一种便携式中子检测装置的制作方法

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一种便携式中子检测装置的制造方法

本发明涉及核电安全测量技术领域,尤其涉及一种便携式中子检测装置。



背景技术:

堆外核测量仪表系统(RPN)用分布于核电站反应堆压力容器外的一系列中子探测器来连续监测反应堆功率、功率变化率和功率的轴向分布,它主要由中子探测器和核仪表设备构成,是直接关系到反应堆安全的重要系统之一。

由于堆外核测量仪表系统处理的信号极其微弱,所以整个系统的设备抗干扰及防护性要求较高。而且,堆外核测量仪表系统RPN中各探测器、电缆、接插件到仪表设备的布置极其复杂,往往在正常运行或机组大修过程中,会出现一些异常故障,甚至于造成跳堆,严重影响机组的安全稳定运行。由此可见,故障处理的正确性和及时性将对核电站的安全性及经济性造成重大影响。

综上,堆外核测量仪表系统的在线故障检测能够为核电站的安全运行提供有力保障,但是现有的检测设备只能在实验室条件下对探测器的功能进行单一检测,并不能实现在线检测,而且检测设备的便携性较低,无法满足快速响应的要求。



技术实现要素:

本发明实施例所要解决的技术问题在于,提供一种便携式中子检测装置,能够实现堆外核测量仪表系统的在线多种故障检测,具有易便携、多功能检测且检测响应时间快等优点。

为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种便携式中子检测装置,用于检测待测堆外核测量仪表系统RPN,所述待测RPN包括源量程探测器、中间量程探测器和功率量程探测器以及集成在保护机柜上的各数据板卡和测试板卡,所述装置包括背板,以及均通过所述背板实现相互连接与通信的电源模块、上位机模块、源量程模块、中间量程模块、功率量程模块、模拟量模块、数字量模块和数据处理模块;其中,

所述电源模块,用于给所述装置内各模块供电;

所述上位机模块,用于获取用户输入数据,并将所获取到的用户输入数据相应的分配给所述源量程模块、中间量程模块、功率量程模块、模拟量模块及数字量模块,使得所述源量程模块、中间量程模块及功率量程模块能够各自生成对应于被测RPN探测器的采集指令和工作高压,使得所述模拟量模块和所述数字量模块能够各自生成对应于被测RPN保护机柜板卡的采集指令;其中,所述用户输入数据包括被测RPN探测器和待测RPN保护机柜板卡的类型、量程、参数及验证模式;

所述源量程模块与待测RPN源量程探测器相连,用于采集所述待测RPN源量程探测器的输出信号并进行放大处理;

所述中间量程模块与待测RPN中间量程探测器相连,用于采集所述待测RPN中间量程探测器的输出信号并进行放大处理;

所述功率量程模块与待测RPN功率量程探测器相连,用于采集所述待测RPN功率量程探测器的输出信号并进行放大处理;

所述模拟量模块与待测RPN保护机柜各数据板卡相连,用于采集所述待测RPN保护机柜各数据板卡上输出的模拟量数据;

所述数字量模块与所述待测RPN保护机柜各数据板卡相连,用于采集所述待测RPN保护机柜各数据板卡上输出的数字量数据;

所述数据处理模块,用于获取并分析计算所述源量程模块、中间量程模块及功率量程模块各自对应所采集到的相关输出放大信号以及所述待测RPN保护机柜各数据板卡输出的模拟量数据和数字量数据,且进一步根据分析计算结果来分别判定所述待测RPN源量程探测器、待测RPN中间量程探测器、待测RPN功率量程探测器以及待测RPN保护机柜各数据板卡的故障状态。

其中,所述源量程模块包括相互连接的脉冲放大电路和第一高压处理电路;其中,

所述第一高压处理电路,用于通过所述背板获取所述上位机模块为所述待测RPN源量程探测器设定的高压值,并根据所获取到的为所述待测RPN源量程探测器设定的高压值,形成所述待测RPN源量程探测器所需的工作高压和脉冲甄别域值;

