DE2731381B2 - Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Meßgröße - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs I genannten Art.

Derartige Meßwertwandler erhalten irr« allgemeinen das Ausgangssignal eines Meßfühlers, der in Eigenkraftausführung sein kann, wie z. B. eiin Thermoelement, «xler der mit einer Fremdkraftquelle ausgestattet sein kann, wie ein Widerstandsthermometer. Das Ausgangssignal des Meßfühlers wird dann in dem Meßwertwandler verstärkt sowie, falls notwendig, maßstäblich verändert und linearisiert, um ein Meßwertwandler-Ausgangssignal zu erzeugen, das proportional dem Ausgangssignal des Meßfühlers ist, und zwar für Anzeige-, Schreib- und/oder Regelzwecke. Bekanntlich können solche Meßwertwandler mit Schaltungsteilen versehen werden, wie z. E. Filtern ίο oder Abschirmungen, wodurch das Signal-Geräusch-Verhältnis oberhalb einer annehmbaren Grenze gehalten wird.

Bei der Messung physikalischer Größen wird im allgemeinen ein Meßwertwandler benötigt, der unverzüglich auf Änderungen der physikalischen Größe anspricht und dabei einen hohen Genauigkeitsgrad aufweist. Diese Forderungen sind in vielen Fällen unvereinbar. Somit wird ein nacktes Thermoelement schnell auf Temperaturänderungen ansprechen. Ein solches Thermoelement ist jedoch der Verschmutzung durch Umweltbedingungen ausgesetzt, wodurch die Genauigkeit vermindert wird. Andererseits weiß man, daß ein gegen schädliche Umweltbedingungen gut geschütztes Thermoelement oder Widerstandsthermometer zwar einen guten Genauigkeitsgrad aufweist, jedoch auf Temperaturänderungen so langsam anspricht, daß es für viele Fälle ungeeignet ist. Dies ist nur ein bestimmtes Beispiel der allgemeinen Schwierigkeit, auf die man stößt, wenn die Messung physikalischer Größen ein unverzügliches Ansprechen auf ÄRderungen dev Größe in Verbiedung mit einer hohen Genauigkeit erforderlich macht.

Es ist bereits ein Meßwertwandler bekannt (DE-OS 2444856) welcher ein Ausgangssignal proportional der Größe eines physikalischen Zustands erzeugt, und die folgenden Merkmale aufweist:
a) einen ersten unverzüglich ansprechenden Meßfühler, der ein Signal entsprechend der Größe des physikalischen Zustands erzeugt,
b) einen zweiten, langsam ansprechenden Meßfühler, der ein Signal erzeugt, welches der Größe des physikalischen Zustands entspricht, wobei dieser Meßfühler eine hohe Genauigkeit in bezug auf die Genauigkeit des ersten Meßfühlers, andererseits jedoch eine vergleichsweise große Zeitkonstante aufweist,

c) eine Schaltung, die auf die von dem ersten und dem zweiten Meßfühler erzeugten Signale anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, welches

sich in Übereinstimmung mit Änderungen an dem durch den ersten Meßfühler erzeugten Signal ändert,

d) Mittel, die das Ausgangssignal der Schaltung verstellen, um dem Signal zu entsprechen, das von dem zweiten Meßfühler in einer kontrollierten Geschwindigkeit erzeugt wurde.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszugestalten, daß eine genaue Korrektür des Ausgangssignals des schnellen aber weniger genauen Meßfühlers durch das Ausgangssignal des langsameren aber genauen Meßfühlers erzielt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Maßnah-M men gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Anhand der Zeichnung wird ein Schema der Schal-

tungsanordnung, die auf die Messung der Neutronenflußdichte in einem Kernreaktor durch innerhalb des Kerns liegende Eigenkraft-Neutronenfluß-Meßfühler angewandt wird, näher erläutert.

