JPH0334020B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、制御された所定の衝撃エネルギで表
面を衝撃するための装置に関する。特に、本発明
は、所定の制御可能な小さい衝撃エネルギを用い
て表面を衝撃し、該表面、特に原子炉冷却系の表
面に取付けられている衝撃検出器の感度を試験す
るための装置に関する。

先行技術の説明 加圧水形出力発生プラントにおいては、一次系
統の機械的構成要素の故障及び物理的移動の早期
の検出を可能にするシステムを設けるのが望まし
い。このような機械的構成要素の故障は、特徴的
に、金属破片を発生し、これら金属破片は蒸気発
生器入口プレナムおよび原子炉容器の下部プレナ
ムに集中する。さらに、建造中に系統内に取り残
された物体の形態にある金属破片も時として存在
する。このような金属破片は、検出しないまゝに
放置すると、冷却系統の種々な構成要素に相当な
衝害を生ぜしめる。

原子炉システムの通常の運転中、金属破片は、
一次冷却材の通常の流れにより或る集収点に移送
されて、その移送中に、一次冷却材流路を包入す
る原子炉金属壁に突き衝る。従つて、この衝撃の
結果として金属壁に与えられるエネルギの監視で
一次系統構成要素の故障の表示ならぴに次の故障
を生ぜしめ得る望ましくない金属破片の存在の指
示が得られる。

原子炉冷却系における金属破片の存在を検出す
るために、従来技術においては衝撃エネルギを検
出するための種々の装置が用いられている。例え
ば、このような装置の１つが、本出願人に譲渡さ
れているR.ゴーパル（Gopal）他の1975年１月14
日付の米国特許第3860481号明細書に開示されて
いる。この装置によれば、例えば加速度計のよう
な多数の衝撃センサが、原子炉冷却系統の制御計
画的に定められた位置、例えば原子炉容器の上部
および下部プレナムならびに原子炉冷却系の各蒸
気発生器の入口プレナムに配置され、これら衝撃
センサからの出力信号を検出し分析している。原
子力規制委員会（Nuclear Regulatory
Comission）から出されている現在の規定によれ
ば、各衝撃センサは、衝撃センサの0.91ｍ（３フ
イート）以内で0.68ジユール（0.5フイート・ポ
ンド）の衝撃エネルギを検出できる感度を持たね
ばならない。従つて、衝撃センサの感度を試験し
て較正するためには、特定の衝撃センサに隣接す
る原子炉冷却系の表面に、所望の感度に対応する
エネルギで外部的に衝撃を周期的に加える必要が
ある。さらに、種々な検出アルゴリズムの設計限
界を強調するために、システムに対して要求され
る感度よりもさらに小さい値、例えば0.135ジユ
ール（0.1フイート・ポンド）より小さい値の所
望衝撃エネルギを測定し制御することは研究者が
往々にして望むところである。

このような外部衝撃エネルギを表面に加えるた
めの方法および装置としては数多のものが知られ
ている。例えば、このような装置として、ばね定
数に比例する衝撃エネルギを発生するばね荷重さ
れた質量体、振り子の質量および該振り子が衝撃
を与えるために落下される垂直距離に対応する衝
撃エネルギを与える振り子装置、或いは力−時間
関数で或る出力を発生する変換器を備えた手動で
操作される打撃ハンマで、所望の表面を打撃し、
上記力−時間関数に従い表面領域からの運動エネ
ルギーを計算する装置を挙げることができる。

これら全ての公知の装置には、真の衝撃エネル
ギに関し或る程度の不確実性が常に付き纏うとい
う欠点がある。これは、例えば、上述の最初に述
べた２つの装置には、相当に変化し得る摩擦力お
よび（または）ばね定数があり、然も上述の全て
の装置は、衝撃付与装置を或る程度手動で操作し
なければならず、従つて、予め決定された所望の
エネルギの衝撃を反復的に加えることが困難であ
るためである。さらに、手動操作が含まれる結果
として、そして衝撃エネルギを測定もしくは計算
し、さらに必要な場合には、所望の衝撃エネルギ
を得るのに衝撃力を変え繰返し衝撃を与えるのに
要する時望が大きい結果として、衝撃装置を操作
する作業員が放射線で照射される時間が不所要に
も増加する。さらに、公知の装置には、不可能で
はなくても、特定の配向もしくは場所を有する表
面で使用するのが困難であるという問題がある。
この問題は、側部からではなく底部からのみ接近
することができる原子炉容器の下部プレナムに衝
撃を与えようとする場合特に顕著になり、衝撃は
上向きの垂直方向に加えなければならない。これ
は、振り子衝撃装置の型の従来装置では不可能で
あり、他の装置でも困難である。

発明の概要 従つて本発明の１つの目的は、動作が完全に自
動化され、作業者による衝撃装置の手動操作が全
く必要とされない、所定の衝撃エネルギで表面を
衝撃する装置を提供することにある。

記載される装置は、短い期間内に表面に対して
所定の衝撃エネルギを自動的に且つ反復的に与
え、直ちに作業者に対して衝撃エネルギを表示も
しくは指示する。そして、使用が簡単で、衝撃さ
れる表面の形状または場所或いは衝撃装置の配向
により実質的に影響を受けることがない。

