一種反應(yīng)性儀電流離線濾波方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明具體涉及一種反應(yīng)性儀電流離線濾波方法，屬于反應(yīng)性預(yù)判濾波法。
【背景技術(shù)】
[0002]反應(yīng)堆功率、反應(yīng)性的監(jiān)督與測量依靠堆外探測器，它將進入探測器的中子轉(zhuǎn)化為電流信號，從而推算出堆芯的功率與反應(yīng)性。
[0003]由于探測器系統(tǒng)不可避免地存在電學噪聲，進入堆外探測器的中子數(shù)量存在統(tǒng)計漲落，使得反應(yīng)性儀探測到的電流信號存在明顯的噪聲。如圖1所示，在零功率裝置上測量至_電流信號在0到5X10—12A之間變化，由它計算得到的反應(yīng)性將出現(xiàn)更大幅度的漲落;如圖2所示，根據(jù)逆動態(tài)方程由圖1中所示的電流計算出的反應(yīng)性出現(xiàn)了大幅度的漲落，在某些位置處甚至無法分辨。電流真值越小，受噪聲的影響就越大。
[0004]因而，需要對反應(yīng)性儀直接測量到的電流信號進行濾波處理，以消除噪聲對電流真值的影響，得到精確的反應(yīng)性值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明使用離線濾波，對反應(yīng)性儀記錄下的電流信號進行試驗后的離線處理。
[0006]具體地，本發(fā)明提供一種反應(yīng)性電流離線濾波方法，所述方法包括居中評價，向前擬合，向后校驗三個步驟，同時利用反應(yīng)性的預(yù)先計算結(jié)果返回判斷電流值的真假，并對其進行加權(quán)濾波處理；
[0007]其中，居中評價步驟用于剔除異常點，即對于明顯遠離正常趨勢的數(shù)據(jù)點直接進行剔除;對數(shù)據(jù)點的評價是通過兩側(cè)的數(shù)據(jù)對居中的數(shù)據(jù)進行判斷；
[0008]向前擬合步驟利用每一個數(shù)據(jù)點前面的點進行函數(shù)擬合，從而修正該數(shù)據(jù)點，濾除噪聲，將數(shù)據(jù)點拉回到正確的趨勢；
[0009]向后校驗步驟對于任何一次上述擬合都根據(jù)該數(shù)據(jù)點后面的點進行判斷，以區(qū)分出該數(shù)據(jù)點偏離擬合趨勢的原因是噪聲還是大的反應(yīng)性引入。
[0010]進一步地，如上所述的反應(yīng)性儀電流離線濾波方法，所述居中評價步驟的具體算法如下:
[0011]2點均值，判據(jù):X1-Xp |>3max{ | χι_χΡ |，| x_xP | };
[0012]4點均值，判據(jù):x1-xp I >3max2{ | x廠xP | }, j = 1, ,4 ；
[0013]8點均值，判據(jù):x1-xp I >3max3{ | x廠xP | }, j = 1, ,4 ；
[0014]其中，xp指Xi的平均值，Xi為數(shù)據(jù)點的真值。
[0015]進一步地，如上所述的反應(yīng)性儀電流離線濾波方法，所述函數(shù)擬合采取基于最小二乘法的分段線性或二次函數(shù)擬合，其中分段指的是擬合只采用有限個點。
[0016]進一步地，如上所述的反應(yīng)性儀電流離線濾波方法，所述有限個點的數(shù)目可以根據(jù)實際情況而實時改變。
[0017]進一步地，如上所述的反應(yīng)性儀電流離線濾波方法，所述向后校驗步驟的具體判據(jù)為:
[0018]max{xj-xo}<0 and Avl>Av2 and Av2>Av3 ；
[0019]或者，
[0020]min{xj-xo}>0 and Avl<Av2 and Av2<Av3；
[0021]其中10為當前需要判斷的電流值，1」為10以后的第」個電流值4￥1= (11，12，13)/3，
Av2 = ( X4 , X5 , X6 , X7 ) /4 , Av3 = (χ8,Χ9,Χ1θ)/3;
[0022]如果上述判據(jù)的條件達到，則認為XQ點處引入了某一反應(yīng)性，使反應(yīng)性曲線發(fā)生了拐彎，則分段擬合縮短步長以適應(yīng)反應(yīng)性的定向變化，即用更少的電流值進行線性擬合；如果以上條件未滿足，則對當前點進行修正并移到下一個點進行判斷，否則進一步減少擬合點數(shù)，直至以前判斷條件失效。
[0023]本發(fā)明根據(jù)反應(yīng)性儀系統(tǒng)電流信號的特點和逆動態(tài)方程的計算要求，開發(fā)出了一套濾波算法和流程，大大降低了噪聲對反應(yīng)性計算和測量的影響，為低電流下的動態(tài)刻棒、物理啟動實驗提供輔助。
