一種用於核級屏蔽泵轉速信號的處理方法與流程

2023-10-06 14:56:39

本發明涉及一種反應堆冷卻劑泵轉速信號處理領域，具體涉及一種用於核級屏蔽泵轉速信號的處理方法。

背景技術：

第三代核電和新型核動力裝置中的反應堆冷卻劑泵多採用屏蔽泵型式，並將轉速信號列為停堆保護參數。核級屏蔽泵的轉速測量普遍採用電磁感應原理，屏蔽泵每轉動一圈，對應的轉速傳感器產生一個轉速信號，通過計算轉速信號的間隔時間便可得到屏蔽泵的轉速。

部分核級屏蔽泵轉速傳感器採用套管式設計，通過固定管座深入泵體內部，轉速傳感器體積受制約，傳感器中用於電磁感應的線圈數量有限造成轉速傳感器輸出信號峰值很小，僅為現在普遍採用的轉速傳感器輸出信號的百分之一左右。採用目前常用的信號處理方法無法兼顧處理常規轉速信號和微小轉速信號。

技術實現要素：

本發明的目的即在於克服現有技術不足，提供一種用於核級屏蔽泵轉速信號的處理方法，解決核級屏蔽泵寬範圍峰值轉速信號處理的問題。

本發明通過下述技術方案實現：

一種用於核級屏蔽泵轉速信號的處理方法，包括步驟：

步驟1)輸入的核級屏蔽泵轉速信號先通過保護電路進行瞬態電壓抑制和靜電保護；

步驟2)再通過帶寬濾波電路對輸入的轉速信號進行濾波處理；

步驟3)完成濾波的信號通過轉速脈衝分類電路對輸入的轉速信號按峰值大小進行分類，並根據不同類別分別進行多級放大；

步驟4)經放大處理的轉速信號經整形成為單極性方波信號後後送處理核心處理；

步驟5)處理核心將轉速值送至總線模塊處理後實現總線型式輸出。

進一步的，所述步驟3)，轉速信號按其峰值大小分為三種類別，分別為峰值範圍為10mv～99mv的微小轉速信號、峰值範圍為100mv～999mv的小轉速信號和峰值範圍為1v～10v的常規轉速信號。

進一步的，所述步驟3)，完成濾波的信號通過轉速脈衝分類電路對輸入的轉速信號按峰值大小進行分類後，同時將分類後的轉速信號送處理核心，所述處理核心根據轉速信號類別向增益控制電路施加不同信號指令從而控制放大電路進行不同的放大處理。

進一步的，所述放大處理採用多級小倍數放大的方式進行。

進一步的，所述通過處理核心控制增益控制電路對多級放大電路實現自動增益控制，將放大後的轉速信號峰值始終保持在1v～10v範圍內，對上述轉速信號分別進行100倍、10倍和1倍的放大處理。

進一步的，所述步驟5)，處理核心還可將轉速值送dac轉換電路轉換成4ma～20madc信號輸出。

進一步的，所述步驟4)，處理核心是通過內置高速時鐘為基準對方波信號的間隔周期進行計數，並根據計數值和時鐘脈衝頻率計算轉速值。

進一步的，所述步驟2)，濾波電路進行帶寬濾波是濾去轉速信號工作頻率以外的頻率信號。

本發明與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：

本發明提供的信號處理方法可用於核級屏蔽泵寬範圍峰值轉速信號；

本發明提供的信號處理方法可處理轉速信號的峰值範圍為10mv～10v；

本發明提供的信號處理方法可按峰值的大小對輸入的轉速信號分別進行放大處理，信號放大採用多級小倍數放大方案，減小轉速信號放大過程中的失真現象；

本發明提供的信號處理方法可以對多級放大電路實行自動增益控制。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本發明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發明一種用於核級屏蔽泵轉速信號的處理方法原理示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的示意性實施方式及其說明僅用於解釋本發明，並不作為對本發明的限定。