所述脉冲放大电路,用于接收所述待测RPN源量程探测器输出的脉冲信号,通过放大并经所述第一高压处理电路形成的脉冲甄别域值中甄别处理后,将所述处理后的脉冲信号通过所述背板输出至所述数据处理模块中。

其中,所述中间量程模块包括相互连接的第一电流放大及转换电路和第二高压处理电路;其中,

所述第二高压处理电路,用于通过所述背板获取所述上位机模块为所述待测RPN中间量程探测器设定的高压值,并根据所获取到的为所述待测RPN中间量程探测器设定的高压值,形成所述待测RPN中间量程探测器所需的正高压和补偿高压;

所述第一电流放大及转换电路,用于接收所述待测RPN中间量程探测器输出的电流信号,通过放大处理后转换成相应的电压值并通过所述背板输出至所述数据处理模块中。

其中,所述功率量程模块包括相互连接的第二电流放大及转换电路和第三高压处理电路;其中,

所述第三高压处理电路,用于通过所述背板获取所述上位机模块为所述待测RPN功率量程探测器设定的高压值,并根据所获取到的为所述待测RPN功率量程探测器设定的高压值,形成所述待测RPN功率量程探测器所需的工作高压;

所述第二电流放大及转换电路,用于接收所述待测RPN功率量程探测器输出的电流信号,通过放大处理后转换成相应的电压值并通过所述背板输出至所述数据处理模块中。

其中,所述装置还包括校验模块,所述校验模块通过所述背板与所述电源模块、上位机模块、源量程模块、中间量程模块、功率量程模块、模拟量模块、数字量模块和数据处理模块均进行连接和通信,且所述校验模块包括电流校验电路和脉冲校验电路;其中,

所述脉冲校验电路可通过第一外部导线与所述源量程模块串接成回路,用于通过所述背板接收所述上位机模块设定的正校验脉冲信号并转换为负校验脉冲信号,且将所述负校验脉冲信号进行整形、衰减和阻抗匹配处理后通过所述第一外部导线送至所述源量程模块中进行处理,使得所述数据处理模块中可根据所述源量程模块处理信号所计算出的脉冲计数率会与所述正校验脉冲信号进行对比,实现对所述源量程模块的自校验;

所述电流校验电路可通过第二外部导线与所述中间量程模块串接成回路,还可通过第三外部导线与所述功率量程模块串接成回路,用于通过所述背板接收所述上位机模块设定的电流校验信号,且将所述电流校验信号在预设的电流量程档位中选择对应所述中间量程模块所需的第一电流值以及选择对应所述功率量程模块所需的第二电流值后分别进行调整并通过所述第二外部导线将所述第一电流值送至所述中间量程模块中进行处理以及通过所述第三外部导线将所述第二电流值送至所述功率量程模块中进行处理,使得所述数据处理模块中可根据所述中间量程模块处理信号所计算出的电流值会与所述第一电流值进行对比,实现对所述中间量程模块的自校验,以及使得所述数据处理模块中可根据所述功率量程模块处理信号所计算出的电流值会与所述第二电流值进行对比,实现对所述功率量程模块的自校验。

其中,所述模拟量模块包括模拟量的输入部分和输出部分,所述模拟量模块通过DB接口与所述待测RPN保护机柜各数据板卡进行连接并传输4~20mA的标准信号。.

