核安全级压力变送器鉴定试验的测量系统、方法、介质与流程

1.本发明涉及核工业领域，具体涉及一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量系统、方法、介质。


背景技术：

2.核安全级压力变送器在正常运行期间用于在核电站压力、液位、流量等热工参数测量，特别是在事故工况下和事故后仍能为核电站保护系统和事故后监测系统提供这些重要的热工参数，关系到事故工况下的安全保护策略能否实现，对核电站的安全和可靠运行具有非常重要的作用。
3.核安全级压力变送器的鉴定试验包括基准试验、极限参数试验、耐久性试验、事故和事故后的性能试验这四大类试验。
4.在基准试验中包括了基本偏差和响应时间的测量，并且要求需要至少三台同种型号规格的核安全级压力变送器作为样机进行试验。
5.在耐久性试验、事故和事故后性能试验过程中，均需要对核安全级压力变送器输出结果的基本偏差进行持续的监测，同时在这些试验结束后一般也需要测量基本偏差和响应时间。
6.目前基本偏差和响应时间的测量可以实现同时多台核安全级压力变送器同时进行，但变送器的输出都是通过多台电流表读出，基本偏差、响应时间的测量结果由测量人员将数据整理后进行分析计算得出，测量的效率较低、自动化程度不高。
7.而在在耐久性试验、事故和事故后性能试验过程中都是选择一个固定的时间点，通过逐个测量串联在回路的标准电阻上的电压值获取核安全级压力变送器的输出结果，并没有实现连续监测。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题是现阶段对于核安全级压力变送器的鉴定试验中，对基本偏差、响应时间的获得效率较低，且无法实现连续监测，且需要测量人员人工计算，目的在于提供一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量系统、方法、介质、电子设备，解决了核安全级压力变送器鉴定试验中的测量问题。
9.本发明通过下述技术方案实现：
10.一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量系统，包括：
11.信号采集模块，其用于采集多个核安全级压力变送器的输出信号；
12.压力源，其输出端与多个所述核安全级压力变送器的压力输入端连通；
13.控制系统，其信号端与所述信号采集器的信号输出端和所述压力源的信号输入端电连接；
14.工作电源，其与所述压力源、所述控制系统和所述核安全级压力变送器电连接。
15.具体地，所述信号采集模块包括：
16.多个取样电阻，其分别串联在多个所述核安全级压力变送器与所述工作电源的供电回路上；
17.信号选择电路，其用于按照一定时间间隔将多个输入口依次与输出口导通，所述信号选择电路的多个输入端分别与多个所述取样电阻的非接地端电连接；
18.fpga，其输入端通过数模转换电路与所述信号选择电路的输出端电连接，所述fpga的输出端与所述控制系统的输入端电连接，所述fpga的控制端与所述信号选择电路、所述数模转换电路的控制端电连接。
19.一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量方法，用于所述核安全级压力变送器试验期间的状态连续监测，所述方法基于上述的一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量系统，所述方法包括：
20.a1、设定状态连续监测参数，包括压力源输出压力、偏差报警阈值；
21.a2、控制系统发送压力源输出压力值至压力源，并等待压力源返回输出状态；
22.a3、接受压力源返回的输出状态后，控制信号采集模块依次读取多个核安全级压力变送器的输出信号；
23.a4、根据核安全级压力变送器的输出信号和压力源输出压力计算输出偏差；
24.a5、对比输出偏差与偏差报警阈值，若达到报警阈值即输出报警信号。
25.一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量方法，用于所述核安全级压力变送器试验期间的基本偏差测量，所述方法基于上述的一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量系统，所述方法包括：
26.b1、设定基本偏差测量参数，包括试验点、循环次数，所述试验点为在核安全级压力变送器量程范围内的多个压力值；
27.b2、控制系统发送其中一个试验点至压力源，等待压力源返回输出状态；
28.b3、接受压力源返回的输出状态后，控制信号采集模块依次读取多个核安全级压力变送器的输出信号，然后按照设定的循环次数循环读取多次；
29.b4、获得该试验点的测得偏差；
30.b5、按照步骤b2-b4依次获得其余试验点的测得偏差；
