本發(fā)明涉及核電安全測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種便攜式中子檢測裝置。

背景技術(shù)：

堆外核測量儀表系統(tǒng)（rpn）用分布于核電站反應堆壓力容器外的一系列中子探測器來連續(xù)監(jiān)測反應堆功率、功率變化率和功率的軸向分布，它主要由中子探測器和核儀表設備構(gòu)成，是直接關(guān)系到反應堆安全的重要系統(tǒng)之一。

由于堆外核測量儀表系統(tǒng)處理的信號極其微弱，所以整個系統(tǒng)的設備抗干擾及防護性要求較高。而且，堆外核測量儀表系統(tǒng)rpn中各探測器、電纜、接插件到儀表設備的布置極其復雜，往往在正常運行或機組大修過程中，會出現(xiàn)一些異常故障，甚至于造成跳堆，嚴重影響機組的安全穩(wěn)定運行。由此可見，故障處理的正確性和及時性將對核電站的安全性及經(jīng)濟性造成重大影響。

綜上，堆外核測量儀表系統(tǒng)的在線故障檢測能夠為核電站的安全運行提供有力保障，但是現(xiàn)有的檢測設備只能在實驗室條件下對探測器的功能進行單一檢測，并不能實現(xiàn)在線檢測，而且檢測設備的便攜性較低，無法滿足快速響應的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種便攜式中子檢測裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)堆外核測量儀表系統(tǒng)的在線多種故障檢測，具有易便攜、多功能檢測且檢測響應時間快等優(yōu)點。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種便攜式中子檢測裝置，用于檢測待測堆外核測量儀表系統(tǒng)rpn，所述待測rpn包括源量程探測器、中間量程探測器和功率量程探測器以及集成在保護機柜上的各數(shù)據(jù)板卡和測試板卡，所述裝置包括背板，以及均通過所述背板實現(xiàn)相互連接與通信的電源模塊、上位機模塊、源量程模塊、中間量程模塊、功率量程模塊、模擬量模塊、數(shù)字量模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；其中，

所述電源模塊，用于給所述裝置內(nèi)各模塊供電；

所述上位機模塊，用于獲取用戶輸入數(shù)據(jù)，并將所獲取到的用戶輸入數(shù)據(jù)相應的分配給所述源量程模塊、中間量程模塊、功率量程模塊、模擬量模塊及數(shù)字量模塊，使得所述源量程模塊、中間量程模塊及功率量程模塊能夠各自生成對應于被測rpn探測器的采集指令和工作高壓，使得所述模擬量模塊和所述數(shù)字量模塊能夠各自生成對應于被測rpn保護機柜板卡的采集指令；其中，所述用戶輸入數(shù)據(jù)包括被測rpn探測器和待測rpn保護機柜板卡的類型、量程、參數(shù)及驗證模式；

所述源量程模塊與待測rpn源量程探測器相連，用于采集所述待測rpn源量程探測器的輸出信號并進行放大處理；

所述中間量程模塊與待測rpn中間量程探測器相連，用于采集所述待測rpn中間量程探測器的輸出信號并進行放大處理；

所述功率量程模塊與待測rpn功率量程探測器相連，用于采集所述待測rpn功率量程探測器的輸出信號并進行放大處理；

所述模擬量模塊與待測rpn保護機柜各數(shù)據(jù)板卡相連，用于采集所述待測rpn保護機柜各數(shù)據(jù)板卡上輸出的模擬量數(shù)據(jù)；

所述數(shù)字量模塊與所述待測rpn保護機柜各數(shù)據(jù)板卡相連，用于采集所述待測rpn保護機柜各數(shù)據(jù)板卡上輸出的數(shù)字量數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)處理模塊，用于獲取并分析計算所述源量程模塊、中間量程模塊及功率量程模塊各自對應所采集到的相關(guān)輸出放大信號以及所述待測rpn保護機柜各數(shù)據(jù)板卡輸出的模擬量數(shù)據(jù)和數(shù)字量數(shù)據(jù)，且進一步根據(jù)分析計算結(jié)果來分別判定所述待測rpn源量程探測器、待測rpn中間量程探測器、待測rpn功率量程探測器以及待測rpn保護機柜各數(shù)據(jù)板卡的故障狀態(tài)。