本発明によれば、被検物に装着されて該被検物
における衝撃異常を監視する衝撃センサを較正す
るために、 入力信号の大きさに対応する制御可能な衝撃力
を前記被検物の表面に加えるための、既知の質量
の打撃子を含んだ第１の手段と、 入力制御信号に応答し前記第１の手段に予め設
定された大きさの入力信号を印加して前記衝撃力
を発生するための第２の手段と、 を備えた、所定の衝撃運動エネルギで前記表面を
遠隔的に衝撃する装置において、 前記打撃子の衝撃の直前の最終速度を決定する
ことにより前記既知の質量に基づいて衝撃の運動
エネルギ値を求めるための第３の手段と、 該衝撃の運動エネルギ値を所定の運動エネルギ
値と比較して、両運動エネルギ値の差に対応する
出力信号を発生するための第４の手段と、 前記両運動エネルギ値の差を表示する第５の手
段と、 前記第４の手段からの前記出力信号に応答して
前記両運動エネルギ値の差を減少するように前記
入力信号の前記予め設定された大きさを調整する
ための第６の手段と、 所望の時点で前記第２の手段に前記入力制御信
号を供給し、該第２の手段により、前記調整され
た予め設定された大きさの前記入力信号を前記第
１の手段に供給して衝撃を開始する第７の手段
と、を備えたことを特徴とする所定の衝撃運動エ
ネルギで表面を衝撃する装置が提供される。

好ましくは、前記第７の手段は、前記表面を衝
撃する当該装置の最初の附勢と同時に、そしてそ
の後に続く、前記第６の手段による前記予め設定
された大きさの各調整と同時に、前記入力制御信
号を前記第２の手段に供給し、 前記入力制御信号は電圧であり、 前記第１の手段は、前記打撃子としての既知の
質量のプランジヤを有するソレノイドを含んでい
る。

また、前記第３の手段は、 前記打撃子の位置を検出する手段と、 該検出値を均等な時間間隔で標本化する手段
と、相続く標本化された値を比較して、２つの相
続く標本化の値の間に差が検出されない場合に前
記検出値の標本化を停止する第１の比較手段と、 前記検出値の最後の２つの異なつた標本化の値
の間の差を表わす差信号を発生する第２の比較手
段と、 を備え、これにより前記第３の手段は、該差信号
から前記最終速度を決定することにより前記既知
の質量に基づいて衝撃の運動エネルギを求めるよ
うにしている。

本発明の好適な実施例によれば、衝撃装置は、
衝撃を与える既知の質量のプランジヤを備えたソ
レノイドであり、入力制御信号はソレノイド・コ
イルに印加される入力電圧であり、そして衝撃運
動エネルギは衝撃直前のプランジヤの速度を測定
することにより求められる。この最終速度は、プ
ランジヤの運動を検出して、上記入力電圧の印加
後該プランジヤが移動した距離に比例する大きさ
の出力信号を発生し、均等な時間増分で出力信号
の大きさを標本化し、相続く標本化時点での標本
値を比較し、２つの比較された値間に差零が検出
される（衝撃が発生したことを表示する）際に、
最後の２つの異なつた標本値間の差を衝撃直前の
プランジヤの速度を表わす尺度、従つて衝撃運動
エネルギを表わす尺度として用いる。

本発明の他の特徴によれば、ソレノイドに存在
し得る初期の粘着力の補償は、ソレノイド・コイ
ルに印加される電圧信号の大きさを最初ゆつくり
と増加し、プランジヤの位置を検知し、そして予
め設定された入力制御電圧をソレノイド・コイル
に印加し、プランジヤの位置の初期変化を検知し
た場合にのみその検知と同時に衝撃を開始するこ
とにより達成される。

本発明は理論的には、アナログ・データ処理を
用いて実施することができるが、本発明のここに
開示する好ましい実施例においては、本方法は、
プログラミングされたマイクロプロセツサの制御
下で実施される。さらに、本発明の好適な実施例
によれば、ソレノイド・プランジヤの位置は、可
動のコアがプランジヤの運動に追従して、その出
力信号の大きさがプランジヤの位置の尺度となる
線形可変差動変成器により検出される。

本発明のより詳細な理解は、添付図面と共に為
される以下の好適な実施例の説明から得られるで
あろう。

好適な実施例の説明 第１図を参照するに、この図には、原子炉の冷
却材を閉込める一次系構成要素が受ける金属衝撃
を監視するための衝撃センサ、例えば加速度計の
相対位置を図解するために、加圧水形の原子炉出
力発生システムが平面図で示してある。このシス
テムは、蓋体アツセンブリにより密閉された時に
加圧された容器となる圧力容器１０を備えてい
る。この容器１０は円筒状の壁と一体に該壁を貫
通して形成された冷却材流入口１６および冷却材
流出口１４を有している。当該技術分野で知られ
ているように容器１０は、主として制御手段の位
置に依存しかなりの熱量を発生する複数個の被覆
核燃料要素から主として構成される炉心（図示せ
ず）を格納している。尚、制御手段の圧力容器ハ
ウジングは参照数字１８で示してある。炉心によ
り発生される熱は、入口１６を介して流入し出口
１４を介して流出する冷却材流により炉心から搬
出される。出口１４を介して流出する冷却材流
は、ホツトレツグ導管２０を介して熱交換蒸気発
生器２２に供給される。該熱交換蒸気発生器２２
は、加熱された冷却材流が、蒸気を発生するのに
用いられる水と熱交換関係にある管（図示せず）
を通して搬送される形式のものである。蒸気発生
器２２から、冷却材流は、導管２４を介してポン
プ２６に送られ、導管２８を介して入口１６に送
られ、このようにして、閉再循環一次ループもし
くは蒸気発生ループが形成される。第１図に示し
たシステムは、このような閉流体系もしくはルー
プを４つ備えている。このような系もしくはルー
プの数は、プラント毎に変わり得るが、通常、２
つ、３つまたは４つのループが用いられている。

