JP2017502273A - 原子力発電所用伝送システムおよびこれに関する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
切替可能な入力信号が限られた数しかない公知の絶縁増幅器とは異なり、システムボードに差し込み可能な1つの正規化増幅器により、非常に多くのアナログインターフェースが可能である。これによって、一般的なシングルエンドの電圧入力および電流入力の他に、電荷、抵抗、周波数などに対するシングルエンド入力も差動入力も実現することが可能である。同様に、一般的なインターフェース値以外の複数の入力範囲を使用することができる。
市販されている絶縁増幅器は大概はスペースを節約すべく最適化されている。ガルバニック絶縁される伝送ライン用の変調器と復調器は1つのケーシング内に設置されている。本発明によるシステムでは、変調器側と復調器側を空間的に分離することによって、強い電磁ノイズのある環境におけるアナログ信号を複数のアナログ部品を用いて変換し、これをノイズに最も強い形、すなわち、デジタル振幅およびアナログ時間コーディング(パルス幅変調、PWMと略記)で、例えば、数百メートルにおよぶ長距離にわたって伝送することができる。
変調器の振幅出力がデジタルであるので(すなわち、振幅の論理状態は2つしかない)、鋸歯状波振動の周期に対応してPWM信号のパルス期間の精密な時間計測(例えば、カウンター法)を行うことにより、正規化された測定値(K)の振幅値を直接にデジタル形状に移行することが可能である。通常の絶縁増幅器では、アナログの出力信号をあらためてアナログ/デジタル変換器(ADC)によりデジタル化する必要がある。上記の直接A/D変換によりイオン化放射線の作用に対して最適化された変換器が成立する。
多数の変調器段の同期したトリガーにより、時間ベースに影響を及ぼす部品許容誤差を無視することができる。複数のデジタルデータへの直接変換により(上記第4項を参照)、三角測量を用いてポジショニング機能を実現することができる。通常のアナログ/デジタル変換器では、同期したサンプリングは、通常はバイパス経由でのみ可能である。
変調器と復調器との間の長距離にわたるデジタル化された振幅の伝送により、簡単な回路技術を用いて、多数のチャネルを単一の接続ケーブルを介して伝送することが可能である(例えば、振幅変調、周波数変調、時分割多重化法により)。このことは基本的にはアナログ信号でも可能であるが、その場合には性能と帯域幅のより大きな低下が生じる。このために必要なアナログ回路技術は、より複雑でより高コストであるだけでなく、より故障しやすい。既設の複数のケーブル(例えば、既存のパワーケーブル、ACまたはDC)への変調が、本発明によるデジタル絶縁増幅器のデジタル振幅信号を用いれば、非常に容易に、且つ、アナログ信号を用いるよりもより広い帯域で可能である。
4 コンテインメント殻
6 コンテインメント(格納容器)
8 センサー
10 分析システム
14 鋸歯状波発生器
16 コンパレータ
18 正規化増幅器
20 測定信号増幅器
24 パルス発生器
26 変調器
28 ガルバニック絶縁器
34 信号伝送ケーブル
36 貫通部
40 共通クロック発生器
42 クロックケーブル
46 ガルバニック絶縁器
47 多重化デバイス(マルチプレクサー)
48 逆多重化デバイス(デマルチプレクサー)
49 共通の信号伝送ケーブル
A アナログ測定値(正規化されている)
B 鋸歯状波振動
C アナログでメモリーされたAの瞬時値
D デジタルのPWM出力信号
E 比較時点
F 鋸歯状波振動の戻り
G 鋸歯状波振動の周期
H PWM信号のパルス期間
I PWM信号の休止期間
J ガルバニック絶縁されたPWM信号
K アナログ測定値(正規化されていない)
Claims (8)
- 放射線被曝領域を有する技術設備、特に、コンテインメント(6)を有する原子力発電所(2)のための信号伝送システムであって、
・前記放射線被曝領域の内部に、付設されたセンサー(8)から供給されるアナログ測定値(K)をPWM信号(D)に変換するための変調器(26)が配置されており、
・前記放射線被曝領域の外部に、前記PWM信号(D)から前記測定値(K)を復元するための復調器(38)が配置されており、
・前記変調器(26)は、放射線に対して強化された回路技術、好適にはアナログ回路技術で実現されており、且つ、前記変調器(26)は適合可能な測定値正規化デバイス(18)、鋸歯状波発生器(14)およびコンパレータ(16)を含み、
・前記復調器(38)は、前記コンパレータ(16)の出力からガルバニック絶縁された1本の信号伝送ケーブル(34)を介して前記変調器(26)と接続されている、信号伝送システム。 - 前記信号伝送ケーブル(34)に、周期に対応したパルス期間の精密な時間測定に基づく、特にカウンター法による、アナログ/デジタル変換器が、アナログで時間コーディングされたPWM信号をデジタル値に変換するために、前置接続されている、請求項1に記載の伝送システム。
- 前記のように構成された、協働する多数の変調器(26、26´)と復調器(38、38´)とを有し、前記複数の変調器(26、26´)を同時にトリガーするための1つの共通のクロック発生器(40)が設けられている、請求項1または2に記載の伝送システム。
- より多くのガルバニック絶縁されたPWM信号(J)を1本の共通の信号伝送ケーブル(49)を介して伝送するために、1つの多重化デバイス(47)が設けられている、請求項3に記載の伝送システム。
- 光信号伝送を備え、当該信号伝送ケーブル(34)が、好適には石英ガラス製ファイバーを有する、光ファイバーケーブルとして形成されている、請求項1から4のいずれか1項に記載の伝送システム。
- 複数のレーザーダイオードを有する1つのメディアコンバータを備えた、請求項5に記載の伝送システム。
- 技術設備における放射線被曝領域、特に、原子力発電所(2)のコンテインメント(6)から外部の分析システム(10)へ測定値(K)を伝送する方法であって、
・前記放射線被曝領域の内部でセンサー(8)により検出された物理量が、アナログの電気測定値(K)に変換され、アナログ回路技術を有する変調器(26)において鋸歯状波振動(B)と比較されてPWM信号(D)に変換され、
・前記PWM信号(D)が、前記変調器(26)の入力からガルバニック絶縁された後に、1本の信号伝送ケーブル(34)を介して、前記放射線被曝領域の外部に配置された復調器(38)に伝送され、
・前記復調器(38)において、受信したPWM信号(J)から前記測定値(K)が復元され、前記分析システム(10)に供給される、方法。 - 多数のPWM信号(J)が1つの多重化プロセスで多重化され、特に時分割多重化され、1本の共通の信号伝送ケーブル(49)を介して伝送される、請求項7に記載の方法。
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