其中，所述源量程模塊包括相互連接的脈沖放大電路和第一高壓處理電路；其中，

所述第一高壓處理電路，用于通過所述背板獲取所述上位機模塊為所述待測rpn源量程探測器設定的高壓值，并根據(jù)所獲取到的為所述待測rpn源量程探測器設定的高壓值，形成所述待測rpn源量程探測器所需的工作高壓和脈沖甄別域值；

所述脈沖放大電路，用于接收所述待測rpn源量程探測器輸出的脈沖信號，通過放大并經(jīng)所述第一高壓處理電路形成的脈沖甄別域值中甄別處理后，將所述處理后的脈沖信號通過所述背板輸出至所述數(shù)據(jù)處理模塊中。

其中，所述中間量程模塊包括相互連接的第一電流放大及轉(zhuǎn)換電路和第二高壓處理電路；其中，

所述第二高壓處理電路，用于通過所述背板獲取所述上位機模塊為所述待測rpn中間量程探測器設定的高壓值，并根據(jù)所獲取到的為所述待測rpn中間量程探測器設定的高壓值，形成所述待測rpn中間量程探測器所需的正高壓和補償高壓；

所述第一電流放大及轉(zhuǎn)換電路，用于接收所述待測rpn中間量程探測器輸出的電流信號，通過放大處理后轉(zhuǎn)換成相應的電壓值并通過所述背板輸出至所述數(shù)據(jù)處理模塊中。

其中，所述功率量程模塊包括相互連接的第二電流放大及轉(zhuǎn)換電路和第三高壓處理電路；其中，

所述第三高壓處理電路，用于通過所述背板獲取所述上位機模塊為所述待測rpn功率量程探測器設定的高壓值，并根據(jù)所獲取到的為所述待測rpn功率量程探測器設定的高壓值，形成所述待測rpn功率量程探測器所需的工作高壓；

所述第二電流放大及轉(zhuǎn)換電路，用于接收所述待測rpn功率量程探測器輸出的電流信號，通過放大處理后轉(zhuǎn)換成相應的電壓值并通過所述背板輸出至所述數(shù)據(jù)處理模塊中。

其中，所述裝置還包括校驗模塊，所述校驗模塊通過所述背板與所述電源模塊、上位機模塊、源量程模塊、中間量程模塊、功率量程模塊、模擬量模塊、數(shù)字量模塊和數(shù)據(jù)處理模塊均進行連接和通信，且所述校驗模塊包括電流校驗電路和脈沖校驗電路；其中，

所述脈沖校驗電路可通過第一外部導線與所述源量程模塊串接成回路，用于通過所述背板接收所述上位機模塊設定的正校驗脈沖信號并轉(zhuǎn)換為負校驗脈沖信號，且將所述負校驗脈沖信號進行整形、衰減和阻抗匹配處理后通過所述第一外部導線送至所述源量程模塊中進行處理，使得所述數(shù)據(jù)處理模塊中可根據(jù)所述源量程模塊處理信號所計算出的脈沖計數(shù)率會與所述正校驗脈沖信號進行對比，實現(xiàn)對所述源量程模塊的自校驗；