Ein kritisches Maß im Betrieb von Kernreaktoren ist die Neutronenflußdichte im Kern. Bisher sind solche Messungen an ausgewählten Kernstellen mit Eigenkraft-Rhodium-Meßfühlem durchgeführt worden. Solche Meßfühler haben einen annehmbaren Genauigkeitsgrad, sprechen aber langsam auf Änderungen der Flußdichte an, da sie eine Zeitkonstante — d. h. die Zeit, die erforderlich ist, um auf 63% einer Stufenänderung in der Flußdichte zu fallen oder zu steigen — in einer Größenordnung von einer oder von mehreren Minuten haben, wodurch deren Verwendung in einem Reaktorregel- oder -Sicherheitskanal ausgeschlossen und deren Einsatz darauf begrenzt ist, den zeitlichen Verlauf der Kraftverteilungen und -änderungen während der Kraftbetriebsaiten zu liefern. Ein solcher Meßfühler ist schematisch in der Zeichnung unter dem Bezugszeichen 2 dargestellt.

Für die Neutronenfiußdichtemessung innerhalb von Kernen stehen auch schnell ansprechende Meßfühler zur Verfügung, deren Zeitkonstante in der Größenordnung von einer bis zwanzig Millisekunden liegt, wodurch sie die notwendige Ansprecugeschwindigkeit zum Einsatz in einem Reaktorregel- oder -sicherheitskanal haben. Solch schnell ansprechende Meßfühler können aber einen nicht annehmbaren anfänglichen Genauigkeitsgrad aufweisen und können eventuell keine vorherbestimmte Funktionsbeziehung zwischen der Neutronenflußdichte und dem Signalausgang haben. Somit ist deren Nützlichkeit bei der Überwachung des Reaktorbetriebs z. Zt. begrenzt. Typisch für solch schnell ansprechende Meßfühler ist der Ytterbium-Meßfühler, welcher schematich in der Zeichnung unter dem Bezugszeichen 1 dargestellt ist. Meßfühlerpaare, wie sie mit 1 und 2 bezeichnet sind, können an gewählten kritischen Stellen innerhalb des gesamten Reaktorkerns angeordnet werden.

In den nunmehr zu beschreibenden Meßwertwandlern werden die Signalausgänge aus den Meßfühlern 1 und 2 in der erforderlichen Weise in den Verstärkern 3 bzw. 4 verstärkt. Die Ausgangssignale aus den Verstärkern können, falls gewünscht oder erforderlich, in den Funktionsgeneratoren 5 und 6 linearisiert und maßstäblich geändert werden. Das Ausgangssignal aus dem Funktionsgenerator 5, d. h. das Signal proportional dem Ausgangssignal aus dem Meßfühler 1, wird als Durchschaltsignal über die Schaltungsteile 7, 8 und 9, welche später zu beschreiben sind, auf eine entsprechende Anzeige-, Schreib- und/oder Regelvorrichtung 10 gegeben. Somit ergibt der Meßwertwandler ein Ausgangssignal, das sofort auf Änderungen der Flußdichte anspricht.

Das Ausgangssignal aus dem Funktionsgenerator 6, d. h. das Signal proportional zum Ausgangssignal des Meßfühlers 2, dient dazu, über einen geschlossenen Rückfülirungskreis das Ausgangssignal aus dem Funktionsgenerator 5, d. h. das Signal proportional zum Ausgangssignal aus dem Meßfühler 1, mit einer verhältnismäßig langsamen, kontinuierlichen Geschwindigkeit zu ändern, bis unter Beharrungszustandsbedingungen das Meßwandler-Ausgangssignal, das in die Vorrichtung 10 über die Leitung 18 eingegeben wird, gleich dem Ausgangssignal aus dem Funktionsgenerator 6 ist. Dies wird

lu durch den Rückführungskreis 22 erreicht, in welchem das Meßwandler-Ausgangssignal über die Leitung 20 zu einem Differenzglied 11 zurückgeführt wird, das ein Ausgangssignal erzeugt, welches proportional der Abweichung des Meßwandler-Ausgangssignals von dem Ausgangssignal des Funktionsgenerators 6 ist. Ein Zeitintegralglied 12, welches dieses Signal erhält, erzeugt ein Ausgangssignal, welches über das Summierglied 9 dazu dient, das Meßwandlerausgangssignal mit einer kontrollierten Geschwindigkeit zu verstellen, bis es gleich dem Ausgangssignal des Funktionsgenerators 6 ist. Somit .spricht das Meßwandierausgangssignai zwar unverzüglich auf Änderungen der Flußdichte an, ergibt aber auch die Höhe der Flußdichte mit dem Genauigkeitsgrad des zwar langsam ansprechenden, aber sehr genauen Meßfühlers 2.

