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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6114410
(24)【登録日】2017年3月24日
(45)【発行日】2017年4月12日
(54)【発明の名称】自己診断機能付燃料球の検出方法及びシステム
(51)【国際特許分類】
G01N 27/72 20060101AFI20170403BHJP
【ＦＩ】
G01N27/72
【請求項の数】16
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2015-559417(P2015-559417)
(86)(22)【出願日】2014年4月21日
(65)【公表番号】特表2016-511830(P2016-511830A)
(43)【公表日】2016年4月21日
(86)【国際出願番号】CN2014075763
(87)【国際公開番号】WO2015113327
(87)【国際公開日】20150806
【審査請求日】2015年6月16日
(31)【優先権主張番号】201410043818.1
(32)【優先日】2014年1月29日
(33)【優先権主張国】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】502192546
【氏名又は名称】清華大学
【氏名又は名称原語表記】Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100166372
【弁理士】
【氏名又は名称】山内 博明
(74)【代理人】
【識別番号】100115451
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 武史
(74)【代理人】
【識別番号】100198317
【弁理士】
【氏名又は名称】横堀 芳徳
(72)【発明者】
【氏名】ハン ザンドン
(72)【発明者】
【氏名】ヂャン ハイチュェン
(72)【発明者】
【氏名】ドウ ドン
(72)【発明者】
【氏名】リー シァォヤン
(72)【発明者】
【氏名】ヂョウ ハイポン
【審査官】
塚本 丈二
(56)【参考文献】
【文献】
中国特許出願公開第１０１７１９３８７（ＣＮ，Ａ）
【文献】
中国特許出願公開第１１０３５０４（ＣＮ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−２０２９８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
中国実用新案第２０１７１７１１７（ＣＮ，Ｕ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０１Ｎ ２７／７２−２７／９０
Ｇ２１Ｃ １７／００−１７／００３
１７／０１３
１７／０２
１７／０２５
１７／０３２−１７／１０
１７／１０８
１７／１２−１７／１４
ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
パイプラインの外側に取り付けられる燃料球センサーの第１の検出コイル及び第２の検出コイルであって、それぞれが前記パイプラインの上流及び下流に巻線されている第１の検出コイル及び第２の検出コイルを正弦波状の交流電流によって励磁すること、
前記第１の検出コイルから第１の電圧信号Ｕ１を取得し、かつ、前記第２の検出コイルから第２の電圧信号Ｕ２を取得すること、
燃料球波形信号Ｕ０を取得するために、信号プロセッサーによって、順次、差動増幅、バンドパスフィルターリング、位相感度検出、及び、ローパスフィルターリングを行うことで、前記第１の電圧信号Ｕ１及び前記第２の電圧信号Ｕ２を処理すること、
シングルチップ・マイクロコンピュータによって、燃料球が前記燃料球波形信号Ｕ０に従って前記パイプラインを通過するか否かを判別すること、
前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが、正常に動作するか否かを判別すること、
前記第１の検出コイルと前記第２の検出コイルとに亘る電圧を検出することによって、前記第１の検出コイルと前記第２の検出コイルとが正常に動作しているか否かを判別し、第１の検出コイル又は第２の検出コイルで欠陥が発生すると、第１の検出コイル又は第２の検出コイルに亘る電圧が低下し、かつ、前記第１の検出コイルと前記第２の検出コイルとが正常に動作している場合には、第１のハイレベル信号を出力し、
前記信号プロセッサーの電源端子に取り付けられているフォトカプラーによって、前記信号プロセッサーが正常に動作しているか否かを判別し、かつ、前記信号プロセッサーが正常に動作する場合には、第２のハイレベル信号を出力し、
前記シングルチップ・マイクロコンピュータからの矩形波出力を検出することによって、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作するか否かを判別し、かつ、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作する場合に、第３のハイレベル信号を出力し、
前記第１のハイレベル信号、前記第２のハイレベル信号、及び、前記第３のハイレベル信号を、処理信号を得るためにＡＮＤ演算によって処理し、
前記処理信号がハイレベル信号の場合、前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作するか否かを判別すること、