31.b6、根据多个试验点的测得偏差，获得基本偏差、回差、端基一致性偏差和重复性偏差。
32.优选地，试验点的压力值包含核安全级压力变送器量程的最小压力值、最大压力值、及多个依次增大的压力值，相邻的两个试验点的压力值差相等；
33.步骤b5包括两个测量行程，第一个测量行程为压力值依次增大的上行程，第二个测量行程为压力值依次减小的下行程。
34.具体地，测得偏差的计算公式为：
35.δi＝(i
i-i0)/iw×
100％
36.式中，δi——某一试验点同一行程的第i次循环测得偏差；
37.ii——该试验点第i次输出电流；
38.i0——该试验点标准输出电流；
39.iw——输出量程，即输出电流上、下限之差。
40.具体地，所述基本偏差为任何一个循环读取中增大或减小输入压力值时，任一测
得偏差对理想偏差的最大偏差；
41.所述回差为同一试验点上任何一个循环中相邻的上行程输出与下行程输出最大偏差；
42.所述端基一致性偏差为测得偏差曲线与端基直线的最大偏差；
43.所述重复性偏差δr的计算公式为：
[0044][0045][0046]
式中，i为步骤b1中设定的循环次数；
[0047]
——某一试验点的平均偏差值；
[0048]
δ1，δ2......δi——该试验点同一行程的第i次循环测得偏差。
[0049]
一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量方法，用于所述核安全级压力变送器试验期间的响应时间测量，所述方法基于上述的一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量系统，所述方法包括：
[0050]
c1、设定响应时间参数，包括核安全级压力变送器量程、响应时间百分比；
[0051]
c2、控制系统发送核安全级压力变送器最大量程的压力值至压力源，并等待压力源返回输出状态；
[0052]
c3、接受压力源返回的输出状态后，控制系统向压力源发送泄压指令，并开始计时；
[0053]
c4、控制信号采集模块依次读取多个核安全级压力变送器的输出信号；
[0054]
c5、多个核安全级压力变送器输出信号均归零后，计时结束；
[0055]
c6、获得响应时间，所述响应时间为输出信号从100％下降至设定的响应时间百分比所需的时间。
[0056]
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量方法的步骤。
[0057]
一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，
[0058]
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0059]
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够实现如上述的一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量方法的步骤。
[0060]
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0061]
本发明通过设置一个测量系统，并通过控制系统控制压力源向多个核安全级压力变送器输出压力，然后通过信号采集模块采集多个核安全级压力变送器的输出情况，从而实现为核安全级压力变送器的状态检测、基本偏差测量、响应时间测量提供基础设置；
[0062]
然后通过采用核安全级压力变送器鉴定试验的测量方法实现对鉴定试验中的多
个核安全级压力变送器进行实时的状态检测、基本偏差测量和影响时间测量。
附图说明
[0063]
附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。
[0064]
图1是根据本发明所述的一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量系统的结构框图。
[0065]
图2是根据本发明所述的控制系统、信号采集平台和工作电源的结构框图。
[0066]
图3是根据本发明所述的一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量方法的流程图。
具体实施方式
[0067]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。
[0068]
另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
[0069]
在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