所述電流校驗電路可通過第二外部導線與所述中間量程模塊串接成回路，還可通過第三外部導線與所述功率量程模塊串接成回路，用于通過所述背板接收所述上位機模塊設定的電流校驗信號，且將所述電流校驗信號在預設的電流量程檔位中選擇對應所述中間量程模塊所需的第一電流值以及選擇對應所述功率量程模塊所需的第二電流值后分別進行調(diào)整并通過所述第二外部導線將所述第一電流值送至所述中間量程模塊中進行處理以及通過所述第三外部導線將所述第二電流值送至所述功率量程模塊中進行處理，使得所述數(shù)據(jù)處理模塊中可根據(jù)所述中間量程模塊處理信號所計算出的電流值會與所述第一電流值進行對比，實現(xiàn)對所述中間量程模塊的自校驗，以及使得所述數(shù)據(jù)處理模塊中可根據(jù)所述功率量程模塊處理信號所計算出的電流值會與所述第二電流值進行對比，實現(xiàn)對所述功率量程模塊的自校驗。

其中，所述模擬量模塊包括模擬量的輸入部分和輸出部分，所述模擬量模塊通過db接口與所述待測rpn保護機柜各數(shù)據(jù)板卡進行連接并傳輸4~20ma的標準信號。.

其中，所述數(shù)字量模塊包括數(shù)字量的輸入部分和輸出部分，所述數(shù)字量模塊通過db接口與所述待測rpn保護機柜各數(shù)據(jù)板卡進行連接并傳輸高低電平信號。

其中，所述數(shù)據(jù)處理模塊還與所述待測rpn保護機柜上的測試板卡進行連接，實現(xiàn)對所述待測rpn保護機柜上的測試板卡的故障檢測。

其中，所述裝置中的背板、電源模塊、上位機模塊、源量程模塊、中間量程模塊、功率量程模塊、模擬量模塊、數(shù)字量模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和校驗模塊均內(nèi)置于一便攜式機箱中且均為集成電路板；其中，所述電源模塊、源量程模塊、中間量程模塊、功率量程模塊、模擬量模塊、數(shù)字量模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和校驗模塊均可熱插拔式安裝于所述背板上。

其中，所述裝置中源量程模塊、中間量程模塊、功率量程模塊均采用金屬屏蔽盒設計。

實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：

1、本發(fā)明采用模塊化設計，可以集成在便攜式機箱內(nèi)，具有易便攜、安裝工藝簡單、維護成本低等優(yōu)點；

2、本發(fā)明不僅能對待測rpn的探測器進行試驗驗證，還可以對待測rpn保護機柜上各數(shù)據(jù)板卡和測試板卡進行試驗驗證，實現(xiàn)多功能在線檢測且檢測響應時間快；

3、本發(fā)明采用了多重屏蔽設計，具有更強的抗干擾能力。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖仍屬于本發(fā)明的范疇。

圖1為本發(fā)明實施例提供的便攜式中子檢測裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的便攜式中子檢測裝置的后面板示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的便攜式中子檢測裝置的前面板示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述。

如圖1所示，為本發(fā)明實施例中，提供的一種便攜式中子檢測裝置，用于檢測待測堆外核測量儀表系統(tǒng)rpn（未圖示），該待測rpn包括源量程探測器、中間量程探測器和功率量程探測器以及集成在保護機柜上的各數(shù)據(jù)板卡和測試板卡。

本發(fā)明實施例中的裝置包括背板1，以及均通過背板1實現(xiàn)相互連接與通信的電源模塊2、上位機模塊3、源量程模塊4、中間量程模塊5、功率量程模塊6、模擬量模塊7、數(shù)字量模塊8和數(shù)據(jù)處理模塊9。

背板1、電源模塊2、上位機模塊3、源量程模塊4、中間量程模塊5、功率量程模塊6、模擬量模塊7、數(shù)字量模塊8、數(shù)據(jù)處理模塊9均內(nèi)置于一便攜式機箱中且均為集成電路板，且電源模塊2、源量程模塊4、中間量程模塊5、功率量程模塊6、模擬量模塊7、數(shù)字量模塊8、數(shù)據(jù)處理模塊9均可熱插拔于背板1上。其中，