前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作している場合に、前記燃料球が前記パイプラインを通過するか否かを示す結果を出力すること、
を備える、自己診断機能付燃料球の検出方法。
前記第１の検出コイルから第１の電圧信号Ｕ１を取得し、かつ、前記第２の検出コイルから第２の電圧信号Ｕ２を取得すること、
燃料球波形信号Ｕ０を取得するために、信号プロセッサーによって、順次、差動増幅、バンドパスフィルターリング、位相感度検出、及び、ローパスフィルターリングを行うことで、前記第１の電圧信号Ｕ１及び前記第２の電圧信号Ｕ２を処理すること、
シングルチップ・マイクロコンピュータによって、燃料球が前記燃料球波形信号Ｕ０に従って前記パイプラインを通過するか否かを判別すること、
前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが、正常に動作するか否かを判別すること、
前記第１の検出コイルと前記第２の検出コイルとに亘る電圧を検出することによって、前記第１の検出コイルと前記第２の検出コイルとが正常に動作しているか否かを判別し、第１の検出コイル又は第２の検出コイルで欠陥が発生すると、第１の検出コイル又は第２の検出コイルに亘る電圧が低下し、かつ、前記第１の検出コイルと前記第２の検出コイルとが正常に動作している場合には、第１のハイレベル信号を出力し、
前記信号プロセッサーの電源端子に取り付けられているフォトカプラーによって、前記信号プロセッサーが正常に動作しているか否かを判別し、かつ、前記信号プロセッサーが正常に動作する場合には、第２のハイレベル信号を出力し、
前記シングルチップ・マイクロコンピュータからの矩形波出力を検出することによって、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作するか否かを判別し、かつ、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作する場合に、第３のハイレベル信号を出力し、
前記第１のハイレベル信号、前記第２のハイレベル信号、及び、前記第３のハイレベル信号を、処理信号を得るためにＡＮＤ演算によって処理し、
前記処理信号がハイレベル信号の場合、前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作するか否かを判別すること、
前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作している場合に、前記燃料球が前記パイプラインを通過するか否かを示す結果を出力すること、
を備える、自己診断機能付燃料球の検出方法。
【請求項2】
更に、前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータの少なくとも一つが正常に動作しない場合に、警報を出力することを備える、請求項１記載の検出方法。
【請求項3】
前記燃料球センサーは、
ハウジングと、
相互に嵌合されて前記パイプライン上に取り付けられている一対の半環フレームと、
前記第１の検出コイル及び前記第２の検出コイルの出力端子に接続されている航空プラグ又はフィードスルーフィルタと、
電磁シーリングガスケットと、を備え、
前記第１の検出コイル及び前記第２の検出コイルは、それぞれ、前記一対の半環フレームに巻線される一対の半環コイルを備え、前記電磁シーリングガスケットは、前記半環コイル間のギャップを埋め、かつ、前記ハウジングと接触する、
請求項１又は２に記載の検出方法。
ハウジングと、
相互に嵌合されて前記パイプライン上に取り付けられている一対の半環フレームと、
前記第１の検出コイル及び前記第２の検出コイルの出力端子に接続されている航空プラグ又はフィードスルーフィルタと、
電磁シーリングガスケットと、を備え、
前記第１の検出コイル及び前記第２の検出コイルは、それぞれ、前記一対の半環フレームに巻線される一対の半環コイルを備え、前記電磁シーリングガスケットは、前記半環コイル間のギャップを埋め、かつ、前記ハウジングと接触する、
請求項１又は２に記載の検出方法。
【請求項4】
前記燃料球が前記Ｕ０に従って前記パイプラインを通過するか否かを判別することは、
前記燃料球波形信号Ｕ０が完全であるか否かを判別すること、
前記燃料球波形信号Ｕ０が連続的であるか否かを判別すること、
前記燃料球波形信号Ｕ０が対称形であるか否かを判別すること、
前記燃料球波形信号Ｕ０が、完全で、連続的で、かつ、対称形である場合に、前記燃料球が前記パイプラインを通過するか否かを判別すること、
を備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の検出方法。
前記燃料球波形信号Ｕ０が完全であるか否かを判別すること、
前記燃料球波形信号Ｕ０が連続的であるか否かを判別すること、
前記燃料球波形信号Ｕ０が対称形であるか否かを判別すること、
前記燃料球波形信号Ｕ０が、完全で、連続的で、かつ、対称形である場合に、前記燃料球が前記パイプラインを通過するか否かを判別すること、
を備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の検出方法。
【請求項5】
前記燃料球波形信号Ｕ０が完全であるか否かを判別することは、
隣接するパルスを生成するためにデュアル・シュレッシュホールド・コンパレーションによって前記燃料球波形信号Ｕ０を処理すること、