原子炉冷却系における金属破片の存在を検出す
るために、数個の衝撃センサもしくは加速度計３
０が、冷却系の表面に計画的に配置されている。
図示のように、また先に述べたように、衝撃セン
サ３０は、原子炉容器１０の上側および下側のプ
レナム、各蒸気発生器２２の入口プレナムならび
に冷却系の他の個所に配置されている。なお、上
気各プレナムならびに冷却系統の他の個所を被検
物と総称する。

先に説明したように、センサ３０の感度を監視
するためには、周期的に、外部から、所望の感度
に対応するエネルギの衝撃を、冷却材系もしくは
ループの被監視センサ３０に隣接する外部表面に
加える必要がある。この目的で、衝撃装置が適宜
配置されて、所望エネルギの衝撃が実現されるま
で１つまたは２つ以上の衝撃を逐次的に発生す
る。容器１０の下部プレナムに取付けられている
衝撃センサ３０の感度を監視するために上気のよ
うに配置された衝撃装置３２が第１図に概略的に
示してある。

そこで第２図を参照するに、本発明による衝撃
装置３２の好ましい実施例の基本的回路構成がブ
ロツクダイヤグラムで示してある。理論的には、
入力信号に応答して衝撃を与えることができる任
意の装置、例えば圧縮空気装置、ばね装置、空気
力学的装置を衝撃装置３２として使用することが
できるが、本発明の主たる適用が企図されている
環境を考慮し、単純性、信頼性および安全性を含
む種々な理由から、本発明によれば、選択される
衝撃装置は第１の手段としてのソレノイド３４を
含む。このソレノイド３４のコイル（第３図参
照）は電力増幅器３６の出力側に接続されてお
り、該電力増幅器３６は、ソレノイド・コイルに
制御可能な可変入力信号を供給して、隣接の表面
に向け対応の力でプランジヤ（第３図参照）を動
かし衝撃を発生することができる。先に述べたよ
うに、本発明によれば、第１の手段すなわちソレ
ノイド３４のプランジヤ（打撃子）により発生さ
れる衝撃の運動エネルギは予め決定され、所望の
運動エネルギに対応する値と比較され、その比較
結果は、例えば高レベル値、低レベル値或いは所
望値のように表示され、それに対応して増幅器３
６の出力電圧を調整してソレノイド３４に再び印
加し、このようにして所望値の衝撃エネルギを求
める試みが実行される。この過程は、比較結果に
より所望値の衝撃エネルギが表示されるまで繰返
される。

本発明によれば、打撃子すなわちソレノイド・
プランジヤの衝撃エネルギは、既知の関係「運動
エネルギ＝0.5ｍV²」から導出される。所与の衝
撃装置３２に対しソレノイド３４のプランジヤの
質量（それに該プランジヤに接続されている質量
があれはそれを加えたもの）を知ることができる
ので、ソレノイド３４のプランジヤの最終速度、
即ち衝撃直前の速度が求められれば、この最終速
度が衝撃エネルギを表わす尺度となる。この最終
速度を求めるために、本発明の図示の好ましい実
施例によれば、ソレノイド３４のプランジヤの位
置は、位置センサ３８により連続的に検出され、
このセンサ３８は、ソレノイド・プランジヤの瞬
時位置に好ましくは線形的に対応する出力信号を
発生する。位置センサは、追つて詳細に説明する
第３図に示すような線形可変差動変成器構成とす
るのが好ましい。いずれの場合にも、位置センサ
３８からの出力信号（本発明の好ましい実施例に
よれば、ソレノイド３４のプランジヤの位置に線
形比例する大きさを有する直流もしくはDC電圧）
が、アナログ−デイジタル（Ａ／Ｄ）変換器４０
に供給され、該Ａ／Ｄ変換器４０の出力はマイク
ロコンピユータ４２により離散的な時間間隔で標
本化される。アナログ−デイジタル（Ａ／Ｄ）変
換器４０の出力状態は、本発明の好ましい実施例
によれば、出力状態が常時変化する近似型のＡ／
Ｄ変換器であるので、該Ａ／Ｄ変換器４０の出力
側とマイクロコンピユータ４２の入力側との間に
は、側マイクロコンピユータ４２が位置データを
非同期的に読取ることができるように、Ａ／Ｄ変
換器４０の変換サイクロ間で位置データを保持す
る目的でラツチ回路４４が設けられている。即
ち、マイクロコンピユータ４２は、変換器４０の
変換サイクロが完了した時に性格に位置データを
読み込んだり或いは標本化する必要はない。

マイクロコンピユータ４２においては、Ａ／Ｄ
変換器４０からの標本化された位置データは記憶
されて、ソレノイド・プランジヤの最終速度、従
つて衝撃の運動エネルギを計算するのに用いられ
る。先に述べたように、マイクロコンピユータ４
２による位置データの標本化は、例えば１ミリ秒
間隔で、離散的な一定時間間隔で実施されるの
で、位置標本化時間間隔中にソレノイド・プラン
ジヤが走行した距離の尺度となる２つの相続く標
本化された位置値間の差から、速度の一次近似を
導出することができる。従つて、マイクロコンピ
ユータ４２は、ソレノイド・プランジヤが運動を
停止し衝撃を与えたことを示す、相続く標本化さ
れた位置値間の差が検出されなくなるまで、該相
続く標本化された位置値を比較し、次いで、最終
速度を計算するために直前の差を用いる。即ち、
ｘ（ｔ）が衝撃時点における標本化された位置値
を表わす場合、即ちｘ（ｔ）とｘ（ｔ＋１）との間
に差が検出されない場合には、相続く値ｘ（ｔ）
とｘ（ｔ−１）との間の差を用いてマイクロコン
ピユータ４２はソレノイド・プランジヤの最終速
度を計算する。さらに、標本化間隔を、基底１０
に対する或る冪となるように選択する。例えば上
述のように１ミリ秒とすれば、位置値ｘ（ｔ）と
ｘ（ｔ−１）との間の差を、直接、最終速度の測
定値として使用することができ、従つてマイクロ
コンピユータ４２におけるそれ以上の計算が必要
とされなくなる。