其中,所述数字量模块包括数字量的输入部分和输出部分,所述数字量模块通过DB接口与所述待测RPN保护机柜各数据板卡进行连接并传输高低电平信号。

其中,所述数据处理模块还与所述待测RPN保护机柜上的测试板卡进行连接,实现对所述待测RPN保护机柜上的测试板卡的故障检测。

其中,所述装置中的背板、电源模块、上位机模块、源量程模块、中间量程模块、功率量程模块、模拟量模块、数字量模块、数据处理模块和校验模块均内置于一便携式机箱中且均为集成电路板;其中,所述电源模块、源量程模块、中间量程模块、功率量程模块、模拟量模块、数字量模块、数据处理模块和校验模块均可热插拔式安装于所述背板上。

其中,所述装置中源量程模块、中间量程模块、功率量程模块均采用金属屏蔽盒设计。

实施本发明实施例,具有如下有益效果:

1、本发明采用模块化设计,可以集成在便携式机箱内,具有易便携、安装工艺简单、维护成本低等优点;

2、本发明不仅能对待测RPN的探测器进行试验验证,还可以对待测RPN保护机柜上各数据板卡和测试板卡进行试验验证,实现多功能在线检测且检测响应时间快;

3、本发明采用了多重屏蔽设计,具有更强的抗干扰能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明实施例提供的便携式中子检测装置的系统结构示意图;

图2为本发明实施例提供的便携式中子检测装置的后面板示意图;

图3为本发明实施例提供的便携式中子检测装置的前面板示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示,为本发明实施例中,提供的一种便携式中子检测装置,用于检测待测堆外核测量仪表系统RPN(未图示),该待测RPN包括源量程探测器、中间量程探测器和功率量程探测器以及集成在保护机柜上的各数据板卡和测试板卡。

本发明实施例中的装置包括背板1,以及均通过背板1实现相互连接与通信的电源模块2、上位机模块3、源量程模块4、中间量程模块5、功率量程模块6、模拟量模块7、数字量模块8和数据处理模块9。

背板1、电源模块2、上位机模块3、源量程模块4、中间量程模块5、功率量程模块6、模拟量模块7、数字量模块8、数据处理模块9均内置于一便携式机箱中且均为集成电路板,且电源模块2、源量程模块4、中间量程模块5、功率量程模块6、模拟量模块7、数字量模块8、数据处理模块9均可热插拔于背板1上。其中,

电源模块2,用于给装置内各模块供电;

上位机模块3,用于获取用户输入数据,并将所获取到的用户输入数据相应的分配给源量程模块4、中间量程模块5、功率量程模块6、模拟量模块7及数字量模块8,使得源量程模块4、中间量程模块5及功率量程模块6能够各自生成对应于被测RPN探测器的采集指令和工作高压,使得模拟量模块7和数字量模块8能够各自生成对应于被测RPN保护机柜板卡的采集指令;其中,用户输入数据包括被测RPN探测器和待测RPN保护机柜板卡的类型、量程、参数及验证模式;

源量程模块4与待测RPN源量程探测器相连,用于采集待测RPN源量程探测器的输出信号并进行放大处理;

中间量程模块5与待测RPN中间量程探测器相连,用于采集待测RPN中间量程探测器的输出信号并进行放大处理;

功率量程模块6与待测RPN功率量程探测器相连,用于采集所述待测RPN功率量程探测器的输出信号并进行放大处理;

模拟量模块7与待测RPN保护机柜各数据板卡相连,用于采集待测RPN保护机柜各数据板卡上输出的模拟量数据;

数字量模块8与待测RPN保护机柜各数据板卡相连,用于采集待测RPN保护机柜各数据板卡上输出的数字量数据;

数据处理模块9采用基于FPGA平台技术实现,用于获取并分析计算源量程模块4、中间量程模块5及功率量程模块6各自对应所采集到的相关输出放大信号以及待测RPN保护机柜各数据板卡输出的模拟量数据和数字量数据,且进一步根据分析计算结果来分别判定待测RPN源量程探测器、待测RPN中间量程探测器、待测RPN功率量程探测器以及待测RPN保护机柜各数据板卡的故障状态。

应当说明的是,为了提高装置的抗干扰性,装置中的源量程模块4、中间量程模块5、功率量程模块6均采用金属屏蔽盒设计。数据处理模块9还可以与待测RPN保护机柜上的测试板卡进行连接,实现对待测RPN保护机柜上的测试板卡的故障检测。

