能力。

脈沖波形測量裝置是一種專用測量儀表，傳統(tǒng)的脈沖波形測量裝置有的是利用示波器等儀器臨時(shí)配接而成，有的是以工控機(jī)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了專用放大單元和數(shù)據(jù)處理單元。但這些儀表都是獨(dú)立試驗(yàn)設(shè)備，不具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，無法將試驗(yàn)結(jié)果存儲(chǔ)并通過網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上，即傳統(tǒng)的脈沖波形測量裝置無法連接到分布式網(wǎng)絡(luò)上成為系統(tǒng)服務(wù)器的一個(gè)子設(shè)備，只能孤立地完成脈沖波形測量功能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種具有網(wǎng)絡(luò)通信能力的脈沖波形測量裝置，解決了傳統(tǒng)的脈沖波形測量裝置不具有網(wǎng)絡(luò)通信能力的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了本申請中的脈沖波形測量裝置能夠與反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的技術(shù)效果。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本申請?zhí)峁┝艘环N具有網(wǎng)絡(luò)通信能力的脈沖波形測量裝置，所述裝置包括：

正負(fù)高壓模塊，用于對探測器施加正負(fù)高壓，作用和目的即對探測器供給高壓，使得探測器正常工作；

測量放大電路，用于將探測器采集的電流信號進(jìn)行放大，并轉(zhuǎn)換成模擬量電壓信號；

采樣和處理模塊，用于將模擬量電壓信號和起始信號處理，包括：計(jì)算出相應(yīng)的脈沖參數(shù)，存儲(chǔ)脈沖波形數(shù)據(jù)；

通信模塊，用于將脈沖參數(shù)和脈沖波形數(shù)據(jù)傳輸至通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)服務(wù)器。

進(jìn)一步的，通信模塊能夠采用CAN通信方式和以太網(wǎng)通信方式。

進(jìn)一步的，所述裝置能夠分檔測量10^-9A至3×10^-3A范圍內(nèi)的脈沖電流波形，測量脈沖的最小寬度小于10ms，且該裝置的采樣頻率達(dá)到100kHz。通過設(shè)置不同量程檔，每檔采用不同阻值的放大電阻，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)量程范圍內(nèi)脈沖電流的測量。采用高采樣率的采樣處理程序，使得采樣頻率達(dá)到100kHz。

進(jìn)一步的，當(dāng)脈沖的峰功率超過設(shè)定值時(shí)，測量裝置能夠通過通信模塊向反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)提供停堆保護(hù)初始信號。

進(jìn)一步的，脈沖波形測量裝置通過測量探測器電流信號，計(jì)算出各種脈沖參數(shù)，包括：脈沖峰功率n_p計(jì)算，通過排序法對整個(gè)脈沖波形進(jìn)行順序搜索，找出最大值即為n_p；

脈沖峰半高寬τ計(jì)算，通過搜索前后兩個(gè)n_p/2點(diǎn)，將該兩點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)刻相減即得到τ；

脈沖總積分能量E_sum計(jì)算，將整個(gè)脈沖波形對時(shí)間進(jìn)行數(shù)值積分，即對整個(gè)脈沖波形進(jìn)行求和得到E_sum；

脈沖瞬發(fā)積分能量E計(jì)算，脈沖總積分能量E_sum包含引入反應(yīng)性產(chǎn)生的瞬發(fā)功率和緩發(fā)中子產(chǎn)生的溢出功率兩者積分之和，瞬發(fā)積分能量E與控制棒在堆頂停留時(shí)間有關(guān)，瞬發(fā)積分能量由此公式計(jì)算：E＝1.135n_p·τ；

反應(yīng)堆最小周期T計(jì)算，反應(yīng)堆最小周期由此公式計(jì)算：T＝0.284τ；

初始反應(yīng)性ρ0計(jì)算，在計(jì)算出反應(yīng)堆最小周期后，初始反應(yīng)性由此公式計(jì)算：

其中l(wèi)：瞬發(fā)中子壽命，T：反應(yīng)堆最小周期，β：有效緩發(fā)中子份額。

進(jìn)一步的，脈沖波形測量裝置的以太網(wǎng)通訊方式為基于TCP/IP上的Modbus報(bào)文傳輸協(xié)議，脈沖波形測量裝置作為客戶機(jī)，反應(yīng)堆通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器作為服務(wù)器，當(dāng)脈沖波形測量裝置完成一次測量后，即向服務(wù)器發(fā)出發(fā)送數(shù)據(jù)請求，服務(wù)器接收該請求后發(fā)出響應(yīng)報(bào)文，客戶機(jī)接收響應(yīng)報(bào)文后將測量及計(jì)算結(jié)果分批次發(fā)送給服務(wù)器，從而完成一次數(shù)據(jù)傳輸。

本申請?zhí)峁┑囊粋€(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn)：