【附圖說明】
[0024]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中堆外探測器電流信號的噪聲示意圖。
[0025]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中由堆外探測器電流信號計算的反應(yīng)性示意圖。
[0026]圖3為濾波模塊在零功率實驗裝置中進行測試校驗后由堆外探測器電流信號計算的反應(yīng)性示意圖。
[0027]圖4為啟用本發(fā)明中開發(fā)的濾波功能以后由堆外探測器電流信號計算的反應(yīng)性示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0029]本發(fā)明所開發(fā)的離線濾波方法的主要原則是“居中評價，向前擬合，向后校驗”，同時利用反應(yīng)性的預(yù)先計算結(jié)果返回判斷電流值的真假，并對其進行加權(quán)濾波處理。
[0030]“居中評價”用于剔除異常點，即對于明顯遠離正常趨勢的數(shù)據(jù)點直接進行剔除；由于判斷“異常”需要用到該點前后兩側(cè)的數(shù)據(jù)，所以對該點的評價是通過兩側(cè)的數(shù)據(jù)對居中的數(shù)據(jù)進行判斷的，因而稱之為“居中評價”。具體的實施算法如下:
[0031 ] 2點均值，判據(jù):| x1-xp | >3max{ | χι_χΡ |，| χ-χΡ | }；
[0032]4點均值，判據(jù):x1-xp I >3max2{ | xj_xp | }, j = 1, ,4 ；
[0033]8點均值，判據(jù):x1-xp I >3max3{ | xj_xp | }, j = 1, ,4 ；
[0034]其中，xp指Xi的平均值，Xi為數(shù)據(jù)點的真值。
[0035]“向前擬合”指對每一個數(shù)據(jù)點要利用它前面的點進行函數(shù)擬合，從而修正該點，起到濾除噪聲影響的作用，將數(shù)據(jù)點盡量拉回到正確的趨勢上去。這一點是濾波算法的核心內(nèi)容。擬合目前采取的是基于最小二乘法的分段線性擬合。其中，分段指的是擬合只采用有限個點，如同對整個數(shù)據(jù)鏈實施了分段。
[0036]“向后校驗”指對于任何一次擬合都要根據(jù)后面的數(shù)據(jù)點進行判斷，以區(qū)分出該點偏離擬合趨勢的原因是噪聲還是大的反應(yīng)性引入。所述向后校驗步驟的具體判據(jù)為:
[0037]max{xj-xo}<0 and Avl>Av2 and Av2>Av3 ；
[0038]或者，
[0039]min{xj-xo}>0 and Avl<Av2 and Av2<Av3；
[°04°]其中10為當前需要判斷的電流值4為10以后的第]_個電流值，4￥1 = (114243)/3，
Av2 = ( X4 , X5 , X6 , X7 ) /4 , Av3 = (χ8,Χ9,Χ1θ)/3;
[0041]如果上述判據(jù)的條件達到，則認為XQ點處引入了某一反應(yīng)性，使反應(yīng)性曲線發(fā)生了拐彎，則分段擬合縮短步長以適應(yīng)反應(yīng)性的定向變化，即用更少的電流值進行線性擬合;如果以上條件未滿足，則對當前點進行修正并移到下一個點進行判斷，否則進一步減少擬合點數(shù)，直至以前判斷條件失效。
[0042]此外，實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，以上這些平滑處理的手段須同時應(yīng)用于電流值和反應(yīng)性；最終平滑的反應(yīng)性是多次處理、不斷調(diào)整的結(jié)果。良好的濾波效果需要通過不斷地調(diào)整各個參數(shù)，從而獲得最符合當前噪聲特點的濾波參數(shù)系列。
[0043]濾波模塊作為反應(yīng)性儀的實時功能需要在儀器運行過程中對電流值進行在線濾波。該模塊程序的編制采用了 Fortran95語言編寫，以動態(tài)鏈接庫的形式植入反應(yīng)性儀程序系統(tǒng)。
[0044]為了更靈活地使用濾波功能，程序允許用戶手動啟停濾波功能，并允許用戶實時地改變分段擬合的擬合點數(shù)目，以應(yīng)對不同頻域的噪聲。
[0045]在動態(tài)刻棒實驗過程中對在線濾波模塊進行了測試，效果良好。尤其在電流值較小時，濾波效果明顯，對電流測量和反應(yīng)性計算的改善非常顯著。