前記隣接するパルスがピークパルスＵＰ１とバレーパルスＵＰ２とを備えるか否かを判別すること、を備え、
前記隣接するパルスがピークパルスＵＰ１とバレーパルスＵＰ２とを備える場合には、前記燃料球波形信号Ｕ０を完全であると判別し、
前記隣接するパルスがピークパルスＵＰ１とバレーパルスＵＰ２とを備えない場合には、前記燃料球波形信号Ｕ０を完全でないと判別する、
請求項４に記載の検出方法。
隣接するパルスを生成するためにデュアル・シュレッシュホールド・コンパレーションによって前記燃料球波形信号Ｕ０を処理すること、
前記隣接するパルスがピークパルスＵＰ１とバレーパルスＵＰ２とを備えるか否かを判別すること、を備え、
前記隣接するパルスがピークパルスＵＰ１とバレーパルスＵＰ２とを備える場合には、前記燃料球波形信号Ｕ０を完全であると判別し、
前記隣接するパルスがピークパルスＵＰ１とバレーパルスＵＰ２とを備えない場合には、前記燃料球波形信号Ｕ０を完全でないと判別する、
請求項４に記載の検出方法。
【請求項6】
前記燃料球波形信号Ｕ０が連続的であるか否かを判別することは、
相互に隣接する前記ピークパルスＵＰ１の立ち下がりエッジと前記バレーパルスＵＰ２の立ち上がりエッジとの間の時間差が、ピークパルス幅未満又はバレーパルス幅未満であるか否かを判別し、
前記ピークパルス幅未満又はバレーパルス幅未満である場合、前記燃料球波形信号Ｕ０が連続的であると判別し、
前記ピークパルス幅未満又はバレーパルス幅未満でない場合、前記燃料球波形Ｕ０が連続的でないと判別することを備え、
ＵＴｈ１＝（前記燃料球のないＵ０の基準値＋前記燃料球のあるＵ０のピーク値）／２、ＵＴｈ２＝（前記燃料球のないＵ０の前記基準値＋前記燃料球のあるＵ０のバレー値）／２、前記燃料球のないＵ０の前記基準値が設定値である場合、前記ピークパルス幅は前記燃料球波形信号Ｕ０のピーク振幅シュレッシュホールドＵＴｈ１によって判別し、前記バレーパルス幅は前記燃料球波形信号Ｕ０のバレー振幅シュレッシュホールドＵＴｈ２によって判別する、
請求項５に記載の検出方法。
相互に隣接する前記ピークパルスＵＰ１の立ち下がりエッジと前記バレーパルスＵＰ２の立ち上がりエッジとの間の時間差が、ピークパルス幅未満又はバレーパルス幅未満であるか否かを判別し、
前記ピークパルス幅未満又はバレーパルス幅未満である場合、前記燃料球波形信号Ｕ０が連続的であると判別し、
前記ピークパルス幅未満又はバレーパルス幅未満でない場合、前記燃料球波形Ｕ０が連続的でないと判別することを備え、
ＵＴｈ１＝（前記燃料球のないＵ０の基準値＋前記燃料球のあるＵ０のピーク値）／２、ＵＴｈ２＝（前記燃料球のないＵ０の前記基準値＋前記燃料球のあるＵ０のバレー値）／２、前記燃料球のないＵ０の前記基準値が設定値である場合、前記ピークパルス幅は前記燃料球波形信号Ｕ０のピーク振幅シュレッシュホールドＵＴｈ１によって判別し、前記バレーパルス幅は前記燃料球波形信号Ｕ０のバレー振幅シュレッシュホールドＵＴｈ２によって判別する、
請求項５に記載の検出方法。
【請求項7】
前記燃料球波形信号Ｕ０が対称形であるか否かを判別することは、
前記Ｕ０の前記ピークパルスＵＰ１と前記バレーパルスＵＰ２との波形幅が相互に類似しているか否かを判別し、
前記波形幅が相互に類似している場合、前記燃料球波形信号Ｕ０が対称形であると判別し、
前記波形幅が相互に類似していない場合、前記燃料球波形信号Ｕ０が対称形でないと判別する、
ことを備える請求項５又は６に記載の検出方法。
前記Ｕ０の前記ピークパルスＵＰ１と前記バレーパルスＵＰ２との波形幅が相互に類似しているか否かを判別し、
前記波形幅が相互に類似している場合、前記燃料球波形信号Ｕ０が対称形であると判別し、
前記波形幅が相互に類似していない場合、前記燃料球波形信号Ｕ０が対称形でないと判別する、
ことを備える請求項５又は６に記載の検出方法。
【請求項8】
パイプラインの外側に取り付けられていて、それぞれが前記パイプラインの上流及び下流に巻線される第１の検出コイル及び第２の検出コイルを備える燃料球センサーと、
前記第１の検出コイル及び前記第２の検出コイルを励磁させるために正弦波交流励磁信号を生成するように構成されている励磁モジュールと、
前記第１の検出コイルから第１の電圧信号Ｕ１を取得し、かつ、前記第２の検出コイルから第２の電圧信号Ｕ２を取得するように構成されている共振ブリッジ検出回路と、
前記共振ブリッジ検出回路に接続されていて、かつ、燃料球波形信号Ｕ０を取得するために、順次、差動増幅、バンドパスフィルターリング、位相感度検出、及び、ローパスフィルターリングを行うことによって、前記第１の電圧信号Ｕ１及び前記第２の電圧信号Ｕ２を処理するように構成されている信号プロセッサーと、
前記信号プロセッサーに接続されていて、かつ、燃料球が前記燃料球波形信号Ｕ０に従って前記パイプラインを通過するか否かを判別するように構成されているシングルチップ・マイクロコンピュータと、
前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータに接続されていて、かつ、前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作するか否かを検出するように構成されている検出モジュールと、
前記シングルチップ・マイクロコンピュータと前記検出モジュールとのそれぞれに接続されていて、かつ、前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作している場合に、前記燃料球が前記パイプラインを通過するか否かを示す結果を出力するように構成されている出力モジュールと、
