本發(fā)明屬于核電站儀控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種核電站堆芯核測系統(tǒng)使用的高性能信號處理模塊。

背景技術(shù)：

秦山核電一廠堆芯核測系統(tǒng)中使用的BD-IMCH1034型處理模塊負(fù)責(zé)將核電站堆芯核測系統(tǒng)中子探測器輸出的通量信號(低水平)隔離放大后輸出給電站計算機(jī)系統(tǒng)。電站運(yùn)行二十多年間，該型信號處理模塊曾數(shù)次出現(xiàn)故障，影響了堆芯核測系統(tǒng)的正常工作。為了避免堆芯核測系統(tǒng)出現(xiàn)測量故障，保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，中核核電運(yùn)行管理有限公司一廠技術(shù)處提出在保證功能不變的前提下，重新開發(fā)一款新型處理模塊。新開發(fā)的處理模塊具有性能穩(wěn)定、精度高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，大大提高了堆芯核測系統(tǒng)的安全性和可靠性，確保了電站的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是現(xiàn)有核電廠該類型信號處理模塊故障頻發(fā)，影響堆芯核測系統(tǒng)正常工作的問題，提供了一種核電站堆芯核測系統(tǒng)使用的高性能信號處理模塊。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種核電站堆芯核測系統(tǒng)使用的高性能信號處理模塊，包括差分負(fù)反饋放大電路、隔離運(yùn)放模塊、反向負(fù)反饋電路和濾波電路組成，外部供電電壓為±15VDC，輸出電壓為0-10V直流電壓信號；差分負(fù)反饋放大電路的輸出端與隔離運(yùn)放模塊的輸入端連接，隔離運(yùn)放模塊的輸出端分別與濾波電路的輸入端和反向負(fù)反饋電路的輸入端連接，濾波電路的輸出端與差分負(fù)反饋放大電路的輸入端連接；差分負(fù)反饋放大電路用于將輸入信號進(jìn)行50倍放大；隔離運(yùn)放電路用于將差分負(fù)反饋放大電路送入的信號進(jìn)行隔離，隔離后的信號輸入到反向負(fù)反饋電路中；反向負(fù)反饋電路用于對隔離后的信號進(jìn)行放大；濾波電路用于對隔離模塊轉(zhuǎn)換后的±15VDC電源進(jìn)行濾波，處理后的±15VDC用來為差分負(fù)反饋放大電路提供直流供電；

如上所述的差分負(fù)反饋放大電路，該電路的運(yùn)算放大器使用的是精密運(yùn)算放大器，其型號是OPA627BP，該型運(yùn)放的輸入偏置電流為1pA，差分輸入阻抗達(dá)1013Ω，溫漂為0.8μV/℃，偏置電壓為0.1mV，運(yùn)放有外部調(diào)零端，可以使用電位器來消除失調(diào)，能夠提高放大器的輸出精度；差分負(fù)反饋放大電路負(fù)責(zé)將輸入信號精確放大50倍后輸出給隔離運(yùn)放電路，放大倍數(shù)通過調(diào)節(jié)滑變電阻器P1上2腳的位置來確定；

差分放器OPA627BP的差分輸入端2腳和3腳之間將兩個二極管D1和D2進(jìn)行反接實現(xiàn)保護(hù)功能，D1和D2使用的二極管型號為BAS116；差分放器OPA627BP的3腳和2腳輸入端分別串聯(lián)保護(hù)電阻R1和R2，阻值為4.75k；運(yùn)放OPA627BP的2腳與6腳并聯(lián)跨接電阻R4和電容C3，R4的阻值為237k，C3的容值為0.1uF；差分放器OPA627BP的1腳和5腳之間連接滑變電阻器P1，P1的2腳與差分放器OPA627BP的7腳連接，通過移動P1上2腳的位置達(dá)到改變差分負(fù)反饋放大電路的放大倍數(shù)。

如上所述的隔離運(yùn)放電路以隔離運(yùn)放AD215BY為核心構(gòu)成，該型運(yùn)放的隔離電壓達(dá)1500VAC，增益為單位增益，非線性精度為±0.005％，P6為調(diào)零電位器；該模塊對輸入信號進(jìn)行1:1隔離輸出，防止前后級電路之間的相互干擾；隔離運(yùn)放電路外圍器件連接是該AD215BY的固定連接，AD215BY的36腳連接電R9，R9的另一端連接到滑動變阻器P6的滑動端2腳上，P6是滑變電阻器，其3腳與板卡GND2的地端連接，P6的1腳與R8連接，R8的另一端連接板卡正端供電電源+15V，R9的阻值為1M，R8的阻值為100K，P6的阻值范圍是0-10K。