電源模塊2，用于給裝置內(nèi)各模塊供電；

上位機模塊3，用于獲取用戶輸入數(shù)據(jù)，并將所獲取到的用戶輸入數(shù)據(jù)相應的分配給源量程模塊4、中間量程模塊5、功率量程模塊6、模擬量模塊7及數(shù)字量模塊8，使得源量程模塊4、中間量程模塊5及功率量程模塊6能夠各自生成對應于被測rpn探測器的采集指令和工作高壓，使得模擬量模塊7和數(shù)字量模塊8能夠各自生成對應于被測rpn保護機柜板卡的采集指令；其中，用戶輸入數(shù)據(jù)包括被測rpn探測器和待測rpn保護機柜板卡的類型、量程、參數(shù)及驗證模式；

源量程模塊4與待測rpn源量程探測器相連，用于采集待測rpn源量程探測器的輸出信號并進行放大處理；

中間量程模塊5與待測rpn中間量程探測器相連，用于采集待測rpn中間量程探測器的輸出信號并進行放大處理；

功率量程模塊6與待測rpn功率量程探測器相連，用于采集所述待測rpn功率量程探測器的輸出信號并進行放大處理；

模擬量模塊7與待測rpn保護機柜各數(shù)據(jù)板卡相連，用于采集待測rpn保護機柜各數(shù)據(jù)板卡上輸出的模擬量數(shù)據(jù)；

數(shù)字量模塊8與待測rpn保護機柜各數(shù)據(jù)板卡相連，用于采集待測rpn保護機柜各數(shù)據(jù)板卡上輸出的數(shù)字量數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)處理模塊9采用基于fpga平臺技術(shù)實現(xiàn)，用于獲取并分析計算源量程模塊4、中間量程模塊5及功率量程模塊6各自對應所采集到的相關(guān)輸出放大信號以及待測rpn保護機柜各數(shù)據(jù)板卡輸出的模擬量數(shù)據(jù)和數(shù)字量數(shù)據(jù)，且進一步根據(jù)分析計算結(jié)果來分別判定待測rpn源量程探測器、待測rpn中間量程探測器、待測rpn功率量程探測器以及待測rpn保護機柜各數(shù)據(jù)板卡的故障狀態(tài)。

應當說明的是，為了提高裝置的抗干擾性，裝置中的源量程模塊4、中間量程模塊5、功率量程模塊6均采用金屬屏蔽盒設計。數(shù)據(jù)處理模塊9還可以與待測rpn保護機柜上的測試板卡進行連接，實現(xiàn)對待測rpn保護機柜上的測試板卡的故障檢測。

更進一步的，源量程模塊4包括相互連接的脈沖放大電路41和第一高壓處理電路42；其中，

第一高壓處理電路42，用于通過背板1獲取上位機模塊3為待測rpn源量程探測器設定的高壓值，并根據(jù)所獲取到的為待測rpn源量程探測器設定的高壓值，形成待測rpn源量程探測器所需的工作高壓和脈沖甄別域值；

脈沖放大電路41，用于接收待測rpn源量程探測器輸出的脈沖信號，通過放大并經(jīng)第一高壓處理電路42形成的脈沖甄別域值中甄別處理后，將處理后的脈沖信號通過背板1輸出至數(shù)據(jù)處理模塊9中。

在一個實施例中，源量程模塊4的技術(shù)指標具體如下：

脈沖范圍：0~10⁶cps；輸入負脈沖寬度最小值：80ns；輸入負脈沖上升時間：≤10ns；輸入負脈沖下降時間：≤10ns；輸入阻抗：50ω；高壓輸出范圍：0~1000v；甄別域值：0~5v。

同時，脈沖放大電路采用金屬屏蔽盒設計，減少電路的電磁干擾，保證信號放大的真實性。

更進一步的，中間量程模塊5包括相互連接的第一電流放大及轉(zhuǎn)換電路51和第二高壓處理電路52；其中，

所述第二高壓處理電路52，用于通過背板1獲取上位機模塊3為待測rpn中間量程探測器設定的高壓值，并根據(jù)所獲取到的為待測rpn中間量程探測器設定的高壓值，形成待測rpn中間量程探測器所需的正高壓和補償高壓；

