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CN113588982B - 一种基于自适应门限的主泵转速测量系统及方法 - Google Patents

一种基于自适应门限的主泵转速测量系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于自适应门限的主泵转速测量系统及方法，通过信号调理电路将主泵转速信号转换为连续可导的模拟信号；主控制器对采集的信号进行分析运算，产生滤波调整参数和门限电平参数；主控制器将滤波调整参数输出至信号调理电路，对信号调理电路进行滤波参数优化；主控制器将门限电平参数输出至DAC电路；经DAC电路将门限电平参数转化为门限电平模拟信号；比较电路将门限电平模拟信号与信号调理电路输出的模拟信号进行比较，并输出矩形波信号；主控制器对矩形波信号进行计数、并输出主泵的转速值。本发明使用自适应的测量构思，可以对不同幅值、不同形状的波形进行自适应的测试，具有测量精度高，适应性好的特点。

Description

一种基于自适应门限的主泵转速测量系统及方法
技术领域
本发明涉及反应堆保护数字化仪控技术领域，具体涉及一种基于自适应门限的主泵转速测量系统及方法。
背景技术
反应堆冷却剂泵是反应堆冷却系统的唯一能动设备，在一回路中具有重要的作用。既是一回路压力边界，同时也承担着反应堆冷却剂循环等核安全和非核安全的双重作用，因此对反应堆冷却剂泵的运行参数的检测也十分重要。其中转速是反应堆冷却剂泵一个重要的运行参数，表征着泵的主要功能是否正常，因此对反应堆冷却剂泵转速的测量十分重要。由于不同的主泵配合不同类型的传感器产生的波形不同，因此需要对不同的应用条件认为调整测量电路的参数。
发明内容
基于上述技术背景，本发明提供了解决上述问题的一种基于自适应门限的主泵转速测量系统及方法，应用于反应堆冷却剂泵转速的测量，本发明使用自适应的测量构思，可以对不同幅值、不同形状的波形进行自适应的测试，具有测量精度高，适应性好的特点。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于自适应门限的主泵转速测量系统，包括信号调理电路、信号采集电路、主控制器、DAC电路和比较电路；所述信号调理电路，用于将输入的主泵转速信号转换为连续可导的模拟信号；所述信号采集电路，用于采集信号调理电路输出的模拟信号；所述主控制器的第一输入端，用于输入信号采集电路采集的信号；主控制器对采集的信号进行分析运算，产生滤波调整参数和门限电平参数；主控制器的第一输出端，用于将滤波调整参数输出至信号调理电路，对信号调理电路进行滤波参数优化；主控制器的第二输出端，用于将门限电平参数输出至DAC电路；所述DAC电路，用于将门限电平参数转化为门限电平模拟信号，并将门限电平模拟信号输出至比较电路；所述比较电路，用于接收的门限电平模拟信号和信号调理电路输出的模拟信号；将门限电平模拟信号作为比较基准，与接收信号调理电路输出的模拟信号进行比较，并输出矩形波信号至主控制器的第二输入端；主控制器，还用于对矩形波信号进行计数获得该主泵的转速值，并通过主控制器第三输出端输出主泵的转速值。
进一步优选，所述信号调理电路包括仪表放大器和有源滤波器；所述仪表放大器用于将输入的主泵转速信号由差分信号转换为单端信号，同时对输入的主泵转速信号的幅值进行调整；所述有源滤波器，用于对仪表放大器输出的信号进行滤波，将信号转换为连续可导的模拟信号。
进一步优选，所述仪表放大器还具有阻抗变换和提高共模抑制比的作用。
进一步优选，所述有源滤波器输出信号为伪正弦信号。
进一步优选，所述信号采集电路采用ADC采集电路。
进一步优选，所述主控制器与比较电路之间还设有数字隔离电路。
进一步优选，所述主控制器采用ARM/FPGA芯片。
进一步优选，所述信号调理电路的输入端采用阻容网络，形成RIF滤波器。
一种基于自适应门限的主泵转速测量方法，包括以下步骤：
S1.通过信号调理电路将输入的主泵转速信号转换为连续可导的模拟信号；
