一種脈衝測量方法與流程
2024-03-25 05:40:05 2
本發明涉及反應堆在線核儀表、在線反應堆核數據測量領域，具體地，涉及反應堆核儀表系統核測量裝置中源區脈衝計數率測量。
背景技術：
一直以來，反應堆核儀表系統核測量裝置都是監視反應堆運行階段核狀態的最重要設備。反應堆核測量源區儀表一般採用硼襯基正比計數管和脈衝計數測量儀表實現，由於中子在探測器中被捕獲等過程的隨機性， 硼襯基正比計數管輸出信號會出現脈衝堆積的現象（即兩個脈衝堆在一起形成了一個脈衝），而源區脈衝計數是測量算每秒脈衝數量的儀表，因此如不對堆積信號進行合理的處理，源區脈衝計數儀表測量得到的計數率結果會小於真實的計數率，造成源區計數率儀表測量準確性下將，尤其是在高計數率情況下，嚴重的信號堆積使得測量結果與真實值偏差很大。
在現有技術中在數字核譜儀系統中有學者探討過脈衝堆積的識別方法，此領域的應用關注脈衝堆積的能量堆積對脈衝能量的影響，對識別出的堆積的能量峰進行拋棄。在現有技術中有學者研究核輻射探測器脈衝時間和幅度變化關係的研究，同樣關注於堆積脈衝的能量疊加。
綜上所述，本申請發明人在實現本申請實施例中發明技術方案的過程中，發現上述技術至少存在如下技術問題：
在現有技術中，現有的反應堆核儀表系統核測量裝置或方法採用實驗法對堆積結果進行修正存在成本高，效率低的技術問題。
技術實現要素：
本發明提供了一種脈衝測量方法，解決了現有的反應堆核儀表系統核測量裝置或方法採用實驗法對堆積結果進行修正存在成本高，效率低的技術問題，實現了高效低成本的完成脈衝測量的技術效果。
為解決上述技術問題，本申請實施例提供了一種脈衝測量方法，所述方法包括：
步驟1：獲得硼襯基正比計數管的輸出信號，並對輸出信號進行等比例放大；
步驟2：獲得放大後的信號，並計算放大後的信號的脈衝寬度；
步驟3：獲得硼襯基正比計數管中離子的漂移時間；
步驟4：基於脈衝寬度和漂移時間，對硼襯基正比計數管的輸出信號是否發生了脈衝堆積進行判斷，若發生了脈衝堆積則進行脈衝堆積的修復處理，若沒有發送脈衝堆積則不進行處理；
步驟5：將步驟4輸出的信號傳輸到脈衝計數測量儀中進行脈衝測量。
進一步的，所述計算放大後的信號的脈衝寬度，具體包括：採用較高頻率的定頻方波來衡量脈衝寬度，脈衝的寬度就轉化成正數個方波周期。
進一步的，所述獲得硼襯基正比計數管中離子的漂移時間，具體包括：硼襯基正比計數管中離子的漂移時間可以由探測器生產廠家的產品手冊提供，是探測器機械結構特性決定的。
進一步的，所述進行脈衝堆積修復處理，具體包括：如果測量得到的脈衝寬度大於硼襯基正比計數管中離子的漂移時間那麼認為發生了脈衝堆積計數2個，如果測量得到的脈衝寬度小於硼襯基正比計數管中離子的漂移那麼認為沒有發生脈衝堆積計數1個。
本申請實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：
由於採用了將脈衝測量方法設計為包括：步驟1：獲得硼襯基正比計數管的輸出信號，並對輸出信號進行等比例放大；步驟2：獲得放大後的信號，並計算放大後的信號的脈衝寬度；步驟3：獲得硼襯基正比計數管中離子的漂移時間；步驟4：基於脈衝寬度和漂移時間，對硼襯基正比計數管的輸出信號是否發生了脈衝堆積進行判斷，若發生了脈衝堆積則進行脈衝堆積的修復處理，若沒有發送脈衝堆積則不進行處理；步驟5：將步驟4輸出的信號傳輸到脈衝計數測量儀中進行脈衝如果測量得到的脈衝寬度大於硼襯基正比計數管中離子的漂移時間那麼認為發生了脈衝堆積計數2個，如果測量得到的脈衝寬度小於硼襯基正比計數管中離子的漂移那麼認為沒有發生脈衝堆積計數1個，這樣的脈衝堆積判斷和處理方法簡單高效，脈衝堆積效應那么正常情況下兩個脈衝堆積被測成一個脈衝的情況就得到解決，兩個脈衝堆積被測成兩個脈衝，從而就提高了測量的上限，所以，有效解決了現有的反應堆核儀表系統核測量裝置或方法採用實驗法對堆積結果進行修正存在成本高，效率低的技術問題，進而實現了高效低成本的完成脈衝測量，且使核測量儀表脈衝計數的上限水平得到提升的技術效果。