第一電流放大及轉(zhuǎn)換電路51，用于接收待測rpn中間量程探測器輸出的電流信號，通過放大處理后轉(zhuǎn)換成相應的電壓值并通過背板1輸出至數(shù)據(jù)處理模塊9中。

在一個實施例中，中間量程模塊5的技術(shù)指標具體如下：

高壓輸出范圍：0~1000v；補償高壓輸出范圍：-200~0v。

此時，由于待測rpn中間量程探測器輸出的電流信號較弱，且電流跨度較大，因此第一電流放大及轉(zhuǎn)換電路51將設計9個放大檔位，根據(jù)輸入電流的大小（輸入范圍位于1×10^-11a~1×10^-3a之間），由軟件自動判斷檔位并切換，電流放大后需通過第一電流放大及轉(zhuǎn)換電路51內(nèi)置的i-v變換的線性放大電路變換成相應的電壓值。同時，第一電流放大及轉(zhuǎn)換電路51全部或其內(nèi)置部分的i-v變換的線性放大電路采用金屬屏蔽盒的設計，減少了電路受噪聲的影響。

更進一步的，功率量程模塊6包括相互連接的第二電流放大及轉(zhuǎn)換電路61和第三高壓處理電路62；其中，

第三高壓處理電路62，用于通過背板1獲取上位機模塊3為待測rpn功率量程探測器設定的高壓值，并根據(jù)所獲取到的為待測rpn功率量程探測器設定的高壓值，形成待測rpn功率量程探測器所需的工作高壓；

第二電流放大及轉(zhuǎn)換電路61，用于接收待測rpn功率量程探測器輸出的電流信號，通過放大處理后轉(zhuǎn)換成相應的電壓值并通過背板1輸出至所述數(shù)據(jù)處理模塊9中。

在一個實施例中，功率量程模塊6的技術(shù)指標具體為：高壓輸出范圍：0~1000v。

此時，由于待測rpn功率量程探測器含有六節(jié)電離室，因此本功率量程模塊6也包含了六路電流輸入端口，分別為sh1、sh2、sh3、sb1、sb2、sb3。鑒于待測rpn功率量程探測器輸出的電流信號也較弱，且電流跨度較大，因此第二電流放大及轉(zhuǎn)換電路61采用與中間量程模塊5中第一電流放大及轉(zhuǎn)換電路51類似的設計方案，在此不在贅述。

更進一步的，模擬量模塊7包括模擬量的輸入部分和輸出部分，模擬量模塊7通過db接口與待測rpn保護機柜各數(shù)據(jù)板卡進行連接并傳輸4~20ma的標準信號。

更進一步的，數(shù)字量模塊8包括數(shù)字量的輸入部分和輸出部分，數(shù)字量模塊8也通過db接口與待測rpn保護機柜各數(shù)據(jù)板卡進行連接并傳輸高低電平信號。

更進一步的，裝置還包括校驗模塊10，該校驗模塊10也采用集成電路板，并通過背板1可以與便攜式機箱內(nèi)所有內(nèi)置模塊進行連接和通信，且該校驗模塊10包括電流校驗電路101和脈沖校驗電路102；其中，

脈沖校驗電路102可通過第一外部導線d1與源量程模塊4串接成回路，用于通過背板1接收上位機模塊3設定的正校驗脈沖信號并轉(zhuǎn)換為負校驗脈沖信號，且將負校驗脈沖信號進行整形、衰減和阻抗匹配處理后通過第一外部導線d1送至源量程模塊4中進行處理，使得數(shù)據(jù)處理模塊9中可根據(jù)源量程模塊4處理信號所計算出的脈沖計數(shù)率會與正校驗脈沖信號進行對比，實現(xiàn)對源量程模塊4的自校驗；