S2.通过信号采集电路采集信号调理电路输出的模拟信号；
S3.通过主控制器对采集的信号进行分析运算，产生滤波调整参数和门限电平参数；
S4.通过主控制器将滤波调整参数输出至信号调理电路，对信号调理电路进行滤波参数优化；
S5.通过主控制器将门限电平参数输出至DAC电路；经DAC电路将门限电平参数转化为门限电平模拟信号；
S6.通过比较电路接收的门限电平模拟信号和信号调理电路输出的模拟信号；将门限电平模拟信号作为比较基准，与接收信号调理电路输出的模拟信号进行比较，并输出矩形波信号；
S7.通过主控制器对矩形波信号进行计数、并输出主泵的转速值。
进一步优选，步骤S1中，具体步骤依次包括：
S11.通过仪表放大器将主泵转速信号由差分信号转化为单端信号，同时对信号的幅值进行调整；
S12.通过有源滤波器对仪表放大器输出的信号进行滤波，并将信号转换为连续可导的模拟信号。
本发明具有如下的优点和有益效果：
本发明设计了一种自适应门限的系统及方法，通过对输入波形进行判断，自动调整门限电平的高度；从而适应不同的传感器的波形；具有广泛的应用价值，增加了装置的应用范围。
本发明通过自适应的方法对滤波参数和比较门限电平进行设置，进行自主反馈，该方法用于对不同的主泵进行自适应的测量，可以应用于不同幅值的主泵转速传感器，测量精度高于0.1％@FS(0℃～50℃)。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明的基于自适应门限的主泵转速测量系统的整体功能图。
图2为本发明实施例1流程框图。
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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例提供了一种基于自适应门限的主泵转速测量系统，主要由信号调理电路、信号采集电路、主控制器、DAC电路、比较电路、数字隔离电路组成，具体地：信号调理电路主要由仪表放大器和有源滤波器构成；信号采集电路采用ADC采集电路；主控制器采用ARM/FPGA芯片；信号调理电路的输入端采用阻容网络，形成RIF滤波器。
仪表放大器用于将输入的主泵转速信号交流差分信号转换为交流单端信号，同时对信号的幅值进行调整，采用仪表放大器也可以增加通道的共模抑制比。
有源滤波器，用于对仪表放大器输出的信号进行滤波，滤除噪声信号和尖峰信号，将信号转换为连续可导的模拟信号。滤波参数可以通过设置有源滤波的参数进行调整，保证经过滤波的输出的信号为平滑的模拟量信号，同时可以提高通道的响应时间。此外，有源滤波器输出信号为伪正弦信号。
信号采集电路，用于采集信号调理电路输出的模拟信号，并输送给主控制器。
主控制器的第一输入端，用于输入信号采集电路采集的信号；主控制器对采集的信号进行分析运算，得到一个周期内信号的最高幅值和波峰的数量，产生滤波调整参数和门限电平参数；主控制器的第一输出端，用于将滤波调整参数经模拟开关和电阻网路输出至信号调理电路，对信号调理电路进行滤波参数优化；主控制器的第二输出端，用于将门限电平参数输出至DAC电路。
DAC电路，用于将门限电平参数转化为门限电平模拟信号，并将门限电平模拟信号输出至比较电路。
比较电路，用于接收的门限电平模拟信号和信号调理电路输出的模拟信号；将门限电平模拟信号作为比较基准，与接收信号调理电路输出的模拟信号进行比较，并经数字隔离电网输出矩形波频率信号至主控制器的第二输入端。
主控制器，还用于对矩形波频率信号进行计数获得该主泵的转速值，并通过主控制器第三输出端输出主泵的转速值。
实施例2
本实施例提供了一种基于自适应门限的主泵转速测量方法，具体步骤如下所示：
S1.先通过仪表放大器将主泵转速信号由差分信号转化为单端信号，同时对信号的幅值进行调整；再通过有源滤波器对仪表放大器输出的信号进行滤波，并将信号转换为连续可导的模拟信号；
S2.通过信号采集电路采集信号调理电路输出的模拟信号；
S3.通过主控制器对采集的信号进行分析运算，产生滤波调整参数和门限电平参数；