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；
圖1是本申請中脈衝測量方法的流程示意圖；
圖2是本申請中源信號與高頻方波示意圖；
圖3是本申請中脈衝堆積修複流程示意圖；
圖4是本申請中電流放大電路示意圖。
具體實施方式
本發明提供了一種脈衝測量方法，解決了現有的反應堆核儀表系統核測量裝置或方法採用實驗法對堆積結果進行修正存在成本高，效率低的技術問題，實現了高效低成本的完成脈衝測量的技術效果。
為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。
為了能夠更清楚地理解本發明的上述目的、特徵和優點，下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在相互不衝突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。
在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是，本發明還可以採用其他不同於在此描述範圍內的其他方式來實施，因此，本發明的保護範圍並不受下面公開的具體實施例的限制。
實施例一：
在實施例一中，請參考圖1-圖4，提供了一種脈衝測量方法，所述方法包括：
步驟1：獲得硼襯基正比計數管的輸出信號，並對輸出信號進行等比例放大；
步驟2：獲得放大後的信號，並計算放大後的信號的脈衝寬度；
步驟3：獲得硼襯基正比計數管中離子的漂移時間；
步驟4：基於脈衝寬度和漂移時間，對硼襯基正比計數管的輸出信號是否發生了脈衝堆積進行判斷，若發生了脈衝堆積則進行脈衝堆積的修復處理，若沒有發送脈衝堆積則不進行處理；
步驟5：將步驟4輸出的信號傳輸到脈衝計數測量儀中進行脈衝測量。
反應堆核測量儀表源區一般採用硼襯基正比計數管和脈衝計數測量儀表實現，源區測量的脈衝數量正比於洩漏出堆芯的中子數量，正比於反應堆功率。所以該儀表關注測量的脈衝數量測量的準確性。由於中子在探測器中被捕獲等過程的隨機性，硼襯基正比計數管輸出的脈衝信號存在堆積現象，如不對堆積信號進行合理的處理，源區脈衝計數儀表測量得到的計數率結果會小於真實的計數率，造成源區計數率儀表測量準確性下將，尤其是在高計數率情況下，嚴重的信號堆積使得測量結果與真實值偏差很大。
硼襯基正比計數管探測中子的原理是：熱中子入射至探測器內，與探測器的襯基硼層發生反應產生帶電粒子，帶電粒子在計數管的氣體中電離，在高壓的作用下在探測器外的電子學迴路中產生脈衝，該脈衝的寬度與帶電粒子後電荷在探測器內的漂移時間一致。利用這一脈寬特性來判斷脈衝是否堆積是可行的。
本發明利用測量到的脈衝寬度與離子漂移時間之間的關係來判斷脈衝是否堆積，其先決條件是探測器信號的放大環節不改變脈衝的寬度信息，即放大的過程是探測器信號的等比例放大而不是單純的探測器信號的能量放大，可採用帶寬較高的電流放大技術實現。
帶寬較高的電流放大技術是採用電流反饋運算法大器為核心實現的放大電路，如AD844晶片，這种放大電路的頻帶較寬可以達到10G以上的頻帶，頻帶越寬那麼放大過程對源信號的頻率成分的損失越少，因此可以保留較多的脈寬信息。該條件部分是採用通用的核電子學技術實現的，放大器有成熟市場產品，放大的效果是把幾個微安的電流脈衝放大並整形成TTL（3.3V）電平的矩形型的標準信號。
首先，計算放大後的信號的脈衝寬度：
放大後的探測器信號保留了源信號前沿和後沿的信息變頻矩形波信號，通過外部引入的高頻方波信號對變頻矩形波信號進行計數測量，如圖2所示，設高頻方波的周期為T，計數值為n。
具體過程：當第一條線為高時，第二條線每有一個上升沿就記1，在第一條線為高過程中累計，舉例圖2中，第一條線的第一個高電平階段為8個計數，第二個高電平階段為4個計數。通過這一計數乘以頻時鐘的周期（高頻時鐘頻率的倒數），就得到了脈衝的大致寬度。
