一种反应性仪电流离线滤波方法
【技术领域】
[0001]本发明具体涉及一种反应性仪电流离线滤波方法，属于反应性预判滤波法。
【背景技术】
[0002]反应堆功率、反应性的监督与测量依靠堆外探测器，它将进入探测器的中子转化为电流信号，从而推算出堆芯的功率与反应性。
[0003]由于探测器系统不可避免地存在电学噪声，进入堆外探测器的中子数量存在统计涨落，使得反应性仪探测到的电流信号存在明显的噪声。如图1所示，在零功率装置上测量至_电流信号在0到5X10—12A之间变化，由它计算得到的反应性将出现更大幅度的涨落;如图2所示，根据逆动态方程由图1中所示的电流计算出的反应性出现了大幅度的涨落，在某些位置处甚至无法分辨。电流真值越小，受噪声的影响就越大。
[0004]因而，需要对反应性仪直接测量到的电流信号进行滤波处理，以消除噪声对电流真值的影响，得到精确的反应性值。
【发明内容】
[0005]本发明使用离线滤波，对反应性仪记录下的电流信号进行试验后的离线处理。
[0006]具体地，本发明提供一种反应性电流离线滤波方法，所述方法包括居中评价，向前拟合，向后校验三个步骤，同时利用反应性的预先计算结果返回判断电流值的真假，并对其进行加权滤波处理；
[0007]其中，居中评价步骤用于剔除异常点，即对于明显远离正常趋势的数据点直接进行剔除;对数据点的评价是通过两侧的数据对居中的数据进行判断；
[0008]向前拟合步骤利用每一个数据点前面的点进行函数拟合，从而修正该数据点，滤除噪声，将数据点拉回到正确的趋势；
[0009]向后校验步骤对于任何一次上述拟合都根据该数据点后面的点进行判断，以区分出该数据点偏离拟合趋势的原因是噪声还是大的反应性引入。
[0010]进一步地，如上所述的反应性仪电流离线滤波方法，所述居中评价步骤的具体算法如下:
[0011]2点均值，判据:X1-Xp |>3max{ | χι_χΡ |，| x_xP | };
[0012]4点均值，判据:x1-xp I >3max2{ | x厂xP | }, j = 1, ,4 ；
[0013]8点均值，判据:x1-xp I >3max3{ | x厂xP | }, j = 1, ,4 ；
[0014]其中，xp指Xi的平均值，Xi为数据点的真值。
[0015]进一步地，如上所述的反应性仪电流离线滤波方法，所述函数拟合采取基于最小二乘法的分段线性或二次函数拟合，其中分段指的是拟合只采用有限个点。
[0016]进一步地，如上所述的反应性仪电流离线滤波方法，所述有限个点的数目可以根据实际情况而实时改变。
[0017]进一步地，如上所述的反应性仪电流离线滤波方法，所述向后校验步骤的具体判据为:
[0018]max{xj-xo}<0 and Avl>Av2 and Av2>Av3 ；
[0019]或者，
[0020]min{xj-xo}>0 and Avl<Av2 and Av2<Av3；
[0021]其中10为当前需要判断的电流值，1」为10以后的第」个电流值4￥1= (11，12，13)/3，
Av2 = ( X4 , X5 , X6 , X7 ) /4 , Av3 = (χ8,Χ9,Χ1θ)/3;
[0022]如果上述判据的条件达到，则认为XQ点处引入了某一反应性，使反应性曲线发生了拐弯，则分段拟合缩短步长以适应反应性的定向变化，即用更少的电流值进行线性拟合；如果以上条件未满足，则对当前点进行修正并移到下一个点进行判断，否则进一步减少拟合点数，直至以前判断条件失效。
[0023]本发明根据反应性仪系统电流信号的特点和逆动态方程的计算要求，开发出了一套滤波算法和流程，大大降低了噪声对反应性计算和测量的影响，为低电流下的动态刻棒、物理启动实验提供辅助。
【附图说明】
[0024]图1为现有技术中堆外探测器电流信号的噪声示意图。
[0025]图2为现有技术中由堆外探测器电流信号计算的反应性示意图。
[0026]图3为滤波模块在零功率实验装置中进行测试校验后由堆外探测器电流信号计算的反应性示意图。
[0027]图4为启用本发明中开发的滤波功能以后由堆外探测器电流信号计算的反应性示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0029]本发明所开发的离线滤波方法的主要原则是“居中评价，向前拟合，向后校验”，同时利用反应性的预先计算结果返回判断电流值的真假，并对其进行加权滤波处理。
[0030]“居中评价”用于剔除异常点，即对于明显远离正常趋势的数据点直接进行剔除；由于判断“异常”需要用到该点前后两侧的数据，所以对该点的评价是通过两侧的数据对居中的数据进行判断的，因而称之为“居中评价”。具体的实施算法如下:
[0031 ] 2点均值，判据:| x1-xp | >3max{ | χι_χΡ |，| χ-χΡ | }；
[0032]4点均值，判据:x1-xp I >3max2{ | xj_xp | }, j = 1, ,4 ；
[0033]8点均值，判据:x1-xp I >3max3{ | xj_xp | }, j = 1, ,4 ；
[0034]其中，xp指Xi的平均值，Xi为数据点的真值。
[0035]“向前拟合”指对每一个数据点要利用它前面的点进行函数拟合，从而修正该点，起到滤除噪声影响的作用，将数据点尽量拉回到正确的趋势上去。这一点是滤波算法的核心内容。拟合目前采取的是基于最小二乘法的分段线性拟合。其中，分段指的是拟合只采用有限个点，如同对整个数据链实施了分段。