を備え、
前記検出モジュールは、
前記第１の検出コイルと前記第２の検出コイルとに亘る電圧を検出することによって、前記第１の検出コイルと前記第２の検出コイルとが正常に動作しているか否かを判別し、第１の検出コイル又は第２の検出コイルで欠陥が発生すると、第１の検出コイル又は第２の検出コイルに亘る電圧が低下し、かつ、前記第１の検出コイルと前記第２の検出コイルとが正常に動作している場合には、第１のハイレベル信号を出力するように構成されている第１の検出ユニットと、
前記信号プロセッサーの電源端子に取り付けられているフォトカプラーによって、前記信号プロセッサーが正常に動作しているか否かを判別し、かつ、前記信号プロセッサーが正常に動作する場合には、第２のハイレベル信号を出力するように構成されている第２の検出ユニットと、
前記シングルチップ・マイクロコンピュータからの矩形波出力を検出することによって、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作するか否かを判別し、かつ、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作する場合に、第３のハイレベル信号を出力するように構成されている第３の検出ユニットと、
前記第１のハイレベル信号、前記第２のハイレベル信号、及び、前記第３のハイレベル信号を、処理信号を得るためにＡＮＤ演算によって処理するように構成されるＡＮＤゲート回路とを備える、自己診断機能付燃料球の検出システム。
前記第１の検出コイル及び前記第２の検出コイルを励磁させるために正弦波交流励磁信号を生成するように構成されている励磁モジュールと、
前記第１の検出コイルから第１の電圧信号Ｕ１を取得し、かつ、前記第２の検出コイルから第２の電圧信号Ｕ２を取得するように構成されている共振ブリッジ検出回路と、
前記共振ブリッジ検出回路に接続されていて、かつ、燃料球波形信号Ｕ０を取得するために、順次、差動増幅、バンドパスフィルターリング、位相感度検出、及び、ローパスフィルターリングを行うことによって、前記第１の電圧信号Ｕ１及び前記第２の電圧信号Ｕ２を処理するように構成されている信号プロセッサーと、
前記信号プロセッサーに接続されていて、かつ、燃料球が前記燃料球波形信号Ｕ０に従って前記パイプラインを通過するか否かを判別するように構成されているシングルチップ・マイクロコンピュータと、
前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータに接続されていて、かつ、前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作するか否かを検出するように構成されている検出モジュールと、
前記シングルチップ・マイクロコンピュータと前記検出モジュールとのそれぞれに接続されていて、かつ、前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作している場合に、前記燃料球が前記パイプラインを通過するか否かを示す結果を出力するように構成されている出力モジュールと、
を備え、
前記検出モジュールは、
前記第１の検出コイルと前記第２の検出コイルとに亘る電圧を検出することによって、前記第１の検出コイルと前記第２の検出コイルとが正常に動作しているか否かを判別し、第１の検出コイル又は第２の検出コイルで欠陥が発生すると、第１の検出コイル又は第２の検出コイルに亘る電圧が低下し、かつ、前記第１の検出コイルと前記第２の検出コイルとが正常に動作している場合には、第１のハイレベル信号を出力するように構成されている第１の検出ユニットと、
前記信号プロセッサーの電源端子に取り付けられているフォトカプラーによって、前記信号プロセッサーが正常に動作しているか否かを判別し、かつ、前記信号プロセッサーが正常に動作する場合には、第２のハイレベル信号を出力するように構成されている第２の検出ユニットと、
前記シングルチップ・マイクロコンピュータからの矩形波出力を検出することによって、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作するか否かを判別し、かつ、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作する場合に、第３のハイレベル信号を出力するように構成されている第３の検出ユニットと、
前記第１のハイレベル信号、前記第２のハイレベル信号、及び、前記第３のハイレベル信号を、処理信号を得るためにＡＮＤ演算によって処理するように構成されるＡＮＤゲート回路とを備える、自己診断機能付燃料球の検出システム。
【請求項9】
出力モジュールは、更に、前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータの少なくとも一つが正常に動作していない場合に、警報を出力するように構成されている、請求項８に記載の検出システム。
【請求項10】
前記燃料球センサーは、
ハウジングと、
相互に嵌合されて、前記パイプライン上に取り付けられている一対の半環フレームと、
前記第１の検出コイル及び前記第２の検出コイルの出力端子に接続されている航空プラグ又はフィードスルーフィルタと、
電磁シーリングガスケットとを備え、
前記第１の検出コイル及び前記第２の検出コイルは、それぞれ、前記一対の半環フレームに巻線される一対の半環コイルを備え、前記電磁シーリングガスケットは、前記半環コイル間のギャップを埋め、かつ、前記ハウジングと接触する、
請求項８又は９に記載の検出システム。