[0046]濾波模塊在零功率實驗裝置中進行了測試校驗。試驗中，零功率裝置在+60pcn^P-60pcm之間進行切換，由于電流值較小，噪聲的影響很大，以至于無法檢測到反應(yīng)性的準確數(shù)據(jù)。如圖3所示。
[0047]啟用本發(fā)明中開發(fā)的濾波功能以后，對電流噪聲進行了有效的濾波，得到的反應(yīng)性曲線清晰可辨析，除了試驗初始階段和結(jié)束階段以外，可以給出與實驗設(shè)定值非常吻合的反應(yīng)性數(shù)值。如圖4所示。
[0048]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種反應(yīng)性儀電流離線濾波方法，其特征在于: 所述方法包括居中評價，向前擬合，向后校驗三個步驟，同時利用反應(yīng)性的預(yù)先計算結(jié)果返回判斷電流值的真假，并對其進行加權(quán)濾波處理； 其中，居中評價步驟用于剔除異常點，即對于明顯遠離正常趨勢的數(shù)據(jù)點直接進行剔除;對數(shù)據(jù)點的評價是通過兩側(cè)的數(shù)據(jù)對居中的數(shù)據(jù)進行判斷； 向前擬合步驟利用每一個數(shù)據(jù)點前面的點進行函數(shù)擬合，從而修正該數(shù)據(jù)點，濾除噪聲，將數(shù)據(jù)點拉回到正確的趨勢； 向后校驗步驟對于任何一次上述擬合都根據(jù)該數(shù)據(jù)點后面的點進行判斷，以區(qū)分出該數(shù)據(jù)點偏離擬合趨勢的原因是噪聲還是大的反應(yīng)性引入。2.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)性儀電流離線濾波方法，其特征在于: 所述居中評價步驟的具體算法如下:2點均值，判據(jù):I x1-xp I >3max{ | χι_χΡ |，| χ-χΡ |}； 4點均值，判據(jù):x1-xP|>3max2{ | x廠xP |}，j = l,…，4; 8點均值，判據(jù):x1-xp |>3max3{ | x廠xP |}，j = l,…，4; 其中，&指^的平均值，^為數(shù)據(jù)點的真值。3.如權(quán)利要求1或2所述的反應(yīng)性儀電流離線濾波方法，其特征在于: 所述函數(shù)擬合采取基于最小二乘法的分段線性或二次函數(shù)擬合，其中分段指的是擬合只采用有限個點。4.如權(quán)利要求3所述的反應(yīng)性儀電流離線濾波方法，其特征在于: 所述有限個點的數(shù)目可以根據(jù)實際情況而實時改變。5.如權(quán)利要求1或2所述的反應(yīng)性儀電流離線濾波方法，其特征在于: 所述向后校驗步驟的具體判據(jù)為: max{xj-xo}<0 and Avl>Av2 and Av2>Av3 ； 或者， min{xj-xo}>0 and Avl<Av2 and Av2<Av3； 其中10為當前需要判斷的電流值七為10以后的第」_個電流值士1 = (11，12^3)/3，八￥2=(X4 , X5 , X6 , X7 ) /4 , Av3 = ( X8 , X9 , ΧΙΟ ) /3 ; 如果上述判據(jù)的條件達到，則認為XQ點處引入了某一反應(yīng)性，使反應(yīng)性曲線發(fā)生了拐彎，則分段擬合縮短步長以適應(yīng)反應(yīng)性的定向變化，即用更少的電流值進行線性擬合;如果以上條件未滿足，則對當前點進行修正并移到下一個點進行判斷，否則進一步減少擬合點數(shù)，直至以前判斷條件失效。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種反應(yīng)性儀電流離線濾波方法。本發(fā)明所開發(fā)的離線濾波方法包括居中評價，向前擬合，向后校驗三個步驟，同時利用反應(yīng)性的預(yù)先計算結(jié)果返回判斷電流值的真假，并對其進行加權(quán)濾波處理。本發(fā)明根據(jù)反應(yīng)性儀系統(tǒng)電流信號的特點和逆動態(tài)方程的計算要求，開發(fā)出了一套濾波算法和流程，大大降低了噪聲對反應(yīng)性計算和測量的影響，為低電流下的動態(tài)刻棒、反應(yīng)性監(jiān)督提供輔助。
【IPC分類】G06F19/00
【公開號】CN105447321
【申請?zhí)枴緾N201510902627
【發(fā)明人】霍興凱, 范振東, 廖澤軍, 陳曉亮, 葉國棟, 潘澤飛, 胡赟, 徐李, 代前進, 李文濤
【申請人】中國原子能科學研究院
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月9日