[0070]
实施例一
[0071]
本实施例提供一种一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量系统，其主要具有以下功能；
[0072]
多台核安全级压力变送器试验期间状态连续监测。可为多台核级核安全级压力变送器提供电源，连续监测多台核安全级压力变送器输出值，并根据输出值实时给出超差报警。
[0073]
多台核安全级压力变送器基本偏差测量。可为多台核安全级压力变送器提供电源，并可以同时测量多台核安全级压力变送器的输出，依据基本偏差的测量流程进行测量，并计算出基本偏差、回差、重复性偏差、端基一致性偏差等测量结果。
[0074]
多台核安全级压力变送器响应时间测量。可为多台核安全级压力变送器提供电源，并输出压力源的控制信号，控制压力源快速变化，并同时测量多台核安全级压力变送器的输出，分析计算多台核安全级压力变送器的响应时间。
[0075]
一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量系统，包括信号采集模块、压力源、控制系统和工作电源。
[0076]
信号采集模块用于采集多个核安全级压力变送器的输出信号，压力源的输出端与多个核安全级压力变送器的压力输入端连通，控制系统的信号端与信号采集器的信号输出端和压力源的信号输入端电连接，工作电源与压力源、控制系统和核安全级压力变送器电连接，并为其供电。
[0077]
实际情况中，核安全级压力变送器的数量为多个，但是在本实施例以及下述所有实施例中，以核安全级压力变送器的数量为3个作为示例进行相关描述，如图1和图2所示。
[0078]
测量系统构成的测量回路由压力源、四通接头、控制系统、信号采集模块、工作电源、核级核安全级压力变送器组成，压力源的输出由压力源本身的操作系统或控制系统rs232接口进行控制，压力源的输出通过管路连接至四通接头，四通接头分三路输出，通过管路分别输出给三台核级核安全级压力变送器的输入。
[0079]
控制系统输出24vdc的供电电源，三台核级核安全级压力变送器并联在控制系统输出的供电电源上，组成三个供电回路，在这三个供电回路同时也是核级核安全级压力变送器输出的回路，信号采集模块分别测量三个回路上输出电流，对核级核安全级压力变送器的输出状态进行实时监控，并进行核级核安全级压力变送器基准参数的测量。
[0080]
控制系统、信号采集模块、工作电源的连接结构如图2所示。
[0081]
工作电源将220vac电源转换为5vdc、12vdc、24vdc三组电源输出，分别为控制系统(本实施例中采用嵌入式计算机)、信号采集模块提供5vd工作电源，为触摸屏提供12vdc的工作电源，为核级核安全级压力变送器提供24vdc的工作电源。
[0082]
嵌入式计算机通过pc104总线接口与信号采集模块通讯，控制信号采集模块进行信号的采集和读取信号采集模块采集的数据。
[0083]
嵌入式计算机通过一个rs232接口与触摸屏进行通讯，发送需要触摸屏显示的测量结果和接收的操作控制。嵌入式计算机通过另一个rs232接口与外部的压力源进行通讯，发送控制压力源输出的信号和接收压力源的输出状态信号。
[0084]
在实际使用中，信号采集模块作为嵌入式计算机功能扩展，由以下几个部分组成：可编程逻辑阵列(fpga)、信号取样电路、信号选择电路、模数转换(adc)电路。
[0085]
信号取样电路包括多个取样电阻，其分别串联在多个核安全级压力变送器与工作电源的供电回路上；
[0086]
信号取样电路的是在每一台核级核安全级压力变送器的输出回路中串联一个高精度的取样电阻。本示例包含三台核级核安全级压力变送器，所以在三台核级核安全级压力变送器的输出回路上分别串联了250ω
±
0.01％高精度的取样电阻，三个取样电阻一端是均连接到24vdc的地，核安全级压力变送器输出4～20ma信号在三个取样电阻上产生1～5v电压，三个取样电阻另外一端作为分别输出信号连接到信号选择电路的输入端。
[0087]
信号选择电路用于按照一定时间间隔将多个输入口依次与输出口导通，信号选择电路的多个输入端分别与多个取样电阻的非接地端电连接；
[0088]
信号选择电路是由一个多通道的模拟开关构成，模拟开关包括多个输入口、一个输出口和控制接口。信号取样电路的三路输出连接信号模拟开关的输入口，fpga的控制输出端口连接到模拟开关的控制口，fpga模块输出模拟开关的控制逻辑时序，控制模拟开关按照一定时间间隔将模拟开关多个输入口依次与输出口导通，实现多路输入信号依次逐个输出。
[0089]
fpga的输入端通过数模转换电路与信号选择电路的输出端电连接，fpga的输出端与控制系统的输入端电连接，fpga的控制端与信号选择电路、数模转换电路的控制端电连接。
[0090]