ハウジングと、
相互に嵌合されて、前記パイプライン上に取り付けられている一対の半環フレームと、
前記第１の検出コイル及び前記第２の検出コイルの出力端子に接続されている航空プラグ又はフィードスルーフィルタと、
電磁シーリングガスケットとを備え、
前記第１の検出コイル及び前記第２の検出コイルは、それぞれ、前記一対の半環フレームに巻線される一対の半環コイルを備え、前記電磁シーリングガスケットは、前記半環コイル間のギャップを埋め、かつ、前記ハウジングと接触する、
請求項８又は９に記載の検出システム。
【請求項11】
前記シングルチップ・マイクロコンピュータは、
前記燃料球波形信号Ｕ０が完全であるか否かを判別するように構成されている第１の判別モジュールと、
前記燃料球波形信号Ｕ０が連続的であるか否かを判別するように構成されている第２の判別モジュールと、
前記燃料球波形信号Ｕ０が対称形であるか否かを判別するように構成されている第３の判別モジュールと、
を備える、請求項８から１０のいずれか１項に記載の検出システム。
前記燃料球波形信号Ｕ０が完全であるか否かを判別するように構成されている第１の判別モジュールと、
前記燃料球波形信号Ｕ０が連続的であるか否かを判別するように構成されている第２の判別モジュールと、
前記燃料球波形信号Ｕ０が対称形であるか否かを判別するように構成されている第３の判別モジュールと、
を備える、請求項８から１０のいずれか１項に記載の検出システム。
【請求項12】
前記第１の判別モジュールは、
隣接するパルスを生成するためにデュアル・シュレッシュホールド・コンパレーションによって前記燃料球波形信号Ｕ０を処理し、
前記隣接するパルスがピークパルスＵＰ１とバレーパルスＵＰ２とを備えるか否かを判別し、
前記隣接するパルスがピークパルスＵＰ１とバレーパルスＵＰ２とを備える場合には、前記燃料球波形信号Ｕ０を完全であると判別し、
前記隣接するパルスがピークパルスＵＰ１とバレーパルスＵＰ２とを備えない場合には、前記燃料球波形信号Ｕ０を完全でないと判別するように構成されている、
請求項１１に記載の検出システム。
隣接するパルスを生成するためにデュアル・シュレッシュホールド・コンパレーションによって前記燃料球波形信号Ｕ０を処理し、
前記隣接するパルスがピークパルスＵＰ１とバレーパルスＵＰ２とを備えるか否かを判別し、
前記隣接するパルスがピークパルスＵＰ１とバレーパルスＵＰ２とを備える場合には、前記燃料球波形信号Ｕ０を完全であると判別し、
前記隣接するパルスがピークパルスＵＰ１とバレーパルスＵＰ２とを備えない場合には、前記燃料球波形信号Ｕ０を完全でないと判別するように構成されている、
請求項１１に記載の検出システム。
【請求項13】
前記第２の判別モジュールは、
相互に隣接する前記ピークパルスＵＰ１の立ち下がりエッジと前記バレーパルスＵＰ２の立ち上がりエッジとの間の時間差が、ピークパルス幅未満又はバレーパルス幅未満であるか否かを判別し、
前記ピークパルス幅未満又はバレーパルス幅未満である場合、前記燃料球波形信号Ｕ０が連続的であると判別し
前記ピークパルス幅未満又はバレーパルス幅未満でない場合、前記燃料球波形Ｕ０が連続的でないと判別するように構成されており、
ＵＴｈ１＝（前記燃料球のないＵ０の基準値＋前記燃料球のあるＵ０のピーク値）／２、ＵＴｈ２＝（前記燃料球のないＵ０の前記基準値＋前記燃料球のあるＵ０のバレー値）／２、前記燃料球のないＵ０の前記基準値が設定値である場合、前記ピークパルス幅は前記燃料球波形信号Ｕ０のピーク振幅シュレッシュホールドＵＴｈ１によって判別し、前記バレーパルス幅は前記燃料球波形信号Ｕ０のバレー振幅シュレッシュホールドＵＴｈ２によって判別する、
請求項１２に記載の検出システム。
相互に隣接する前記ピークパルスＵＰ１の立ち下がりエッジと前記バレーパルスＵＰ２の立ち上がりエッジとの間の時間差が、ピークパルス幅未満又はバレーパルス幅未満であるか否かを判別し、
前記ピークパルス幅未満又はバレーパルス幅未満である場合、前記燃料球波形信号Ｕ０が連続的であると判別し
前記ピークパルス幅未満又はバレーパルス幅未満でない場合、前記燃料球波形Ｕ０が連続的でないと判別するように構成されており、
ＵＴｈ１＝（前記燃料球のないＵ０の基準値＋前記燃料球のあるＵ０のピーク値）／２、ＵＴｈ２＝（前記燃料球のないＵ０の前記基準値＋前記燃料球のあるＵ０のバレー値）／２、前記燃料球のないＵ０の前記基準値が設定値である場合、前記ピークパルス幅は前記燃料球波形信号Ｕ０のピーク振幅シュレッシュホールドＵＴｈ１によって判別し、前記バレーパルス幅は前記燃料球波形信号Ｕ０のバレー振幅シュレッシュホールドＵＴｈ２によって判別する、
請求項１２に記載の検出システム。
【請求項14】
前記第３の判別モジュールは、
前記Ｕ０の前記ピークパルスＵＰ１と前記バレーパルスＵＰ２との波形幅が相互に類似しているか否かを判別し、
前記波形幅が相互に類似している場合、前記燃料球波形信号Ｕ０が対称形であると判別し、
前記波形幅が相互に類似していない場合、前記燃料球波形信号Ｕ０が対称形でないと判別するように構成されている、
請求項１２又は１３に記載の検出システム。
前記Ｕ０の前記ピークパルスＵＰ１と前記バレーパルスＵＰ２との波形幅が相互に類似しているか否かを判別し、
前記波形幅が相互に類似している場合、前記燃料球波形信号Ｕ０が対称形であると判別し、
前記波形幅が相互に類似していない場合、前記燃料球波形信号Ｕ０が対称形でないと判別するように構成されている、
請求項１２又は１３に記載の検出システム。
【請求項15】
前記共振ブリッジ検出回路は、