なお、位置センサ３８と、Ａ／Ｄ変換器４０
と、ラツチ回路４４と、マイクロコンピユータ４
２で行われる今説明した作用とで、第３の手段を
構成している。また、位置センサ３８は、打撃子
すなわちプランジヤ６２の位置を検出する手段と
なつている。さらに、ラツチ回路４４は、検出値
を均等な時間間隔で標本化する手段となつてい
る。

最終速度の計算後、マイクロコンピユータ４２
は、この計算された最終速度値をマイロコンピユ
ータ４２の読出し専用メモリに格納されている、
所望のもしくは所定の衝撃運動エネルギに対応す
る予め計算された値と比較し、比較結果すなわち
両者間の差を表わす出力信号を入／出力伸長器回
路４６に供給する。マイクロコンピユータ４２で
行われる今説明した作用で、第４の手段が構成さ
れる。

入／出力伸長回路４６は第５の手段すなわち速
度インジケータ４８をして、速度比較の結果を、
例えば、高レベル、低レベル或いは許容レベルの
ような表示で指示する。また、速度比較の結果と
して、マイクロコンピユータ４２は必要に応じ、
衝撃を開始するために第１の手段すなわちソレノ
イド３４に入力信号として供給される最終電圧の
大きさに対応する記憶デイジタル値を、誤差を減
少するように調整する。マイクロコンピユータ４
２で行われるこの調整作用は第６の手段によるも
のとしている。次いでマイクロコンピユータ４２
における第７の手段による作用として入力制御信
号が供給され、ソレノイド３４に印加される調整
された電圧で所望の衝撃エネルギを有する衝撃を
発生せしめるように動作する。勿論、速度（運動
エネルギ）の許容値が求められた時には、記憶さ
れているデイジタル電圧値の調整は行われない。
入／出力伸長器回路４６に格納されている「調
整」デイジタル電圧値は次いで、デイジタル／ア
ナログ（Ｄ／Ａ）変換器５０および電圧増幅器５
２を介して電力増幅器３６に供給され、ソレノイ
ド３４により次の衝撃を発生せしめる。ここで、
デイジタル／アナログ変換器５０、電圧増幅器５
２及び電力増幅器３６で、入力制御信号に応答し
第１の手段すなわちソレノイドに予め設定された
大きさの入力信号を印加して衝撃力を発生するた
めの第２の手段を構成している。上述の過程もし
くはプロセスは、インジケータ４８により許容速
度（運動エネルギ）値が表示される時点まで、好
ましくはインジケータ４８により許容値が反復的
に表示されるまで繰返される。

次に第３図を参照するに、この図には、ソレノ
イド３４のプランジヤの位置センサ３８の好まし
い構成が示してある。図示のように、位置センサ
３８は、１次巻線５４と、該１次巻線５４から対
称的に離間して設けられて逆直列関係で接続され
た１対の２次巻線５６および５８と、１次および
２次巻線間で軸方向に運転可能である磁気コア６
０とを有する線形可変差動変成器５３から構成さ
れ、上気磁気コアの位置で各２次巻線と１次巻線
との間の相互インダクタンスが変わり２次巻線に
現れる出力が決定される。線形可変差動変成器の
コア６０は、変動可能な該コア６０の位置、従つ
て、直列接続の２次巻線５６，５８に現れる出力
電圧が打撃子すなわちプランジヤ６２の位置に対
応するように、棒６４によりソレノイド３４のプ
ランジヤ６２に接続されている。棒６４は、変成
器の１次および２次巻線間の相互インダクタンス
に影響を与えないように非金属材料から形成され
ている。

１次巻線５４に対するAC（交流）搬送励起電圧
は、搬送電圧発生器６６により供給され、コア６
０の運動範囲全体に渡り直線性を保証するように
充分に高い電圧であり、その結果、このコア６０
の運動範囲において出力は入力に比例する。２次
巻線５６，５８に現れる出力電圧は、受動復調器
６８に供給され、そこから交流増幅器７０に供給
され、後者は、コア６０の位置、従つてソレノイ
ド・プランジヤ６２の位置に直接比例する大きさ
を有する直流出力電圧を発生する。例えば、本発
明の好ましい実施例においては、増幅器７０は、
コア６０の25.4mm（１インチ）の変位で10Vの出
力電圧を発生する。言い換えるならば、出力電圧
は、コア６０の零位置からコア12.7mm（２分の１
インチ）運動した時に零ボルトからDC10V（ボル
ト）に変化する。

位置センサ３８として第３図に示した線形可変
変成器構造を使用することにより数多の大きな利
点が得られる。先ず、コア６０が取付けられてい
るソレノイド・プランジヤ６２を適切に位置決め
すれば、コア６０と変成器のコイル構造との間に
物理的接触は生ぜず、このことは、位置センサ３
８が実質的に無摩擦であることを意味する。これ
により、例えば0.022Kgの質量を有する低質量の
コア６０を許容し得る臨界的な測定が可能となる
が、摩擦荷重は許容し得ない。

さらに、誘導原理と組合された線形電圧差動変
成器構造の摩擦の無い動作で、装置は、コア６
０、従つてまたソレノイド３４のプランジヤ６２
の微小運動に応答することができる。これは、ソ
レノイド・プランジヤ６２に対する非常に小さい
質量および小さい走行長を必然的に意味する既述
の大きさの衝撃エネルギ、即ち0.5ft・1b（0.68ジ
ユール）の衝撃エネルギを検出する試みにおいて
重要な要因となる。例えば、本発明による装置を
用いてこのような衝撃エネルギを発生するため
に、0.022Kg（0.01ポンド）の重さのコアが取付
けられかつ0.33Kg（0.15ポンド）の重量のプラン
ジヤを有し、言い換えるならば合計0.352Kg
（0.16ポンド）の重量を有し、そして0.127cm（0.5
インチ）の距離を走行するソレノイド３４を使用
した。