如上所述的反向負(fù)反饋電路以精密運(yùn)放OPA627BP為核心構(gòu)成，運(yùn)放OPA627BP的1腳和5腳之間跨接一滑變電阻器P2，通過調(diào)節(jié)P2的2腳的位置來調(diào)節(jié)運(yùn)放OPA627BP的零點(diǎn)；運(yùn)放OPA627BP的2腳輸入端將滑變電阻器P3和電阻R5串聯(lián)，通過調(diào)節(jié)P3的阻值可以調(diào)節(jié)電路的增益，P3的阻值范圍為1-1K，R5的阻值為4.22K，運(yùn)放OPA627BP的6腳為輸出端，輸出端串聯(lián)三極管Q1，其型號為2N2219A，Q1的發(fā)射極E端為該反饋電路的輸出端；運(yùn)放OPA627BP的2腳與三極管2N2219A的發(fā)射極跨接滑變電阻器P4，P4的電阻范圍為0-50K，精度為5％；P3和P4同時調(diào)節(jié)，可以使運(yùn)放OPA627BP的增益放大為1-10倍不等，輸出的電壓為0～10VDC電壓信號不等；運(yùn)放OPA627BP的2腳與三極管Q1的發(fā)射極E端跨接極性電容C1，其容值為1.7uF和容值為0.01uF的電容C2，C1與C2為并聯(lián)連接方式。

如上所述的濾波電路主要將隔離電路產(chǎn)生的±15V壓電信號進(jìn)行濾波處理，給差分負(fù)反饋放大電路提供穩(wěn)定的直流供電；

濾波電路以BNX025H01型濾波模塊F1和F2為核心構(gòu)成，該模塊負(fù)責(zé)將隔離模塊U1進(jìn)行DC-DC轉(zhuǎn)換后輸出的±15VDC電源進(jìn)行濾波，處理后輸出±15VDC用來為差分負(fù)反饋放大電路提供穩(wěn)定的直流供電；

F1和F2的輸入端分別為B端和PSG端，輸出端分別是CB端和CG端；

F1和F2的輸入端分別連接隔離模塊產(chǎn)生的電壓Viso+15V和Viso-15V，Viso+15V連接F1的B端，Viso-15V連接F2的B端，F(xiàn)1和F2的B端和PSG端之間分別跨接極性電容C6和C7，容值極為6.8uF，最高電壓為50V，C6的正極連接到B端，C7的正極連接到PSG端；

F1的輸出端CB分別連接560uH電感后將地GND1端并聯(lián)極性電容C12和電容C14；F2的輸出端CB分別連接560uH電感后將地GND1端并聯(lián)極性電容C13和電容C15。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明包括差分負(fù)反饋放大電路、隔離運(yùn)放電路、反向負(fù)反饋電路和濾波電路。本發(fā)明具有電路形式簡單，成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，大大提高了堆芯核測系統(tǒng)的安全性和可靠性，確保了電站的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種核電站堆芯核測系統(tǒng)使用的高性能信號處理模塊的結(jié)構(gòu)原理圖；

圖2是本發(fā)明的一種核電站堆芯核測系統(tǒng)使用的高性能信號處理模塊的差分負(fù)反饋放大電路的原理圖；

圖3是本發(fā)明的一種核電站堆芯核測系統(tǒng)使用的高性能信號處理模塊的隔離運(yùn)放電路的原理圖；

圖4是本發(fā)明的一種核電站堆芯核測系統(tǒng)使用的高性能信號處理模塊的反向負(fù)反饋電路的原理圖；

圖5是本發(fā)明的一種核電站堆芯核測系統(tǒng)使用的高性能信號處理模塊的濾波電路的原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。

如圖1所示，一種核電站堆芯核測系統(tǒng)使用的高性能信號處理模塊，包括差分負(fù)反饋放大電路、隔離運(yùn)放模塊、反向負(fù)反饋電路和濾波電路組成，外部供電電壓為±15VDC，輸出電壓為0-10V直流電壓信號。差分負(fù)反饋放大電路的輸出端與隔離運(yùn)放模塊的輸入端連接，隔離運(yùn)放模塊的輸出端分別與濾波電路的輸入端和反向負(fù)反饋電路的輸入端連接，濾波電路的輸出端與差分負(fù)反饋放大電路的輸入端連接。差分負(fù)反饋放大電路用于將輸入信號進(jìn)行50倍放大。隔離運(yùn)放電路用于將差分負(fù)反饋放大電路送入的信號進(jìn)行隔離，隔離后的信號輸入到反向負(fù)反饋電路中。反向負(fù)反饋電路用于對隔離后的信號進(jìn)行放大。濾波電路用于對隔離模塊轉(zhuǎn)換后的±15VDC電源進(jìn)行濾波，處理后的±15VDC用來為差分負(fù)反饋放大電路提供直流供電。

如圖2所示為差分負(fù)反饋放大電路，該電路的運(yùn)算放大器使用的是精密運(yùn)算放大器，其型號是OPA627BP，該型運(yùn)放的輸入偏置電流為1pA，差分輸入阻抗達(dá)1013Ω，溫漂為0.8μV/℃，偏置電壓為0.1mV，運(yùn)放有外部調(diào)零端，可以使用電位器來消除失調(diào)，能夠提高放大器的輸出精度。差分負(fù)反饋放大電路負(fù)責(zé)將輸入信號精確放大50倍后輸出給隔離運(yùn)放電路，放大倍數(shù)通過調(diào)節(jié)滑變電阻器P1上2腳的位置來確定。