第１の抵抗器からなり、かつ、励磁信号を受けるために励磁モジュールの出力端子に接続される端子を有する、第１のブリッジアームと、
第２の抵抗器からなり、かつ、励磁信号を受けるために励磁モジュールの出力端子に接続される端子を有する、第２のブリッジアームと、
相互に並列接続されている第１の検出コイルと第１のコンデンサと電位差計とからなり、第１の端子が接地されていて、かつ、第２の端子が第１の電圧信号Ｕ１を出力するように構成されている、第３のブリッジアームと、
相互に並列接続されている第２の検出コイルと第２のコンデンサと第３の抵抗器とからなり、第１の端子が接地されていて、かつ、第２の端子が第１の電圧信号Ｕ２を出力するように構成されている第４のブリッジアームと、
を備える、請求項８から１４のいずれか１項に記載の検出システム。
第１の抵抗器からなり、かつ、励磁信号を受けるために励磁モジュールの出力端子に接続される端子を有する、第１のブリッジアームと、
第２の抵抗器からなり、かつ、励磁信号を受けるために励磁モジュールの出力端子に接続される端子を有する、第２のブリッジアームと、
相互に並列接続されている第１の検出コイルと第１のコンデンサと電位差計とからなり、第１の端子が接地されていて、かつ、第２の端子が第１の電圧信号Ｕ１を出力するように構成されている、第３のブリッジアームと、
相互に並列接続されている第２の検出コイルと第２のコンデンサと第３の抵抗器とからなり、第１の端子が接地されていて、かつ、第２の端子が第１の電圧信号Ｕ２を出力するように構成されている第４のブリッジアームと、
を備える、請求項８から１４のいずれか１項に記載の検出システム。
【請求項16】
前記検出システムは、分離電磁遮蔽構造を有する請求項９から１５のいずれか１項に記載の検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照本出願は、２０１４年１月２９日に中華人民共和国国家知識産権局に出願された中国特許出願第２０１４００４３８１８．１に基づく優先権及び利益を主張し、その全文を参照によって、本明細書に取り込まれたものとする。
【0002】
本開示の実施形態は、一般的に、検出技術の分野に関し、より詳しくは、自己診断機能付燃料球の検出方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【0003】
安全で効率的な原子炉は、エネルギー資源の不足問題を解決する主要技術の一つである。ぺブルベッド型高温ガス冷却炉は、発電効率が高く、また、本来の安全性に優れていて、さらに、その炉を止めることなく燃料の装荷及び除荷をすることができるので、多くの国において非常に人気がある。
【0004】
現在、ペブルベッド型炉に適用されている燃料成分検出デバイスの原理は、コイルの誘導リアクタンスの黒鉛伝導体の影響に基づいて燃料成分を検出する。そして、この検出デバイスは、構造の相違に従って、以下のカテゴリーに分類することができる。第１のカテゴリーの検出デバイスは、ステンレス鋼燃料球パイプラインに検出コイルが予め取り付けられている、インボード検出デバイスである。この検出デバイスは、燃料球が検出コイルを通過する場合に、コイルの誘導リアクタンスが変化する。したがって、このコイルの誘導リアクタンスの変化を検出することで、燃料球信号を取得することができる。第２のカテゴリーの検出デバイスは、ステンレス鋼燃料球パイプラインの側壁に削孔により形成された穴を介して設置され、かつ、この穴に検出コイルが取り付けられている検出デバイスである。第２のカテゴリーのデバイスは、電磁近接スイッチに似ている。
【0005】
上記の２つのデバイスのいずれを設置しても、パイプラインのガス気密性に影響を与える可能性があるので、センサーの構造及び設置は、高圧下における燃料球パイプラインのガス気密性を保障しなければならない。しかし、その結果、センサーの構造は複雑化し、かつ、センサーの据え付けが困難になる。センサーで欠陥が発生すると、そのセンサーをメンテナンスする又は交換するために、燃料球パイプラインを分解する必要がある。しかし、これでは長い組立時間を要し、かつ、放射能汚染が簡単に引き起こされるので、炉の利用性に影響を及ぼす。さらにまた、検出コイル、フレーム及び他の付属品が、直接、放射能燃料球に接触するので、センサーの動作寿命に影響を及ぼし、センサーの材料は抗放射能性が良いものであることが要求される。
【0006】
加えて、高温ガス冷却炉は、様々な電磁干渉と大量の原子放射能とを有し、かつ、炉の動作環境が非常に複雑なので、デバイスをチェックし、かつ、メンテナンスすることは困難である。従来の検出デバイスは、以下の欠点を有する。従来の燃料球の検出デバイスは、電磁適合性が低く、かつ、高温ガス冷却炉内の電磁環境に簡単に干渉してしまう結果、誤算が生じる。従来の燃料球の検出デバイスに欠陥が発生する場合、主体的に警報を生成することができないので、その検出デバイスは、欠陥の発生中に、計数ロス又は誤算が発生する場合がある。
【発明の開示】
【0007】
本開示の実施形態は、燃料球パイプラインの損傷、十分でない抗干渉能力、及び、欠陥の発生中の主体的でない警告などの、従来技術において少なくともある程度は存在している問題の少なくとも一つを解決しようとするものである。
【0008】
したがって、本開示の第１の目的は、自己診断機能付燃料球の検出方法を提供することである。
【0009】
本開示の第２の目的は、自己診断機能付燃料球検出システムを提供することである。
【0010】