次に第４図を参照するに、この図には、ブロツ
クダイヤグラムで、第２図に概略的に示した本発
明の特定の実施例の回路構成が示してある。尚、
第２図における対応の構成要素を識別するのに第
４図でも同じ参照数字を用いている。先に述べ、
第４図にも示してあるように、本発明による回路
の基本的制御部は、「Intel8741」集積回路マイク
ロプロセツサとして実現することができるマイク
ロコンピユータもしくはマイクロプロセツサ４２
である。マイクロプロセツサ４２のクロツクパル
スは、例えば、TTL DIP結晶クロツク型集積回
路とすることができる6MHzクロツクパルス発生
器７２により発生される。この実施例において選
択されたマイクロコンピユータ４２は、ピン２お
よび３に相補形クロツク入力を必要とするので、
クロツクパルス発生器７２の出力は最初に相補形
駆動（ドライバ）回路７４に供給され、該回路７
４の相補出力は、各緩衝増幅器７６（例えば7404
型集積回路のような共通の集積回路の一部とする
ことができる）を介してマイクロプロセツサ４２
のクロツク入力ピンに供給される。マイクロプロ
セツサ４２の内部プログラム計数器「０」にリセ
ツトしてそれによりプログラムを初期設定できる
ようにするために、マイクロプロセツサ４２のピ
ン７（接地されている）とリセツト入力（ピン
４）との間にリセツト回路が接続される。このリ
セツト回路は、マイクロプロセツサのピン４と７
との間に接続された1μFのコンデンサ７８を備え
ており、このコンデンサは「8741」マイクロプロ
セツサ・チツプに含まれている内部回路を介し
て、電力がマイクロプロセツサに供給される都度
自動初期設定パルスを発生する。所望の時点にお
いて外部リセツトパルスを発生するために、抵抗
器８０と常開スイツチ８２の直列接続がコンデン
サ７８に並列に接続されている。

ソレノイド・プランジヤ位置センサ３８からの
出力信号、特に、交流増幅器７０（第３図）から
の出力信号は、高速度８ビツト逐次近似Ａ／Ｄ変
換器である「ADC82AM」アナログ−デイジタ
ル変換器集積回路チツプにより実現されるＡ／Ｄ
変換器４０の関連のピンに供給される。線形範囲
内でＡ／Ｄ変換器４０として用いられる回路によ
る適切な標本化を確保するために、該Ａ／Ｄ変換
器４０には3MHzの外部クロツクが印加される。
これは、ドライバ回路７４の出力端を、該回路７
４からのクロツクパルス信号を二分割するＤ型フ
リツプフロツプ８４および緩衝増幅器８６を介し
て変換器４０のクロツク入力端に接続することに
より達成される。Ａ／Ｄ変換器４０として用いら
れる「ADC82AM」変換器チツプは、その較正
抵抗器の選択により０ないし＋10Vの入力範囲が
可能なようにそして図示のようにピン１６をピン
１７に接続することにより相補形２進信号が直接
得られるように構成されている。

先に述べたように、変換サイクルと変換サイク
ルとの間で、Ａ／Ｄ変換器４０からの標本を保持
するために、Ａ／Ｄ変換器４０からの出力標本
は、「74LS377」８進法Ｄ型フリツプフロツプ集
積回路により実現されるサンプルホールド（標本
保持回路）もしくはラツチ４４を介してマイクロ
プロセツサ４２に供給される。このラツチ回路
で、データ設定時間、即ちクロツク前にデータが
安定になる約25ナノ秒の時間が設定される。最小
の設定時間およびクロツク位相を可能にするため
に、（単一の「74LSOO」集積回路により実現さ
れる）３つの直列接続されたナンド・ゲート８８
が、Ａ／Ｄ変換器４０の状態線路ピンとラツチ４
４のクロツク入力端との間に接続されている。

入／出力伸長器回路４６は、第４図に示すよう
に、「Intel8741」単チツプ・マイクロプロセツサ
と共に使用するように特別に設計されている
「Intel8243」集積回路チツプにより実現されてい
る。この入／出力伸長器回路４６は、追加の出力
線に対しマイクロプロセツサ４２を拡張し、第４
図に示すように、それぞれ、「低」、「正常」、およ
び「高」の比較結果を指示する３つの発光ダイオ
ード９０，９２，９４から構成されている速度イ
ンジケータ（指示器）４８を駆動する高い駆動能
力を呈し、然もデイジタル時間アナログ逆変換器
５０の８ビツト分だけマイクロプロセツサ４２を
拡張するために用いられるものである。Ｄ／Ａ変
換器５０（本発明の図示の実施例においては、
「Burr Brown DAC90BG」デイジタル−アナロ
グ変換器である）は、伸長器回路４６からの入力
コードに比例する出力電流を発生する。変換器５
０の精度に対する影響が最小になるようにＤ／Ａ
変換器５０に適当な負荷を加えるために、Ｄ／Ａ
変換器の出力は、Ｄ／Ａ変換器５０の内部帰還抵
抗器に接続されている出力端を有する演算増幅器
９６（例えば「LF351」演算増幅器とすることが
できる）の高インピーダンス加算点に供給され
る。Ｄ／Ａ変換器５０および演算増幅器９６の図
示のような接続回路は、関係式 Ｖ＝−IRに従う出力Ｖを有する電流／電圧変
換電源として動作する。尚、上式中、ＩはＤ／Ａ
変換器５０の出力電流を表し、ＲはＤ／Ａ変換器
５０に含まれた内部帰還抵抗を表す。