差分放器OPA627BP的差分輸入端2腳和3腳之間將兩個二極管D1和D2進(jìn)行反接實現(xiàn)保護(hù)功能，D1和D2使用的二極管型號為BAS116。差分放器OPA627BP的3腳和2腳輸入端分別串聯(lián)保護(hù)電阻R1和R2，阻值為4.75k。運(yùn)放OPA627BP的2腳與6腳并聯(lián)跨接電阻R4和電容C3，R4的阻值為237k，C3的容值為0.1uF。差分放器OPA627BP的1腳和5腳之間連接滑變電阻器P1，P1的2腳與差分放器OPA627BP的7腳連接，通過移動P1上2腳的位置達(dá)到改變差分負(fù)反饋放大電路的放大倍數(shù)。

如圖3所示為隔離運(yùn)放電路，隔離運(yùn)放電路不僅有隔離作用，而且會產(chǎn)生±15V的電壓信號，該電壓信號經(jīng)過濾波后用以供給差分負(fù)反饋放大電路使用。

隔離運(yùn)放電路以隔離運(yùn)放AD215BY為核心構(gòu)成，該型運(yùn)放的隔離電壓達(dá)1500VAC，增益為單位增益，非線性精度為±0.005％，P6為調(diào)零電位器。該模塊對輸入信號進(jìn)行1:1隔離輸出，防止前后級電路之間的相互干擾。隔離運(yùn)放電路外圍器件連接是該AD215BY的固定連接，AD215BY的36腳連接電R9，R9的另一端連接到滑動變阻器P6的滑動端2腳上，P6是滑變電阻器，其3腳與板卡GND2的地端連接，P6的1腳與R8連接，R8的另一端連接板卡正端供電電源+15V，R9的阻值為1M，R8的阻值為100K，P6的阻值范圍是0-10K。

如圖4所示為反向負(fù)反饋電路，反向負(fù)反饋電路以精密運(yùn)放OPA627BP為核心構(gòu)成，運(yùn)放OPA627BP的1腳和5腳之間跨接一滑變電阻器P2，通過調(diào)節(jié)P2的2腳的位置來調(diào)節(jié)運(yùn)放OPA627BP的零點(diǎn)。運(yùn)放OPA627BP的2腳輸入端將滑變電阻器P3和電阻R5串聯(lián)，通過調(diào)節(jié)P3的阻值可以調(diào)節(jié)電路的增益，P3的阻值范圍為1-1K，R5的阻值為4.22K，運(yùn)放OPA627BP的6腳為輸出端，輸出端串聯(lián)三極管Q1，其型號為2N2219A，Q1的發(fā)射極E端為該反饋電路的輸出端。運(yùn)放OPA627BP的2腳與三極管2N2219A的發(fā)射極跨接滑變電阻器P4，P4的電阻范圍為0-50K，精度為5％。P3和P4同時調(diào)節(jié)，可以使運(yùn)放OPA627BP的增益放大為1-10倍不等，輸出的電壓為0～10VDC電壓信號不等。運(yùn)放OPA627BP的2腳與三極管Q1的發(fā)射極E端跨接極性電容C1，其容值為1.7uF和容值為0.01uF的電容C2，C1與C2為并聯(lián)連接方式。

如圖5所示為濾波電路，濾波電路主要將隔離電路產(chǎn)生的±15V壓電信號進(jìn)行濾波處理，給差分負(fù)反饋放大電路提供穩(wěn)定的直流供電。

濾波電路以BNX025H01型濾波模塊F1和F2為核心構(gòu)成，該模塊負(fù)責(zé)將隔離模塊U1進(jìn)行DC-DC轉(zhuǎn)換后輸出的±15VDC電源進(jìn)行濾波，處理后輸出±15VDC用來為差分負(fù)反饋放大電路提供穩(wěn)定的直流供電。

F1和F2的輸入端分別為B端和PSG端，輸出端分別是CB端和CG端。

F1和F2的輸入端分別連接隔離模塊產(chǎn)生的電壓Viso+15V和Viso-15V，Viso+15V連接F1的B端，Viso-15V連接F2的B端，F(xiàn)1和F2的B端和PSG端之間分別跨接極性電容C6和C7，容值極為6.8uF，最高電壓為50V，C6的正極連接到B端，C7的正極連接到PSG端。

F1的輸出端CB分別連接560uH電感后將地GND1端并聯(lián)極性電容C12和電容C14；F2的輸出端CB分別連接560uH電感后將地GND1端并聯(lián)極性電容C13和電容C15。

上面結(jié)合實施例對本發(fā)明的實施方法作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容均可以采用現(xiàn)有技術(shù)。