上記の各目的を達成するために、本開示の第１の広範な側面の実施形態に従えば、パイプラインの外側に取り付けられる燃料球センサーの第１の検出コイル及び第２の検出コイルであって、それぞれが前記パイプラインの上流及び下流に巻線されている第１の検出コイル及び第２の検出コイルを正弦波交流によって励磁すること、前記第１の検出コイルから第１の電圧信号Ｕ１を取得し、かつ、前記第２の検出コイルから第２の電圧信号Ｕ２を取得すること、
燃料球波形信号Ｕ０を取得するために、信号プロセッサーによって、差動増幅、バンドパスフィルターリング、位相感度検出、及び、ローパスフィルターリングを行うことで、前記第１の電圧信号Ｕ１及び前記第２の電圧信号Ｕ２を処理すること、
シングルチップ・マイクロコンピュータによって、前記燃料球波形信号Ｕ０に従って前記燃料球が前記パイプラインを通過するか否かを判別すること、
前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが、正常に動作するか否かを判別すること、
前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作している場合に、前記燃料球が前記パイプラインを通過するか否かを示す結果を出力すること、
を含む、自己診断機能付燃料球の検出方法が提供される。
【0011】
本開示の実施形態に従えば、自己診断機能付燃料球の検出方法は、少なくとも、以下の利点を有する。自己診断機能が追加されたので、前記第１の検出コイル及び前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータの少なくとも一つに欠陥が発生する場合には、その欠陥を早期に取り除くために、警報を生成することができる。これにより、計数ロスを回避し、かつ、燃料球の計数結果の信頼性が改善する。
【0012】
本開示の第２の広範な側面の実施形態に従えば、パイプラインの外側に取り付けられていて、それぞれが前記パイプラインの上流及び下流に巻線される第１の検出コイル及び第２の検出コイルを備える燃料球センサーと、
前記第１の検出コイル及び前記第２の検出コイルを励磁させるために正弦波交流励磁信号を生成するように構成されている励磁モジュールと、
前記第１の検出コイルから第１の電圧信号Ｕ１を取得し、かつ、前記第２の検出コイルから第２の電圧信号Ｕ２を取得するように構成されている共振ブリッジ検出回路と、
前記共振ブリッジ検出回路に接続されていて、かつ、燃料球波形信号Ｕ０を取得するために、差動増幅、バンドパスフィルターリング、位相感度検出、及び、ローパスフィルターリングによって、前記第１の電圧信号Ｕ１及び前記第２の電圧信号Ｕ２を処理するように構成されている信号プロセッサーと、
前記信号プロセッサーに接続されていて、かつ、前記燃料球が前記燃料球波形信号Ｕ０に従って前記パイプラインを通過するか否かを判別するように構成されているシングルチップ・マイクロコンピュータと、
前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータに接続されていて、かつ、前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作するか否かを判別するように構成されている検出モジュールと、
前記シングルチップ・マイクロコンピュータと前記検出モジュールとのそれぞれに接続されていて、かつ、前記第１の検出コイル、前記第２の検出コイル、前記信号プロセッサー、及び、前記シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作している場合に、前記燃料球が前記パイプラインを通過するか否かを示す結果を出力するように構成されている出力モジュールと、
を含む、自己診断機能付燃料球の検出システムが提供される。
【0013】
本開示の実施形態に従えば、自己診断機能付燃料球の検出方法は、少なくとも、以下の利点がある。自己診断機能が追加されたので、前記第１の検出コイル及び前記第２の検出コイルと、前記信号プロセッサーと、前記シングルチップ・マイクロコンピュータとの少なくとも一つに欠陥が発生する場合には、その欠陥を早期に取り除くために、警報を生成することができる。これにより、結果的に、計数ロスを回避し、かつ、燃料球の計数結果の信頼性が改善する。
【0014】
本開示の実施形態の追加的な側面及び利点は、以下の説明に部分的に与えられ、以下の説明から部分的に明らかになり、又は、本開示の実施形態からわかるであろう。本開示の実施形態のこれらの及び他の側面及び利点は、添付の図面を参照した以下の説明から明らかになり、かつ、容易に認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本開示の実施形態に従う自己診断機能付燃料球の検出方法を示すフローチャートである。
【図3】本開示の実施形態に従う共振ブリッジ検出回路を示す回路図である。
【図4】本開示の実施形態に従う信号プロセッサーを示す概略図である。
【図5】本開示の実施形態に従う燃料球の波形信号Ｕ０を示す波形図である。
【図6】本開示の実施形態に従う第１及び第２の検出コイルの動作状態の検出原理を例示する概略図である。
【図7】本開示の実施形態に従う信号プロセッサーの動作状態の検出原理を例示する概略図である。
【図8】本開示の実施形態に従う自己診断機能付燃料球検出システムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本開示の実施形態は、詳細に参照されるであろう。同一又は類似の要素及び同一又は類似の機能を有する要素については、説明全体を通して同一の符号が付される。図面を参照した本明細書に記載の実施形態は、説明的であり、例示的であり、さらに、本発明を一般的に理解するために用いられる。本実施形態は、本開示を限定するものと解釈してはならない。