S4.通过主控制器将滤波调整参数输出至信号调理电路，对信号调理电路进行滤波参数优化；
S5.通过主控制器将门限电平参数输出至DAC电路；经DAC电路将门限电平参数转化为门限电平模拟信号；
S6.通过比较电路接收的门限电平模拟信号和信号调理电路输出的模拟信号；将门限电平模拟信号作为比较基准，与接收信号调理电路输出的模拟信号进行比较，并输出矩形波信号；
S7.通过主控制器对矩形波信号进行计数、并输出主泵的转速值。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于自适应门限的主泵转速测量系统，其特征在于，包括信号调理电路、信号采集电路、主控制器、DAC电路和比较电路；
所述信号调理电路，用于将输入的主泵转速信号转换为连续可导的模拟信号；
所述信号采集电路，用于采集信号调理电路输出的模拟信号；
所述主控制器的第一输入端，用于连接信号采集电路，并输入信号采集电路采集的信号；主控制器对采集的信号进行分析运算，产生滤波调整参数和门限电平参数；主控制器的第一输出端，用于将滤波调整参数输出至信号调理电路，对信号调理电路进行滤波参数优化；主控制器的第二输出端，用于将门限电平参数输出至DAC电路；
所述DAC电路，用于将门限电平参数转化为门限电平模拟信号，并将门限电平模拟信号输出至比较电路；
所述比较电路，用于接收的门限电平模拟信号和信号调理电路输出的模拟信号；将门限电平模拟信号作为比较基准，与接收信号调理电路输出的模拟信号进行比较，并输出矩形波信号至主控制器的第二输入端；
主控制器，还用于对矩形波信号进行计数获得该主泵的转速值，并通过主控制器第三输出端输出主泵的转速值；
所述信号调理电路包括仪表放大器和有源滤波器；
所述仪表放大器用于将输入的主泵转速信号由差分信号转换为单端信号，同时对输入的主泵转速信号的幅值进行调整；
所述有源滤波器，用于对仪表放大器输出的信号进行滤波，将信号转换为连续可导的模拟信号；
所述信号调理电路的输入端采用阻容网络，形成RIF滤波器。
2.根据权利要求1所述的一种基于自适应门限的主泵转速测量系统，其特征在于，所述仪表放大器还具有阻抗变换和提高共模抑制比的作用。
3.根据权利要求1所述的一种基于自适应门限的主泵转速测量系统，其特征在于，所述有源滤波器输出信号为伪正弦信号。
4.根据权利要求1所述的一种基于自适应门限的主泵转速测量系统，其特征在于，所述信号采集电路采用ADC采集电路。
5.根据权利要求1所述的一种基于自适应门限的主泵转速测量系统，其特征在于，所述主控制器与比较电路之间还设有数字隔离电路。
6.根据权利要求1所述的一种基于自适应门限的主泵转速测量系统，其特征在于，所述主控制器采用ARM/FPGA芯片。
7.一种基于自适应门限的主泵转速测量方法，其特征在于，基于权利要求1至6任一项所述的一种基于自适应门限的主泵转速测量系统，包括以下步骤：
S1.通过信号调理电路将输入的主泵转速信号转换为连续可导的模拟信号；
S2.通过信号采集电路采集信号调理电路输出的模拟信号；
S3.通过主控制器对采集的信号进行分析运算，产生滤波调整参数和门限电平参数；
S4. 通过主控制器将滤波调整参数输出至信号调理电路，对信号调理电路进行滤波参数优化；
S5.通过主控制器将门限电平参数输出至DAC电路；经DAC电路将门限电平参数转化为门限电平模拟信号；
S6.通过比较电路接收的门限电平模拟信号和信号调理电路输出的模拟信号；将门限电平模拟信号作为比较基准，与接收信号调理电路输出的模拟信号进行比较，并输出矩形波信号；
S7.通过主控制器对矩形波信号进行计数、并输出主泵的转速值。
8.根据权利要求7所述的一种基于自适应门限的主泵转速测量方法，其特征在于，步骤S1中，具体步骤依次包括：
S11.通过仪表放大器将主泵转速信号由差分信号转化为单端信号，同时对信号的幅值进行调整；
S12.通过有源滤波器对仪表放大器输出的信号进行滤波，并将信号转换为连续可导的模拟信号。
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