然後，得到離子的漂移時間：
對於硼襯基正比計數管而言，形成脈衝信號的離子漂移時間只和探測器的機械尺寸、外加高壓大小和電離發生的位置相關，在機械尺寸固定和外加高壓固定的情況下，選取最在硼襯基層附近開始電離的漂移時間T1（最長時間）作為判斷判別時間。
然後，對脈衝堆積進行修復：
當測量的脈衝寬度T*n大上節所述的漂移時間T1時，表明脈衝發生了堆積，該脈衝是兩個或更多個脈衝的堆積結果，保守的認為是兩個脈衝發生了堆積，認為此次測量到2個脈衝。從而實現了脈衝堆積的高效修復。
請參考圖3，其中，測量得到的脈衝寬度為W，單脈衝的最大特性脈寬為W1，脈衝總計數為N，則在W>W1時N=N+2，否則N=N+1，脈衝修復完成。
本方法提出了一種符合脈衝測量物理規律的修複方法，該修複方法較以往方法實現難度小，流程簡單高效，且實際效果很好。以往採用實驗法對堆積結果進行修正成本高，效率低。較以往方法改善較大，使核測量儀表脈衝計數的上限水平提升到了1×106，達到了國際先進水平。
核測量脈衝放大電路有三種經典的電路，電壓型放大、電荷型放大、電流型放大，電流型放大的基本電路為負反饋的標準放大電路如下圖4所示：晶片可採用AD844等電流反饋運算法大器，經多級放大後會得到圖2第一條曲線的波形。以圖2為例採用高頻方波信號去測量圖2第一條曲線高電平的長度，可以得到高電平部分的近似寬度。
以電流型脈衝放大電路為探測器信號的放大電路，在最大限度的保存脈衝信號的頻率特性的前提下，是信號放大到伏量級並送入數字電路部分，該數字電路通過記錄脈衝的前沿數量測量脈衝數，此外數字電路的高頻晶振用於定標脈衝的寬度，即在脈衝高電平時一個高頻計數器記錄此時間段內晶振的上升沿數量W，從而由W記錄脈衝的寬度。這種邏輯在數字電路中很容易實現的。
反應堆核測量裝置使用的硼襯基正比計數管的型號是預先可確定的，其信號單脈衝最大特性脈衝寬度是可以在廠家得到的，該時間為W1。
計數率的計算和脈衝的修復：
如果測量的某個脈衝的寬度W大於W1，那麼說明這個脈衝是由兩個或者兩個以上的脈衝堆積得到的，那麼計數率N在此脈衝測量後應該是N+2，如果W小於等於W1，則計數率N在此脈衝測量後應該是N+1。這樣就完成了脈衝修復。
其中，脈衝計數測量儀進行脈衝測量，具體為：脈衝計數的測量是通過數字電路的計數器實現的，每個脈衝的前沿會觸發計數器加一，從而實現計數。
上述本申請實施例中的技術方案，至少具有如下的技術效果或優點：
由於採用了將脈衝測量方法設計為包括：步驟1：獲得硼襯基正比計數管的輸出信號，並對輸出信號進行等比例放大；步驟2：獲得放大後的信號，並計算放大後的信號的脈衝寬度；步驟3：獲得硼襯基正比計數管中離子的漂移時間；步驟4：基於脈衝寬度和漂移時間，對硼襯基正比計數管的輸出信號是否發生了脈衝堆積進行判斷，若發生了脈衝堆積則進行脈衝堆積的修復處理，若沒有發送脈衝堆積則不進行處理；步驟5：將步驟4輸出的信號傳輸到脈衝計數測量儀中進行脈衝如果測量得到的脈衝寬度大於硼襯基正比計數管中離子的漂移時間那麼認為發生了脈衝堆積計數2個，如果測量得到的脈衝寬度小於硼襯基正比計數管中離子的漂移那麼認為沒有發生脈衝堆積計數1個，這樣的脈衝堆積判斷和處理方法簡單高效，脈衝堆積效應那么正常情況下兩個脈衝堆積被測成一個脈衝的情況就得到解決，兩個脈衝堆積被測成兩個脈衝，從而就提高了測量的上限，所以，有效解決了現有的反應堆核儀表系統核測量裝置或方法採用實驗法對堆積結果進行修正存在成本高，效率低的技術問題，進而實現了高效低成本的完成脈衝測量，且使核測量儀表脈衝計數的上限水平得到提升的技術效果。
儘管已描述了本發明的優選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優選實施例以及落入本發明範圍的所有變更和修改。
顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。