更进一步的,源量程模块4包括相互连接的脉冲放大电路41和第一高压处理电路42;其中,

第一高压处理电路42,用于通过背板1获取上位机模块3为待测RPN源量程探测器设定的高压值,并根据所获取到的为待测RPN源量程探测器设定的高压值,形成待测RPN源量程探测器所需的工作高压和脉冲甄别域值;

脉冲放大电路41,用于接收待测RPN源量程探测器输出的脉冲信号,通过放大并经第一高压处理电路42形成的脉冲甄别域值中甄别处理后,将处理后的脉冲信号通过背板1输出至数据处理模块9中。

在一个实施例中,源量程模块4的技术指标具体如下:

脉冲范围:0~106CPS;输入负脉冲宽度最小值:80ns;输入负脉冲上升时间:≤10ns;输入负脉冲下降时间:≤10ns;输入阻抗:50Ω;高压输出范围:0~1000V;甄别域值:0~5V。

同时,脉冲放大电路采用金属屏蔽盒设计,减少电路的电磁干扰,保证信号放大的真实性。

更进一步的,中间量程模块5包括相互连接的第一电流放大及转换电路51和第二高压处理电路52;其中,

所述第二高压处理电路52,用于通过背板1获取上位机模块3为待测RPN中间量程探测器设定的高压值,并根据所获取到的为待测RPN中间量程探测器设定的高压值,形成待测RPN中间量程探测器所需的正高压和补偿高压;

第一电流放大及转换电路51,用于接收待测RPN中间量程探测器输出的电流信号,通过放大处理后转换成相应的电压值并通过背板1输出至数据处理模块9中。

在一个实施例中,中间量程模块5的技术指标具体如下:

高压输出范围:0~1000V;补偿高压输出范围:-200~0V。

此时,由于待测RPN中间量程探测器输出的电流信号较弱,且电流跨度较大,因此第一电流放大及转换电路51将设计9个放大档位,根据输入电流的大小(输入范围位于1×10-11A~1×10-3A之间),由软件自动判断档位并切换,电流放大后需通过第一电流放大及转换电路51内置的I-V变换的线性放大电路变换成相应的电压值。同时,第一电流放大及转换电路51全部或其内置部分的I-V变换的线性放大电路采用金属屏蔽盒的设计,减少了电路受噪声的影响。

更进一步的,功率量程模块6包括相互连接的第二电流放大及转换电路61和第三高压处理电路62;其中,

第三高压处理电路62,用于通过背板1获取上位机模块3为待测RPN功率量程探测器设定的高压值,并根据所获取到的为待测RPN功率量程探测器设定的高压值,形成待测RPN功率量程探测器所需的工作高压;

第二电流放大及转换电路61,用于接收待测RPN功率量程探测器输出的电流信号,通过放大处理后转换成相应的电压值并通过背板1输出至所述数据处理模块9中。

在一个实施例中,功率量程模块6的技术指标具体为:高压输出范围:0~1000V。

此时,由于待测RPN功率量程探测器含有六节电离室,因此本功率量程模块6也包含了六路电流输入端口,分别为SH1、SH2、SH3、SB1、SB2、SB3。鉴于待测RPN功率量程探测器输出的电流信号也较弱,且电流跨度较大,因此第二电流放大及转换电路61采用与中间量程模块5中第一电流放大及转换电路51类似的设计方案,在此不在赘述。

更进一步的,模拟量模块7包括模拟量的输入部分和输出部分,模拟量模块7通过DB接口与待测RPN保护机柜各数据板卡进行连接并传输4~20mA的标准信号。

更进一步的,数字量模块8包括数字量的输入部分和输出部分,数字量模块8也通过DB接口与待测RPN保护机柜各数据板卡进行连接并传输高低电平信号。

更进一步的,装置还包括校验模块10,该校验模块10也采用集成电路板,并通过背板1可以与便携式机箱内所有内置模块进行连接和通信,且该校验模块10包括电流校验电路101和脉冲校验电路102;其中,