fpga主要实现对信号选择电路、模数转换电路的逻辑控制功能，采用altera公司cyclone i系列的fpga芯片作为核心处理器，其外围电路包括还包括：串行配置器、外部时钟、电源和下载接口等。与嵌入式计算机通过pc104总线进行通讯，因fpga兼容pc104总线的
5v ttl电平，直接将fpga管脚配置成pc104总线管脚，在fpga内集成pc104总线工作时序模块以实现与嵌入式计算机的通讯。此外，fpga还配置了用于ad转换芯片控制、ad转换芯片数据输入和多路模拟开关控制的管脚，fpga内部集成使用于控制ad的工作时序模块和信号选择的工作时序模块。
[0091]
数模转换电路将三台核级核安全级压力变送器输出取样的电压信号进行模数转换成串行数字信号，进入fpga模块内存储，供嵌入式计算机读取。电路采用了16位ad转换芯片，其转换频率可达100kbps，信号选择电路的输出口连接ad转换芯片的输入口，fpga模块ad控制输出口连接至ad转换芯片的控制口，fpga的串行信号输入口连接ad转换芯片的串行信号输出口。
[0092]
实施例二
[0093]
本实施例提供一种用于核安全级压力变送器试验期间的状态连续监测的核安全级压力变送器鉴定试验的测量方法，如图3左侧，该方法基于实施例一中的一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量系统，方法包括：
[0094]
a1、设定状态连续监测参数，包括压力源输出压力、偏差报警阈值；
[0095]
对控制系统进行参数的设定，可以通过触摸屏进行，本实施例中设置样机为表压型，量程为0～2mpa、偏差报警阈值为
±
0.65％fs、监测通道数量为3(即对3个核安全级压力变送器进行检测)、压力源输出为1.9mpa等，上述参数通过rs232接口写入到嵌入式计算机中；
[0096]
a2、控制系统发送压力源输出压力值至压力源，并等待压力源返回输出状态；用于确定压力源已开始工作。
[0097]
a3、接受压力源返回的输出状态后，控制信号采集模块依次读取多个核安全级压力变送器的输出信号；本实施例中为依次读取通道1～3的数据。
[0098]
a4、根据核安全级压力变送器的输出信号和压力源输出压力计算输出偏差，输出偏差的计算方法为(输出信号-压力源输出压力)/压力源输出压力
×
100％。
[0099]
a5、对比输出偏差与偏差报警阈值，若达到报警阈值即输出报警信号，若未达到报警阈值，则持续进行检测，实现了对状态的连续监测。
[0100]
实施例三
[0101]
本实施例提供一种用于核安全级压力变送器试验期间的基本偏差测量的核安全级压力变送器鉴定试验的测量方法，如图3中侧，方法基于实施例一中的一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量系统，方法包括：
[0102]
b1、设定基本偏差测量参数，包括试验点、循环次数，试验点为在核安全级压力变送器量程范围内的多个压力值；
[0103]
试验点的压力值包含核安全级压力变送器量程的最小压力值、最大压力值、及多个依次增大的压力值，相邻的两个试验点的压力值差相等；
[0104]
通过触摸屏输入，本实施例中设置样机为表压型，量程为0～2mpa，试验点分别为0mpa、0.4mpa、0.8mpa、1.2mpa、1.8mpa、2mpa，循环次数为3次，测量通道数量为3等，上述参数通过rs232接口写入到嵌入式计算机中。
[0105]
b2、控制系统发送其中一个试验点(本实施例中选择第一个试验点：0mpa)至压力源，等待压力源返回输出状态，确定压力源开始工作。
[0106]
b3、接受压力源返回的输出状态后，控制信号采集模块依次读取多个核安全级压力变送器的输出信号，然后按照设定的循环次数循环读取3次；
[0107]
b4、获得该试验点的测得偏差；
[0108]
测得偏差的计算公式为：
[0109]
δi＝(i
i-i0)/iw×
100％
[0110]
式中，δi——某一试验点同一行程的第i次循环测得偏差；本实施例中i＝1、2、3；
[0111]ii
——该试验点第i次输出电流；
[0112]
i0——该试验点标准输出电流；
[0113]iw
——输出量程，即输出电流上、下限之差。
[0114]
b5、按照步骤b2-b4依次获得其余试验点的测得偏差；
[0115]
本实施例中包括两个测量行程，第一个测量行程为压力值依次增大的上行程(0mpa、0.4mpa、0.8mpa、1.2mpa、1.8mpa、2mpa)，第二个测量行程为压力值依次减小的下行程(2mpa、1.8mpa、1.2mpa、0.8mpa、0.4mpa、0mpa)。
[0116]
b6、根据多个试验点的测得偏差，获得基本偏差、回差、端基一致性偏差和重复性偏差，并通过触摸屏进行显示。
