核探測器的故障診斷方法及裝置制造方法
【專利摘要】一種核探測器的故障診斷方法及裝置，將故障診斷裝置與核探測器連接，在核探測器正常工況下，通過故障診斷裝置采集核探測器的數字成形電路、模擬放大電路及核探頭的信號數據，用數據處理的方式提取核探測器的特征信息，通過提取這些數據的特征值，從而建立正常狀態下數據信息庫。當故障發生或即將發生時，這些特征參數信息中的一項或多項會發生改變，有別于正常工況下的參數信息。當對核探測器監控或檢測時，再次通過采集獲取數據，并通過數據分析的方法獲取此時的特征參量，與數據信息庫的信息對比，通過其差異判斷核探測器是否發生故障異常，并判定故障類型、位置，實現對核探測器故障的智能判定。
【專利說明】核探測器的故障診斷方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬于自動化控制領域，特別是用于核輻射探測器的故障診斷方法及裝置。【背景技術】
[0002]核輻射探測器作為核科學研究中的一種重要核輻射測量儀器，它是獲取各種輻射信息的源頭。核探測器輸出信號信噪比低，背景雜波強，又常常工作在高溫、高輻射的惡劣環境中，使得核探測器容易發生故障。
[0003]目前，為了保證控制監控系統的可靠性、可維修性和安全性，通常通過人工巡檢核探測器，人工巡檢核探測器雖然可以發現一些明顯的物理損壞，但是不能察覺到核探測器內在的故障，而且多數核探測器的安裝現場有較高輻射，靠人為去發現和修復這些儀器故障很難做到及時有效，并且巡檢人員的健康也會受到生產現場的強烈輻射和有毒有害氣體的危害。正確判別核探測器故障的性質嚴重程度和位置，往往要求操作人員具有豐富的經驗，對控制監控系統的深刻了解，否則可能出現漏判、誤判、誤操作。
[0004]傳統的核探測器I如附圖1中的虛線框所示，包括成形電路1-1、模擬放大電路1-2及核探頭1-3，核探頭1-3的第一信號輸出端bl與模擬放大電路1-2的第一信號輸入端cl連接,模擬放大電路1-2的第一信號輸出端c2與成形電路1-1的第一信號輸入端el連接。在儀器數字化及智能化發展趨勢下，核探測器存在自動故障智能診斷要求。因此，準確、快速地發現和及時解決核探測器故障就變得非常有必要。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是克服現有技術的上述不足而提供一種核探測器的故障自動診斷方法及裝置。
[0006]本發明的技術方案是:一種核探測器的故障診斷方法，將故障診斷裝置中的D/A轉換器的信號輸出端與核探測器中的模擬放大電路的第二信號輸入端c3連接，模擬放大電路的第二信號輸出端c4與故障診斷裝置中的多選開關的dl端連接，故障診斷裝置中的(PU處理器的第二信號輸出端a2與核探測器中的成形電路的第二信號輸入端e2連接，成形電路的信號輸出端e3與CPU處理器的第三信號輸入端a3連接，核探測器中的核探頭的第二信號輸出端b2與故障診斷裝置中的高低壓電壓檢測模塊的信號輸入端連接。
[0007]在核探測器正常工況下，通過故障檢測裝置采集成形電路、模擬放大電路及核探頭的信號數據，從核探測器信號的統計指標、時頻域指標入手，用數據處理的方式提取核探測器的特征信息，從而建立正常狀態下數據信息庫，并存儲在CPU處理器中。
[0008]所述的統計指標包括平均值、均方值、有效值、峰值指標、峭度指標。
[0009]當故障發生或即將發生時，這些特征參數信息中的一項或多項會發生改變，有別于正常工況下的參數信息，通過數據分析的方法獲取此時的特征參量，與存儲在CPU處理器中的正常工況下的參數信息對比，通過其差異判斷核探測器是否發生故障異常，并判定故障類型、位置，實現對核探測器故障的智能判定，指導維修人員進行維護。[0010]其具體檢測方法如下:
A、核探測器的核探頭高壓電壓源檢測，將故障診斷裝置中的多選開關與故障診斷裝置中的高低壓電壓檢測模塊的信號輸出端連接，核探頭的高壓電壓源經高低壓電壓檢測模塊轉換后，利用故障診斷裝置中的A/D轉換器采集高低壓電壓檢測模塊的轉換值，故障診斷裝置中的CPU處理器通過A/D轉換器獲取數據后與故障檢測裝置中的基準電壓模塊的電壓值進行對比，并通過較長時間監測其差值來判斷高壓電源漂移、恒偏差故障。與基準電壓模塊的電壓值進行對比時，將多選開關轉換到與基準電壓模塊連接。
[0011]B、核探測器的模擬放大電路的故障檢測，將多選開關與模擬放大電路的信號輸出端連接，CPU處理器通過障檢測裝置中的D/A轉換器產生核探頭輸出的標準信號，施加到模擬放大電路，并用A/D轉換器采集模擬放大電路的響應波形，由于模擬放大電路的元器件及電路連接方式已知，因此能夠求出模擬放大電路的傳遞函數，通過對電路的響應波形分析和傳遞函數模型的計算結果對比，判斷出模擬放大電路的故障與否及故障類型，如出現故障時判定出模擬放大電路中發生故障的元器件。