図示の実施例においてＤ／Ａ変換器５０に対す
る符号化入力信号に依存し−5Vから＋5Vの範囲
で変動し得る演算増幅器９６の出力に現れる制御
電圧信号は、電圧増幅器５２に供給される。この
電圧増幅器５２は、図示の実施例においては、非
反転演算増幅器（例えば「741」演算増幅回路）
であり、約「３」の利得を有する。一方、電圧増
幅器５２の出力端は、ダイオード９８により電力
増幅器３６の制御入力端に接続されている。この
電力増幅器３６は、＋15V電源とソレノイド３４
のコイル１００の一端との間に直列に接続されて
いる１対のダーリントン接続のトランジスタによ
り実現されており、該コイル１００の他端は、−
15V電源に接続されている。この構成で、ソレノ
イドにかかる電圧は、選択されたソレノイドに対
しプランジヤ６２の最大速度を得るのに要求され
る電圧である28Vまで実効的に変えることができ
る。

ここで、本発明の好ましい実施例の動作に関し
フローチヤートを参照して説明する前に、ソレノ
イド・プランジヤ６２の後面と、プランジヤ６２
の後退走行を制限するよう通常はソレノイド・プ
ランジヤに設けられるストツパ板との間に存在し
得、且つ印加電圧に応答して運動する前にプラン
ジヤが静止している表面粘着に起因し、或る種の
誤差が速度測定に導入され得ることを述べてお
く。この表面粘着は、接触領域で強い内部分子力
を及ぼすプランジヤの端面およびストツパ板の表
面上の分子に起因するものである。この誤差を除
去するために、本発明の別の特徴によれば、プロ
グラムの初期設定後で然も衝撃を開始するために
ソレノイドに所望の予め定められた電圧を印加す
る前に、マイクロプロセツサ４２のプログラム
で、ソレノイド・コイル１００に印加する電圧は
ソレノイド・プランジヤ６２の運動が検出される
まで小さな増分量で段階的に増加せしめられ、然
る後初めて予め定められたもしくは調整された電
圧値をソレノイド・コイル１００に印加すること
により実際の速度測定が開始される。ソレノイ
ド・プランジヤ６２の運動は、各増分後アナログ
−デイジタル変換器４０からの出力を標本化し、
初期標本の位置の値、即ち静止位置における値
と、現在の標本の位置の値とを減算することによ
りマイクロプロセツサ４２により検出される。即
ち上記減算による差が零以外の値となつた時にソ
レノイド・プランジヤ６２が運動したことが表示
される。Ａ／Ｄ変換器４０が、単極性の零ないし
10ボルト入力範囲を有する８ビツト変換器である
本発明の好ましい実施例においては、Ａ／Ｄ変換
器４０に対し各増分毎に約39ミリボトルの変化が
生ずるので、40ミリボトルの増分でソレノイド電
圧の初期増分を実施することにより、最大の精度
が確保される。

次に第５図を参照するに、同図に示した本発明
の好ましい実施例の動作は、装置に電力を印加し
てプログラムを初期設定し（ブロツクもしくはス
テツプ102）、ソレノイド・プランジヤ６２の初期
位置を標本化し（ブロツクもしくはステツプ
104）、回転バツフアに格納する（ブロツク１０
６）ことにより開始される。然る後に、ソレノイ
ド・コイルに印加される電圧を40ミリボトルずつ
増分し（ブロツク１０８）、そして本発明の別の
特徴に従い、速度インジケータ状態ランプ９０，
９２および９４を回転しながら点灯させ（ブロツ
ク１１０）、オペレータに対し測定シーケンスが
進行中であることを表示する。遅延（ブロツク１
１２）および電圧増分後ソレノイド・プランジヤ
６２の位置を標本化し（ブロツク１１４）、標本
位置と記憶されている初期位置との間の差を求め
る（ブロツク１１６）。その結果が「０」に等し
ければ（ブロツク１１８の結果が「はい」であれ
ば）、このことは、ソレノイド・プランジヤ６２
が運動していないことを意味し、従つて、ソレノ
イド・コイルに加える電圧をさらに40ミリボトル
だけ増分する（ブロツク１０８）。このように
「０」以外の差が検出され（ブロツク１１８の
「いいえ」）、ソレノイド・プランジヤ６２が運動
したことを示すまで、標本化と初期位置との比較
を繰返す。

ソレノイド・プランジヤの運動が検出される
と、第６図に示すようにソレノイド・コイル１０
０に加えるべき予め定められた電圧値に対応する
符号化された値である衝撃バイト「調整」をＤ／
Ａ変換器５０に供給し（ブロツク１２０）、斯く
して対応の電圧値がソレノイド・コイル１００に
印加される。この時点で、マイクロプロセツサ４
２内の内部標本化タイマが起動され（ブロツク１
２２）、Ａ／Ｄ変換器４０により供給されるソレ
ノイド・プランジヤ６２のための位置データが例
えば１ミリ秒の等しい時間間隔で標本化される
（ブロツク１２４）。このようにして逐次標本化さ
れた位置データは、回転バツフアに格納され（ブ
ロツク１２６）、そして最後に続けて標本化され
た２つの位置が比較される（ブロツク１２８）。
２つの比較された標本値が等しくない場合（ブロ
ツク１３０の「いいえ」）、この比較過程は、最後
の２つの標本化された値が等しくなり（ブロツク
１３０）の「はい」）、衝撃が生じたことが表示さ
れるまで繰返す。この表示がなされた時点で、マ
イクロプロセツサにフラグがセツトされ（ブロツ
ク１３２）、内部タイマは停止する（ブロツク１
３４）。