[0117]
基本偏差为任何一个循环(即第i次循环)读取中增大或减小输入压力值时，任一测得偏差对理想偏差的最大偏差；
[0118]
回差为同一试验点上任何一个循环(即第i次循环)中相邻的上行程输出与下行程输出最大偏差；
[0119]
端基一致性偏差为测得偏差曲线与端基直线的最大偏差；
[0120]
重复性偏差δr的计算公式为：
[0121][0122][0123]
式中，i为步骤b1中设定的循环次数；
[0124]
——某一试验点的平均偏差值；
[0125]
δ1，δ2......δi——该试验点同一行程的第i次循环测得偏差。
[0126]
实施例四
[0127]
本实施例提供一种用于核安全级压力变送器试验期间的响应时间测量的核安全级压力变送器鉴定试验的测量方法，如图3右侧，该方法基于实施例一中的一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量系统，方法包括：
[0128]
c1、设定响应时间参数，包括核安全级压力变送器量程、响应时间百分比；
[0129]
本实施例中设置样机为表压型，量程为0～2mpa、响应时间百分比为63.2％、测量通道数量为3等数，上述参数通过rs232接口写入到嵌入式计算机中。
[0130]
c2、控制系统发送核安全级压力变送器最大量程(2mpa)的压力值至压力源，并等待压力源返回输出状态；确定压力源开始工作。
[0131]
c3、接受压力源返回的输出状态后，控制系统向压力源发送泄压指令，并开始计时；
[0132]
c4、控制信号采集模块依次读取多个核安全级压力变送器的输出信号；
[0133]
c5、多个核安全级压力变送器输出信号均归零后，计时结束，且对每一个核安全级压力变送器进行单独计时，并记录其压力值与时间的关系。
[0134]
c6、获得响应时间，响应时间为输出信号从100％下降至设定的响应时间百分比所需的时间。
[0135]
以时间为x轴，输出为y轴上绘制三个通道输出随时间变化的曲线，选取输出从100％下降至63.2％所需的时间为响应时间。
[0136]
实施例五
[0137]
本实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量方法的步骤。
[0138]
即如图3所示，本实施例可以将实施例二、三、四中的方法均写入在一个计算机程序内，然后通过选择工作模式实现实施例二、三、四中的不同测量方法。
[0139]
不失一般性，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令数据结构,程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括ram、rom、eprom、eeprom、闪存或其他固态存储其技术,cd-rom、dvd或其他光学存储﹑磁带盒﹑磁带﹑磁盘存储或其他磁性存储设备。当然,本领域技术人员可知计算机存储介质不局限于上述几种。上述的系统存储器和大容量存储设备可以统称为存储器。
[0140]
一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，
[0141]
与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0142]
存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令,指令被至少一个处理器执行,以使至少一个处理器能够实现如上述的一种核安全级压力变送器鉴定试验的测量方法的步骤。
[0143]
存储器可用于存储软件程序以及模块,处理器通过运行存储在存储器的软件程序以及模块,从而执行终端的各种功能应用以及数据处理。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的执行程序等。
[0144]
存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如至少一个磁盘存储器件,闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0145]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
[0146]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0147]
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述发明的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。