實施例

如圖1所示，本發明一種用於核級屏蔽泵轉速信號的處理方法，輸入的核級屏蔽泵轉速信號先通過保護電路進行瞬態電壓抑制和靜電保護以防止外部電壓信號對後續電路的損壞，再由濾波電路進行帶寬濾波，濾去轉速信號工作頻率以外的頻率信號；完成濾波的信號經轉速脈衝分類電路按峰值大小進行分類後送放大電路進行信號放大，同時轉速脈衝分類電路將將轉速信號類別信息送處理核心；處理核心根據轉速信號類別向增益控制電路施加不同信號指令從而控制放大電路進行不同的放大處理，放大處理採用多級小倍數放大的方式進行；經放大處理的轉速信號經過整形電路運用滯回原理整形成單極性方波信號後送處理核心處理，

處理核心以內部高速時鐘為基準對方波信號的相鄰上升沿的間隔進行計數，並根據計數值計算得到相應的轉速值，處理核心將轉速值送至總線模塊處理後實現總線型式輸出，或將轉速值經dac器件進行轉換後輸出相應的4ma～20madc信號。

由本發明提供的信號處理方法將可處理的轉速信號按其峰值大小分為三種類別，分別為微小轉速信號(峰值範圍為10mv～99mv)、小轉速信號(峰值範圍為100mv～999mv)和常規轉速信號(峰值範圍為1v～10v)，根據經放大處理後輸出的轉速信號峰值範圍在1v～10v之內，對上述轉速信號分別進行100倍、10倍和1倍的放大處理。

額定轉速下，a、b、c三種轉速信號的峰值分別為25mv、500mv和6.5v，分別對應微小轉速信號、小轉速信號和常規轉速信號。

a轉速信號經過保護電路後送濾波電路處理，濾波採用帶寬濾波的方式，濾去工作帶寬以外頻率的脈衝波形，特別是高頻轉速信號，經濾波的信號送轉速脈衝分類電路進行處理，a轉速信號需進行100倍放大處理，分類電路向處理核心(採用fpga晶片)發送二進位信號11(代表需放大100倍)，處理核心向增益控制電路發出二進位信號11，增益控制電路分別向第一級和第二級放大電路分別發送二進位信號10，即每級放大電路放大10倍，經過兩級放大後，轉速信號峰值範圍轉變為2.5v，在規定的範圍內，信號放大過程結束。放大後的信號送整形電路轉變為單極性方波信號再送fpga進行處理，fpga以內部高速時鐘脈衝作為基準對方波信號的相鄰上升沿的間隔進行計數，為確保測量精度時鐘脈衝設置為5mhz。fpga根據時鐘脈衝的計數值與時鐘脈衝頻率計算得到轉速值，為防止計算轉速值的超限，還需要進行預設高、低限值對轉速值進行限值處理。fpga將得到的轉速值放入數據存儲模塊的緩存區域後通過總線模塊向外發送數據，同時，fpga將轉速值轉換成為二進位信號並通過spi總線傳輸至dac電路並由其進行轉換後輸出相應的4ma～20madc信號。

b、c轉速信號與a轉速信號類似，區別之處在於，信號送轉速脈衝分類電路後，由於b轉速信號需進行10倍放大處理，分類電路向fpga輸出發送二進位信號10，處理核心向增益控制電路發出二進位信號10，增益控制電路分別向第一級和第二級放大電路分別發送二進位信號10和01，即第一級放大電路放大10倍，第二級放大電路放大1倍，經過兩級放大後，轉速信號峰值範圍轉變為5.0v。c轉速信號峰值範圍已經在1v～10v的範圍內，不需要進行放大或放大1倍即可，分離電路向fpga輸出發送二進位信號01，處理核心向增益控制電路發出二進位信號01，增益控制電路分別向第一級和第二級放大電路分別發送二進位信號01和01，即第一、二級放大電路均放大1倍，經過兩級放大後，轉速信號峰值範圍不變。

以上所述的具體實施方式，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。