なお、ここに示したブロツク１２４，１２６の
作用を、ラツチ回路４４における、検出値を均等
な時間間隔で標本化する手段によるものとしてい
る。また、ブロツク１２８〜１３４の作用を、マ
イクロコンピユータ４２における第１の比較手段
によるものとしている。

さらに第６図に示してあるように、0.5秒の遅
延、即ち衝撃が生ずるのに充分に長い遅延（ブロ
ツク１３６）後に、ソレノイド３４を減勢し（ブ
ロツク１３８）、そしてフラグがセツトされてい
るか否かをチエツクする（ブロツク１４０）。フ
ラグがセツトされており（「はい」）、衝撃が生じ
たことが表示された場合には、速度計算サブルー
チンが開始される（ブロツク１４２）。他方、フ
ラグがセツトされていない場合（「いいえ」）に
は、計算が完了しているか否かのチエツクを行い
（ブロツク１４４）、計算が完了していない場合
（「いいえ」）には、フラグのセツトを続けてチエ
ツクする。尚、フローチヤートには示していない
が、フラグのセツトを、標本化された位置データ
によりソレノイド・プランジヤ６２が予め定めら
れた最小距離、例えばその走行長の４分の３だけ
移動したことの表示が為されない限りフラグがセ
ツトされないように付加的に制御して、それによ
り、ソレノイドの起こり得る機能不全を検出し、
誤つた速度読取りを阻止することが可能であるこ
とに留意され度い。

第７図に示してあるように、「計算」サブルー
チン（ブロツク１４６）においては、衝撃位置に
直ぐ先行する標本に対する標本化された位置デー
タを、バツフアからマイクロプロセツサ４２の作
業レジスタＲに移送し（ブロツク１４８）、衝撃
位置における標本化された位置データをマイクロ
プロセツサ４２の累積レジスタＡに移送する（ブ
ロツク１５０）。然る後に衝撃前の位置データも
しくは値を、累積レジスタもしくはアキユムレー
タＡ内の衝撃時の位置データもしくは値から減算
して、該アキユムレータ・レジスタＡ内に差値
A′を得る（ブロツク１５２）。今説明したブロツ
ク１５２の作用を、マイクロコンピユータ４２に
おける第２の比較手段によるものとしている。先
に述べたように、標本化は１ミリ秒間隔で行われ
るので、差値A′が、プランジヤ６２の最終速度、
従つて衝撃エネルギの直接的尺度となる。然る後
に、値A′を、マイクロプロセツサ４２内のメモ
リに格納されている所望速度（衝撃エネルギ）に
対応する値と比較する。差値A′は、測定時間間
隔におけるＡ／Ｄ変換器４０の段階差（増分差）
の尺度に過ぎないので、記憶されている所望値は
単に所望の段階（増分）差に対応し得る。例え
ば、特定のソレノイド３４、線形差動変成器５３
およびＡ／Ｄ変成器４０を用いて、２８の段階差
（増分差）で0.68ジユールの所望の衝撃エネルギ
が発生し得ることが判明した。

第７図に示すように比較を実施するために、所
望の速度、即ち所望の段階差に対応する記憶され
ている値を値A′から減算し（ブロツク１５４）、
その結果、得られた差がA′よりも大きいか否か
の判定を行う（ブロツク１５６）。該差が大きい
場合（ブロツク１５６の「はい」）には、値
A′が、所望の速度値の公差範囲内にあるか否か
のチエツクが行われ（ブロツク１５８）、該公差
範囲内にある場合（ブロツク１５８の「はい」）
には、正常速度ランプ９２が点灯される（ブロツ
ク１６０）。それとは対照的に、差の値がA′より
も大きく然もA′が所与の公差値範囲内に無い場
合（ブロツク１５８の「いいえ」）には、衝撃速
度が過度に低いことが表示され、従つて、入／出
力伸長器回路４６に記憶されている「調整」バイ
トを調整して、次の試験サイクルで増加速度を発
生し、そして低速度指示ランプ９０を点灯する
（ブロツク１６２）。第４図に示し、第７図と関連
して説明した本発明の好ましい実施例において
は、低速度測定の検出に際しての「調整」バイト
の変更は、「調整」バイトから記憶されている予
め定められた「デルタ」を減算する（ブロツク１
６４）ことにより達成される。この場合「デル
タ」は初期において、初期の「調整」バイトの２
分の１に等しい値を有している。

第７図にさらに示してあるように、値A′と所
望の速度値との間の差が、値A′より大きくない
場合（即ちブロツク１５６の結果が「いいえ」で
ある場合）には、値A′が所与の公差値範囲内に
あるか否かの判定が付加的に行われ（ブロツク１
６６）、所与の公差範囲内にある場合（「はい」）
には、正常速度インジケータ・ランプ９２が点灯
される（ブロツク１６０）。また、値A′が所与の
公差範囲内に無い場合（「いいえ」）には、測定速
度が過度に高いことが報知され、この場合には、
値「デルタ」が、記憶されている「調整」バイト
に加算され（ブロツク１６８）、高速度インジケ
ータ・ランプ９４が点灯される（ブロツク１７
０）。

