[发明专利]核燃料棒检测系统探测器阵列一致性自动校准方法

权利要求书

1.核燃料棒检测系统探测器阵列一致性自动校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

探测器选通：由于核燃料棒检测系统需要同时使用一组探测器构成探测器阵列，因此在核燃料棒检测之前需要对探测器阵列中的所有探测器进行一致性校准。自动校准仪需要通过数控模拟电子开关来依次选通其中一路探测器所输出的核脉冲信号到多道脉冲幅度分析器进行信号幅度分析，在PC上位机显示能谱，得到全能峰道址，然后实现该路探测器的一致性校准；

PID自适应校准：首先根据参考标准探测器输出的核脉冲信号得到参考全能峰道址，之后选通一路待校准探测器输出核脉冲信号到多道脉冲幅度分析器，将该路核脉冲信号对应的能谱全能峰峰值道址与参考道址数做比对，求出道址差值e，之后通过PID自适应校准方法调整探测器前置放大电路中反馈电阻值，从而调整探测器输出信号对应能谱峰值道址，经过数次循环校准，直至该路待校准核探测器输出的核脉冲信号能谱全能峰道址与参考标准道址相一致，至此完成一路探测器的校准过程。

2.根据权利要求1所述的核燃料棒检测系统探测器阵列一致性自动校准方法，其特征在于，所述探测器信号选通中，使用数控模拟电子开关对探测器进行选通，并将选通的探测器的核脉冲信号传输给多道脉冲幅度分析器进行能谱显示，得到该探测器输出核脉冲信号的能谱全能峰对应的道址数。

3.根据权利要求1所述的核燃料棒检测系统探测器阵列一致性自动校准方法，其特征在于，所述PID自适应校准中，首先根据参考标准探测器输出的核脉冲信号得到参考全能峰道址，计算出所要设置的放大器反馈电阻值；然后通过自动校准仪中的数控模拟电子开关选通一路待校准探测器输出核脉冲信号到多道脉冲幅度分析器。通过多道脉冲幅度分析器上位机软件读取待校准探测器输出信号的能谱全能峰道址，与参考标准全能峰道址比对，计算两个道址差值e，之后通过PID自适应校准方法调整探测器前置放大电路中反馈电阻值，从而调整探测器输出信号对应能谱峰值，经过数次循环校准，直至该路待校准核探测器输出的核脉冲信号能谱全能峰道址与参考标准道址相一致，至此完成一路探测器的校准过程。然后通过自动校准仪中数控模拟电子开关选通下一路待校准探测器，进行下一路探测器校准。通过此方法，完成探测器阵列中所有探测器的校准。

4.根据权利要求3所述的核燃料棒检测系统探测器阵列一致性自动校准方法，其特征在于，根据公式计算出所要调整的电压大小，其中计算公式为：

并根据前置放大器的增益得出反馈电阻变化，反馈电阻和输出电压的关系如下：

上式中U_i为放大器前端输入电压，通过调节放大器反馈电阻R_f得到标准能谱全能峰峰值道址对应的放大器输出电压U₀，从而完成探测器阵列的自动校准功能。

5.根据权利要求4所述的核燃料棒检测系统探测器阵列一致性自动校准方法，其特征在于，根据公式：

得到调整前的前置放大器输出电压与标准前置放大器输出电压的比值如下：

因实际检测中会因探测器中各个部分性能参数的不一致，例如放大电路的电路参数不一致，探测器的探测效率不同等。导致在各部分模块理论上设置参数一致的情况下，仍然出现输出核脉冲信号的能谱全能峰道址不同。需要通过PID控制方法修正，实现探测器阵列的自动校准功能。

6.根据权利要求5所述的核燃料棒检测系统探测器阵列一致性自动校准方法，其特征在于，通过单片机实现单神经元PID控制，以此来实现自动校准仪的自动校准功能。标记待校准探测器输出的核脉冲信号全能峰峰值道址为N₁，参考标准探测器输出的核脉冲信号得到的参考全能峰峰值道址为N₂。然后通过自动校准仪中单片机对待校准探测器的反馈电阻R_f做单神经元PID控制使N₁＝N₂，具体方法如下：

首先根据标记待校准探测器输出的核脉冲信号全能峰峰值道址为N₁和参考标准探测器输出的核脉冲信号得到的参考全能峰峰值道址为N₂经过单片机得到神经元学习所需状态量x₁，x₂，x₃；

上式中：e(k)＝N₂-N₁。

k时刻单片机传输给探测器前置放大器反馈电路中的数字电位器的信号u(k)：

上式中：ω_i(k)为对应x_i(k)的权系数；K为神经元增益系数，且K＞0。

单神经元PID控制实现自适应控制的关键在于控制器可自主学习并在线调节各分量加权系数ω_i的值，相当于对PID的比例、积分、微分环节控制强度进行了自适应调节。本设计中采用有监督的Hebb学习规则，具体学习规则如下：

上式中：η_i为积分学习速率；η_p为比例学习速率；η_d为微分学习速率。

考虑到在控制过程中PID参数的在线学习主要与e(k)和Δe(k)有关，故对加权系数学习规则进行优化，将x_i(k)用e(k)+Δe(k)代替：

上式中Δe(k)＝e(k)-e(k-1)。

根据单神经元PID控制器输入的k时刻单片机传输给探测器前置放大器反馈电路中的数字电位器的信号u(k)来调整反馈电阻R_f的大小，直至N₁＝N₂完成校准。