[0012]C、核探測器的成形電路的故障檢測，CPU處理器直接對成形電路發送特定的數字脈沖，通過檢測成形電路的脈沖輸出，并與存儲在CPU處理器中正常的脈沖波形特征對比，從而判斷成形電路故障與否。
[0013]D、核探測器輸出信號的故障檢測，利用A/D轉換器采樣核探測器的輸出信號波形，并通過與存儲在CPU處理器中的統計指標、時頻域指標對比，來判斷核探測器的故障。
[0014]核探測器輸出的脈沖波形依賴于核探測器的特性、探頭結構、電子學、以及入射粒子種類與能量。核脈沖波形參數發生改變時，能夠根據核脈沖波形參數特征來判斷核探測器是否發生故障及發生故障的部位和原因。所述的核脈沖波形參數包括平均值、均方值、有效值、峰值、脈沖沿上升時間、脈沖沿降時間統計指標。
[0015]核探測器信號統計特性:
1)脈沖幅度分布滿足正態分布:
【權利要求】
1.一種核探測器的故障診斷方法，所述的核探測器包括數字成形電路、模擬放大電路及核探頭，核探頭的第一信號輸出端bl與模擬放大電路的第一信號輸入端Cl連接，模擬放大電路的第一信號輸出端c2與數字成形電路的第一信號輸入端el連接；其特征是:將故障診斷裝置中的D/A轉換器的信號輸出端與核探測器中的模擬放大電路的第二信號輸入端c3連接，模擬放大電路的第二信號輸出端c4與故障診斷裝置中的多選開關的dl端連接，故障診斷裝置中的CPU處理器的第二信號輸出端a2與核探測器中的成形電路的第二信號輸入端e2連接，成形電路的信號輸出端e3與CPU處理器的第三信號輸入端a3連接，核探測器中的核探頭的第二信號輸出端b2與故障診斷裝置中的高低壓電壓檢測模塊的信號輸入端連接； 在核探測器正常工況下，通過故障檢測裝置采集成形電路、模擬放大電路及核探頭的信號數據，從核探測器信號的統計指標、時頻域指標入手，用數據處理的方式提取核探測器的特征信息，通過提取這些數據的特征值，從而建立正常狀態下數據信息庫，并存儲在CPU處理器中； 所述的統計指標包括平均值、均方值、有效值、峰值指標、峭度指標； 當故障發生或即將發生時，這些特征參數信息中的一項或多項會發生改變，有別于正常工況下的參數信息，通過數據分析的方法獲取此時的特征參量，與存儲在CPU處理器中的正常工況下的參數信息對比，通過其差異判斷核探測器是否發生故障異常，并判定故障類型、位置，實現對核探測器故障的智能判定，指導維修人員進行維護； 其具體檢測方法如下: A、核探測器的核探頭高壓電壓源檢測，將故障診斷裝置中的多選開關與故障診斷裝置中的高低壓電壓檢測模塊的信號輸出端連接，核探頭的高壓電壓源經高低壓電壓檢測模塊轉換后，利用故障診斷裝置中的A/D轉換器采集高低壓電壓檢測模塊的轉換值，故障診斷裝置中的CPU處理器通過A/D轉換器獲取數據后與故障檢測裝置中的基準電壓模塊的電壓值進行對比，并通過較長時間監測其差值來判斷高壓電源漂移、恒偏差故障；與基準電壓模塊的電壓值進行對比時，將多選開關轉換到與基準電壓模塊連接； B、核探測器的模擬放大電路的故障檢測，將多選開關與模擬放大電路的信號輸出端連接，CPU處理器通過障檢測裝置中的D/A轉換器產生核探頭輸出的標準信號，施加到模擬放大電路，并用A/D轉換器采集模擬放大電路的響應波形，由于模擬放大電路的元器件及電路連接方式已知，因此能夠求出模擬放大電路的傳遞函數，通過對電路的響應波形分析和傳遞函數模型的計算結果對比，判斷出模擬放大電路的故障與否及故障類型，如出現故障時判定出模擬放大電路中發生故障的元器件； C、核探測器的成形電路的故障檢測，CPU處理器直接對成形電路發送特定的數字脈沖，通過檢測成形電路的脈沖輸出，并與存儲在CPU處理器中正常的脈沖波形特征對比，從而判斷成形電路故障與否； D、核探測器輸出信號的故障檢測，利用A/D轉換器采樣核探測器的輸出信號波形，并通過與存儲在CPU處理器中的統計指標、時頻域指標對比，來判斷核探測器的故障。
2.根據權利要求1所述的一種核探測器的故障診斷方法，其特征是:所述的故障診斷裝置包括CPU處理器、D/A轉換器、高低壓電壓檢測模塊、基準電壓模塊、多選開關及A/D轉換器，CPU處理器的第一信號輸出端al與D/A轉換器信號輸入端連接,高低壓電壓檢測模塊的信號輸出端與多選開關的d2端連接，基準電壓模塊的信號輸出端與多選開關的d3端連接，多選開關的輸出端與A/D轉換器信號輸入端連接，A/D轉換器的信號輸出端與CPU處理器的第四信號輸入端a4連接，CPU處理器的第五信號輸入端a5與多選開關的多選開關控制端連接，由CPU 處理器的第五信號輸入端a5控制多選開關的轉換。
【文檔編號】G01R31/00GK103983881SQ201410248345
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年6月6日 優先權日:2014年6月6日
【發明者】顏擁軍, 周劍良, 王慶震, 付德順, 曹真偉, 祁鐵濤, 易凌凡 申請人:南華大學