インジケータ・ランプ９０，９２および９４の
うちの適当な１つのランプの点灯後、フラグは、
適当な遅延（ブロツク１７４）後にクリアされる
（ブロツク１７２）。従つて、フラグ状態の次のチ
エツク（第６のブロツク１４０）および計算が完
了したことの判定（「はい」）で、プログラムは、
遅延（ブロツク１７８）後に値「デルタ」を２分
する（ブロツク１７６）。この割算（ブロツク１
７６）は、例えば、単に、その格納レジスタにお
いて「デルタ」値を１ステツプだけ右に単にシフ
トするだけで達成することができそれにより、直
ぐ後続する測定に対し新しい「デルタ」値が与え
られる。然る後に、プログラムは、ソレノイド３
４に対し40ミリボルトの増分を印加する（ブロツ
ク１０８）ことにより次の測定を開始し（第５
図）、そして上述の測定過程は、電力がマイクロ
コンピユータ４２から取払われる時点まで、或は
先に述べたようにプログラムががスイツチ８２
（第４図）を用いてリセツトされるまで逐次繰返
される。測定過程は２つの相続く速度測定におい
て正常速度インジケータ・ランプ９２が点灯され
る（第７図のブロツク１６０）時点まで繰返すの
が好ましい。

以上本発明の好ましい実施例について述べた
が、当業者には、種々な変更、交換および適応を
容易に想到することが可能であろう。尚このよう
な変形、交換および適応は、本発明の均等物の範
囲内に包摂されるものと理解され度い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による衝撃装置により感度が
試験される衝撃検出器もしくはセンサーの一般的
配設を図解する原子炉の簡略平面図、第２図は、
本発明による衝撃装置の好ましい実施例の回路構
成を示すブロツクダイヤグラム、第３図は第１図
のソレノイド・プランジヤ位置検知装置の回路構
成を示すブロツクダイヤグラム、第４図は、第２
図に示した本発明による衝撃装置の好ましい実施
例の回路構成を示す詳細な回路図、そして第５図
ないし第７図は、本発明を実施する際のマイクロ
プロセツサによる制御下におけるデータの流れを
示すフローチヤートである。 １０……圧力容器（被検物の一例）、２２……
熱交換蒸気発生器、２６……ポンプ、３０……加
速度計もしくは衝撃センサ、３２……衝撃装置、
３４……ソレノイド、３６……電力増幅器、３８
……位置センサ、４０……アナログ−デイジタル
（Ａ／Ｄ）変換器、４２……マイクロコンピユー
タ、４６……入／出力伸長器回路、４８……速度
インジケータ、５０……デイジタル／アナログ
（Ｄ／Ａ）変換器、５２……電圧増幅器、５３…
…線形可変差動変成器、５４……１次巻線、５
６，５８……２次巻線、６０……線形可変差動変
成器のコア、６２……ソレノイド・プランジヤ
（打撃子）、６４……棒、６６……搬送電圧発生
器、６８……受動復調器、７０……交流増幅器、
７２……クロツクパルス発生器、７４……相補形
駆動（ドライバ）回路、７６……緩衝増幅器、７
８……コンデンサ、８０……抵抗器、８２……常
開スイツチ、８４……フリツプフロツプ、８６…
…緩衝増幅器、８８……ナンド・ゲート、９０，
９２，９４……発光ダイオード、９６……演算増
幅器、９８……ダイオード、１００……ソレノイ
ド・コイル、Ａ……アキユムレータ（累積レジス
タ）、Ｒ……作業レジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検物に装着されて該被検物における衝撃異
   常を監視する衝撃センサを較正するために、 入力信号の大きさに対応する制御可能な衝撃力
   を前記被検物の表面に加えるための、既知の質量
   の打撃子を含んだ第１の手段と、 入力制御信号に応答し前記第１の手段に予め設
   定された大きさの入力信号を印加して前記衝撃力
   を発生するための第２の手段と、 を備えた、所定の衝撃運動エネルギで前記表面を
   遠隔的に衝撃する装置において、 前記打撃子の衝撃の直前の最終速度を決定する
   ことにより前記既知の質量に基づいて衝撃の運動
   エネルギ値を求めるための第３の手段と、 該衝撃の運動エネルギ値を所定の運動エネルギ
   値と比較して、両運動エネルギ値の差に対応する
   出力信号を発生するための第４の手段と、 前記両運動エネルギ値の差を表示する第５の手
   段と、 前記第４の手段からの前記出力信号に応答して
   前記両運動エネルギ値の差を減少するように前記
   入力信号の前記予め設定された大きさを調整する
   ための第６の手段と、 所望の時点で前記第２の手段に前記入力制御信
   号を供給し、該第２の手段により、前記調整され
   た予め設定された大きさの前記入力信号を前記第
   １の手段に供給して衝撃を開始する第７の手段
   と、を備えたことを特徴とする所定の衝撃運動エ
   ネルギで表面を衝撃する装置。 ２ 前記第７の手段は、前記表面を衝撃する当該
   装置の最初の附勢と同時に、そしてその後に続
   く、前記第６の手段による前記予め設定された大
   きさの各調整と同時に、前記入力制御信号を前記
   第２の手段に供給し、 前記入力制御信号は電圧であり、 前記第１の手段は、前記打撃子としての既知の
   質量のプランジヤを有するソレノイドを含んでい
   る特許請求の範囲第１項記載の所定の衝撃運動エ
   ネルギで表面を衝撃する装置。 ３ 前記第３の手段は、 前記打撃子の位置を検出する手段と、 該検出値を均等な時間間隔で標本化する手段
   と、 相続く標本化された値を比較して、２つの相続
   く標本化の値の間に差が検出されない場合に前記
   検出値の標本化を停止する第１の比較手段と、 前記検出値の最後の２つの異なつた標本化の値
   の間の差を表わす差信号を発生する第２の比較手
   段と、 を備え、これにより前記第３の手段は、該差信号
   から前記最終速度を決定することにより前記既知
   の質量に基づいて衝撃の運動エネルギを求めるよ
   うにした特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の所定の衝撃運動エネルギで表面を衝撃する装
   置。