電流校驗電路101可通過第二外部導線d2與中間量程模塊5串接成回路，還可通過第三外部導線d3與功率量程模塊6串接成回路，用于通過背板1接收上位機模塊3設定的電流校驗信號，且將電流校驗信號在預設的電流量程檔位中選擇對應中間量程模塊5所需的第一電流值以及選擇對應功率量程模塊6所需的第二電流值后分別進行調(diào)整并通過第二外部導線d2將第一電流值送至中間量程模塊5中進行處理以及通過第三外部導線d3將第二電流值送至功率量程模塊6中進行處理，使得數(shù)據(jù)處理模塊9中可根據(jù)中間量程模塊5處理信號所計算出的電流值會與第二電流值進行對比，實現(xiàn)對中間量程模塊5的自校驗；以及使得數(shù)據(jù)處理模塊9中可根據(jù)功率量程模塊6處理信號所計算出的電流值會與第三電流值進行對比，實現(xiàn)對功率量程模塊6的自校驗。

可以理解的是，數(shù)據(jù)處理模塊9中根據(jù)源量程模塊4處理信號所計算出的脈沖計數(shù)率與正校驗脈沖信號，以及數(shù)據(jù)處理模塊9中根據(jù)中間量程模塊5處理信號所計算出的電流值與第二電流值，以及數(shù)據(jù)處理模塊9中根據(jù)功率量程模塊6處理信號所計算出的電流值與第三電流值，都會通過上位機模塊3的觸摸屏顯示，以便直觀觀察對比結(jié)果。

應當說明的是，由于電源模塊2、源量程模塊4、中間量程模塊5、功率量程模塊6、模擬量模塊7、數(shù)字量模塊8、數(shù)據(jù)處理模塊9和校驗模塊10均采用集成于便攜式機箱內(nèi)的可插拔式集成電路板，因此在實現(xiàn)與外部設備的連接和通信的過程中，需在上述集成電路板上均設有相應的外置接口，如電源模塊2的電源接口、源量程模塊4、中間量程模塊5和功率量程模塊6均對應采集待測rpn源量程探測器、待測rpn中間量程探測器和待測rpn功率量程探測器輸出信號的同軸電纜接口、模擬量模塊7的ai/ao接口、數(shù)字量模塊8的ai/ao接口、數(shù)據(jù)處理模塊9的rj45接口、校驗模塊10的同軸電纜接口等等。如圖2所示，接口具體可參見裝置的后面板示意圖，其中，校驗模塊10的sgpulse接口為脈沖校驗信號輸出接口，可與源量程模塊4的tsetpulse接口通過第一外部導線d1相連；而校驗模塊10的sgcurrent接口為電流校驗信號輸出接口，可與中間量程模塊5的tsetcurrent接口通過第二外部導線d2相連以及與功率量程模塊6的tsetcurrent接口通過第三外部導線d3相連。

同時，如圖3所示，即可以通過裝置前面板的觸摸屏顯示、讀取數(shù)據(jù)處理模塊9處理后的數(shù)據(jù)，也可以通過觸摸屏設置上位機模塊3所需的用戶輸入數(shù)據(jù)。當然，也可以通過前面板的usb接口將測試數(shù)據(jù)導出分析，還可以將數(shù)據(jù)存儲到外部設備。

實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果：

1、本發(fā)明采用模塊化設計，可以集成在便攜式機箱內(nèi)，具有易便攜、安裝工藝簡單、維護成本低等優(yōu)點；

2、本發(fā)明不僅能對待測rpn的探測器進行試驗驗證，還可以對待測rpn保護機柜上各數(shù)據(jù)板卡和測試板卡進行試驗驗證，實現(xiàn)多功能在線檢測且檢測響應時間快；

3、本發(fā)明采用了多重屏蔽設計，具有更強的抗干擾能力。

以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。