Um die Korrektur zu vermindern, die an dem Meßwandlerausgangssignal über den Rückführungskreis 22 vorgenommen werden muß, umfaßt die Schaltungsanordnung auch Einrichtungen zur sofortigen Änderung dieses Signals im Verhältnis zu Änderungen am Signal, das vom Meßfühler 2 erzeugt wird; zu diesem Zweck wird das letztgenannte Signal über eine Leitung 17 und eine Zweigleitung 19 zu dem Summierglied 8 geschickt. Das aus diesem Glied zum Summierglied 9 weitergeleitete Ausgangssignal wirkt so, daß es das Ausgangssignal des Funktionsgenerators 5 sofort und im Verhältnis zu Änderungen des Ausgangssignals aus dem Funktionsgenerator 6 ändert.

In den Fällen, in denen die Genauigkeit des schnell ansprechenden Meßfühlers 1 sich stark und mehr oder weniger willkürlich ändert, umfaßt die Schaltungsanordnung weiterhin Einrichtungen zur Eichung dieses Signals unter längeren Beharrungszustandsbedingungen, wobei das von dem langsam ansprechenden Meßfühler 2 erzeugte Signal als Eichmaß verwendet wird. Gemäß der Darstellung tritt das Ausgangssignal aus dem Funktionsgenerator 6 über die Leitung 17 und

so eine Zweigleitung 21 in ein Differenzglied 14 ein, in das das Ausgangssignal aus dem Multiplizierglied 7 rückgeführt wird. Ein Integrierglied 16, welches das Ausgangssignal aus dem Differenzglied 14 erhält, erzeug' sin Ausgangssignal, das in das Multiplizierglied 7 eintritt und dazu dient, eine Eichkorrektur an dem Signal vorzunehmen, das im Funkfionsgencrator S unter Beharrungszustandsbedingungen erzeugt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Überwachung einer Meßgröße mit

a) einem auf die Meßgröße schnell ansprechenden ersten Meßfühler,

b) einem auf die Meßgröße vergleichweise langsamer ansprechenden aber genaueren zweiten Meßfühler,

c) einer Korrekturschaltung zur Veränderung des Ausgangssignals des ersten Meßfühlers nach Maßgabe des Ausgangssignals des zweiten Meßfühlers, welche eine Summierschaltung aufweist, die vom Ausgangssignal des ersten Meßfühlers sowie von einem aus dem Ausgangssignal des zweiten Meßfühlers abgeleiteten Korrektursignal beaufschlagt ist, sowie

d) einer an die Korrekturschaltung angeschlossener» Anzeigeeinheit.

dadurch gekennzeichnet, daß

e) die Korrekturschaltung (9,11,12) zur Ableitung des Korrektursignals folgende Einrichtungen aufweist:

el) eine Subtrahicrschaltung (11) zur Bildung eines Differenzsignah; aus dem Ausgangssignal des zweiten Meßfühlers (2) und dem Ausgangssignal! der Summierschaltung (9), sowie

e2) c'ne eingangsseitig an die Siubtrahierscnaltung(ll) und ausgangsseitig an die Summierschaltun^ (9) angeschlossene Integrierschaltung (12).

2. Schaltungsanordnung n*. h Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des ersten Meßfühlers (1) der Summierschaltung (9) über eine weitere Summierschaltung (8) zugeführt ist, die außerdem vom Ausgangssignal (lies zweiten Meßfühlers (2) beaufschlagt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des ersten Meßfühlers (1) der Summiersch&itung (9 bzw. 8) über eine Multipliziersdlialtung (7) zugeführt ist und daß eine weitere eingangsseitig an den Ausgang des zweiten Meßfühlers (2) sowie den Ausgang der Multiplizierschaltung (7) angeschlossene Subtrahierschaltung (14) sowie eine weitere, eingangsseitig an die weitere Subtrahierschaltung (14) und ausgangsseitig an die Multiplizierschaltung (7) angeschlossene Integrierschaltung (16) vorgesehen ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Meßfühlern (1 bzw. 2) jeweils eine funktionsbildende Schaltung (5 bzw. 6) unmittelbar nachgeordnet ist.