[0036]“向后校验”指对于任何一次拟合都要根据后面的数据点进行判断，以区分出该点偏离拟合趋势的原因是噪声还是大的反应性引入。所述向后校验步骤的具体判据为:
[0037]max{xj-xo}<0 and Avl>Av2 and Av2>Av3 ；
[0038]或者，
[0039]min{xj-xo}>0 and Avl<Av2 and Av2<Av3；
[°04°]其中10为当前需要判断的电流值4为10以后的第]_个电流值，4￥1 = (114243)/3，
Av2 = ( X4 , X5 , X6 , X7 ) /4 , Av3 = (χ8,Χ9,Χ1θ)/3;
[0041]如果上述判据的条件达到，则认为XQ点处引入了某一反应性，使反应性曲线发生了拐弯，则分段拟合缩短步长以适应反应性的定向变化，即用更少的电流值进行线性拟合;如果以上条件未满足，则对当前点进行修正并移到下一个点进行判断，否则进一步减少拟合点数，直至以前判断条件失效。
[0042]此外，实际应用中发现，以上这些平滑处理的手段须同时应用于电流值和反应性；最终平滑的反应性是多次处理、不断调整的结果。良好的滤波效果需要通过不断地调整各个参数，从而获得最符合当前噪声特点的滤波参数系列。
[0043]滤波模块作为反应性仪的实时功能需要在仪器运行过程中对电流值进行在线滤波。该模块程序的编制采用了 Fortran95语言编写，以动态链接库的形式植入反应性仪程序系统。
[0044]为了更灵活地使用滤波功能，程序允许用户手动启停滤波功能，并允许用户实时地改变分段拟合的拟合点数目，以应对不同频域的噪声。
[0045]在动态刻棒实验过程中对在线滤波模块进行了测试，效果良好。尤其在电流值较小时，滤波效果明显，对电流测量和反应性计算的改善非常显著。
[0046]滤波模块在零功率实验装置中进行了测试校验。试验中，零功率装置在+60pcn^P-60pcm之间进行切换，由于电流值较小，噪声的影响很大，以至于无法检测到反应性的准确数据。如图3所示。
[0047]启用本发明中开发的滤波功能以后，对电流噪声进行了有效的滤波，得到的反应性曲线清晰可辨析，除了试验初始阶段和结束阶段以外，可以给出与实验设定值非常吻合的反应性数值。如图4所示。
[0048]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种反应性仪电流离线滤波方法，其特征在于: 所述方法包括居中评价，向前拟合，向后校验三个步骤，同时利用反应性的预先计算结果返回判断电流值的真假，并对其进行加权滤波处理； 其中，居中评价步骤用于剔除异常点，即对于明显远离正常趋势的数据点直接进行剔除;对数据点的评价是通过两侧的数据对居中的数据进行判断； 向前拟合步骤利用每一个数据点前面的点进行函数拟合，从而修正该数据点，滤除噪声，将数据点拉回到正确的趋势； 向后校验步骤对于任何一次上述拟合都根据该数据点后面的点进行判断，以区分出该数据点偏离拟合趋势的原因是噪声还是大的反应性引入。2.如权利要求1所述的反应性仪电流离线滤波方法，其特征在于: 所述居中评价步骤的具体算法如下:2点均值，判据:I x1-xp I >3max{ | χι_χΡ |，| χ-χΡ |}； 4点均值，判据:x1-xP|>3max2{ | x厂xP |}，j = l,…，4; 8点均值，判据:x1-xp |>3max3{ | x厂xP |}，j = l,…，4; 其中，&指^的平均值，^为数据点的真值。3.如权利要求1或2所述的反应性仪电流离线滤波方法，其特征在于: 所述函数拟合采取基于最小二乘法的分段线性或二次函数拟合，其中分段指的是拟合只采用有限个点。4.如权利要求3所述的反应性仪电流离线滤波方法，其特征在于: 所述有限个点的数目可以根据实际情况而实时改变。5.如权利要求1或2所述的反应性仪电流离线滤波方法，其特征在于: 所述向后校验步骤的具体判据为: max{xj-xo}<0 and Avl>Av2 and Av2>Av3 ； 或者， min{xj-xo}>0 and Avl<Av2 and Av2<Av3； 其中10为当前需要判断的电流值七为10以后的第」_个电流值士1 = (11，12^3)/3，八￥2=(X4 , X5 , X6 , X7 ) /4 , Av3 = ( X8 , X9 , ΧΙΟ ) /3 ; 如果上述判据的条件达到，则认为XQ点处引入了某一反应性，使反应性曲线发生了拐弯，则分段拟合缩短步长以适应反应性的定向变化，即用更少的电流值进行线性拟合;如果以上条件未满足，则对当前点进行修正并移到下一个点进行判断，否则进一步减少拟合点数，直至以前判断条件失效。
【专利摘要】本发明涉及一种反应性仪电流离线滤波方法。本发明所开发的离线滤波方法包括居中评价，向前拟合，向后校验三个步骤，同时利用反应性的预先计算结果返回判断电流值的真假，并对其进行加权滤波处理。本发明根据反应性仪系统电流信号的特点和逆动态方程的计算要求，开发出了一套滤波算法和流程，大大降低了噪声对反应性计算和测量的影响，为低电流下的动态刻棒、反应性监督提供辅助。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN105447321
【申请号】CN201510902627
【发明人】霍兴凯, 范振东, 廖泽军, 陈晓亮, 叶国栋, 潘泽飞, 胡赟, 徐李, 代前进, 李文涛
【申请人】中国原子能科学研究院
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月9日