脉冲校验电路102可通过第一外部导线d1与源量程模块4串接成回路,用于通过背板1接收上位机模块3设定的正校验脉冲信号并转换为负校验脉冲信号,且将负校验脉冲信号进行整形、衰减和阻抗匹配处理后通过第一外部导线d1送至源量程模块4中进行处理,使得数据处理模块9中可根据源量程模块4处理信号所计算出的脉冲计数率会与正校验脉冲信号进行对比,实现对源量程模块4的自校验;

电流校验电路101可通过第二外部导线d2与中间量程模块5串接成回路,还可通过第三外部导线d3与功率量程模块6串接成回路,用于通过背板1接收上位机模块3设定的电流校验信号,且将电流校验信号在预设的电流量程档位中选择对应中间量程模块5所需的第一电流值以及选择对应功率量程模块6所需的第二电流值后分别进行调整并通过第二外部导线d2将第一电流值送至中间量程模块5中进行处理以及通过第三外部导线d3将第二电流值送至功率量程模块6中进行处理,使得数据处理模块9中可根据中间量程模块5处理信号所计算出的电流值会与第二电流值进行对比,实现对中间量程模块5的自校验;以及使得数据处理模块9中可根据功率量程模块6处理信号所计算出的电流值会与第三电流值进行对比,实现对功率量程模块6的自校验。

可以理解的是,数据处理模块9中根据源量程模块4处理信号所计算出的脉冲计数率与正校验脉冲信号,以及数据处理模块9中根据中间量程模块5处理信号所计算出的电流值与第二电流值,以及数据处理模块9中根据功率量程模块6处理信号所计算出的电流值与第三电流值,都会通过上位机模块3的触摸屏显示,以便直观观察对比结果。

应当说明的是,由于电源模块2、源量程模块4、中间量程模块5、功率量程模块6、模拟量模块7、数字量模块8、数据处理模块9和校验模块10均采用集成于便携式机箱内的可插拔式集成电路板,因此在实现与外部设备的连接和通信的过程中,需在上述集成电路板上均设有相应的外置接口,如电源模块2的电源接口、源量程模块4、中间量程模块5和功率量程模块6均对应采集待测RPN源量程探测器、待测RPN中间量程探测器和待测RPN功率量程探测器输出信号的同轴电缆接口、模拟量模块7的AI/AO接口、数字量模块8的AI/AO接口、数据处理模块9的RJ45接口、校验模块10的同轴电缆接口等等。如图2所示,接口具体可参见装置的后面板示意图,其中,校验模块10的SG PULSE接口为脉冲校验信号输出接口,可与源量程模块4的TSET PULSE接口通过第一外部导线d1相连;而校验模块10的SG CURRENT接口为电流校验信号输出接口,可与中间量程模块5的TSET CURRENT接口通过第二外部导线d2相连以及与功率量程模块6的TSET CURRENT接口通过第三外部导线d3相连。

同时,如图3所示,即可以通过装置前面板的触摸屏显示、读取数据处理模块9处理后的数据,也可以通过触摸屏设置上位机模块3所需的用户输入数据。当然,也可以通过前面板的USB接口将测试数据导出分析,还可以将数据存储到外部设备。

实施本发明实施例,具有如下有益效果:

1、本发明采用模块化设计,可以集成在便携式机箱内,具有易便携、安装工艺简单、维护成本低等优点;

2、本发明不仅能对待测RPN的探测器进行试验验证,还可以对待测RPN保护机柜上各数据板卡和测试板卡进行试验验证,实现多功能在线检测且检测响应时间快;

3、本发明采用了多重屏蔽设计,具有更强的抗干扰能力。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。

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