【0017】
本明細書において、特定されない限り又は制限されない限り、「中央」、「縦」、「横」、「長さ」、「厚さ」、「薄さ」、「前」、「後」、「左」、「右」、「低い」、「高い」、「水平」、「垂直」、「上方」、「下方」、「上」、「下」、「頂部」、「底部」、「内側」、「外側」、「時計回り」、「反時計回り」のような相対的な用語、及び、その派生語（例えば、「水平に」、「下向き」、「上向き」等）は、議論中のそこに記載され又は図面に示されるような位置関係を指すものと解釈されるべきである。これらの相対的な用語は、説明の便宜のためのもので、かつ、本開示が特別の位置関係の下で、構築され又は動作することを要求されるものではない。
【0018】
加えて、「第１」及び「第２」のような用語は、説明の目的として本明細書では用いられおり、重要性又は意義を明示又は暗示することを意図していない。すなわち、「第１」及び「第２」によって限定される特性は、これらの特性が一つでもよいし、複数でもよいことを明示し又は暗示することを意図する。本開示の説明では、「複数の」が、２又は２以上に関する。
【0019】
本開示の説明では 、 特定されない限り又は制限されない限り、用語「据え付け」、「接続」、「結合」、及び、「固定」は、永久的な接続又は分離可能な接続、電気的な接続又は機械的な接続、直接的な接続又は中間物を介した間接的な接続、内部伝達又は２つの要素間の相互作用などの、広い意味で理解することができる点に留意すべきである。 当業者は、特定の状況に従って本開示での特定の意味であると理解しなければならない。
【0020】
本開示の説明では、特に明記されない限り、第１の特性が第２の特性 「の上に」という構築は、第１の特性が直接第２の特性に接触する実施形態を含み、かつ、付加的な特性が第１の特性と第２の特性との間に形成されており、第１の特性が直接第２の特性に接触していない実施形態も含むことができる。さらにまた、第２の特性「の上の」、「の上方の」又は「の頂部の」第１の特性は、第１の特性が第２の特性「の上で」、「の上方で」又は「の頂部で」を正確なものとする実施形態を含むことができ、かつ、第１の特性が第２の特性「の上で」、「の上方で」又は「の頂部で」を正確なものとしない実施形態を含むことができ、又は、ちょうど、第１の特性が第２の特性よりも高度があることを意味する。一方、第２の特性「の下側の」、「の下方の」又は「の底部の」第１の特性は、第１の特性が第２の特性「の下側で」、「の下方で」又は「の底部で」を正確なものとする実施形態を含むことができ、かつ、第１の特性が第２の特性「の下側で」、「の下方で」又は「の底部で」を正確なものとしない実施形態を含むことができ、又は、ちょうど、第１の特性が第２の特性よりも高度がないことを意味する。
【0021】
「実施形態」、「いくつかの実施形態」、「一実施形態」、「別の例」、「例」、「具体例」又は「いくつかの例」についての本明細書を通しての言及は、実施形態又は例に関連して記載された特定の特徴、構造、材料又は特性が本開示の少なくとも一つの実施形態又は例に含まれていることを意味する。したがって、本明細書を通して様々な場所における「いくつかの実施形態において」、「一つの実施形態において」、「実施形態において」、「他の例において」、「例において」、「具体例において」又は「いくつかの例において」等の語句の出現は、必ずしも本開示の同じ実施形態又は例を指しているわけではない。さらに、特定の特徴、構造、材料又は特性は、一つ以上の実施形態又は例における如何なる適切な手法で組み合わせられてもよい。
【0022】
本明細書においてフローチャートで記載され又は如何なる他の方法で記載された如何なる手順又は方法も、特定の論理関数又は手順を実現する実行可能なコードを記憶するための一つ以上のモジュール、部分又は部品を備えると理解されたい。さらに、本開示の有利な実施形態には、実行の順序が図示され又は説明されているものとは異なる他の実装が含まれ、関連する機能に従って実質的に同時又は逆の順番での実行機能が備えている。このことは、本開示の実施形態が属する当業者によって理解されるべきである。
【0023】
本明細書に他の手法で記載され又はフローチャートに示されている論理及び／又はステップ、例えば、論理機能を実現するための実行可能な命令の特定のシーケンステーブルは、具体的には、命令実行システム、デバイス又は装置（コンピュータに基づくシステム、プロセッサを備えるシステム、又は、命令実行システム、デバイス、装置からの命令を取得可能で、かつ、命令を実行可能な他のシステムなど）によって用いられ、又は、命令実行システム、デバイス及び装置と組み合わせて用いられる、如何なるコンピュータ可読媒体で達成することができる。
【0024】
本開示の各部分は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はそれらの組み合わせによって実現することができると理解される。上記実施形態では、複数のステップ又は方法は、メモリに記憶されたソフトウェア又はファームウェアによって実現してもよく、適切な命令実行システムによって実行してもよい。例えば、ハードウェアによって実現する場合、別の実施形態においても同様であるが、これらのステップ又は方法は、データ信号の論理関数を実現するための論理ゲート回路を有する分散論理回路、適切な組み合わせ論理ゲート回路を有する特定用途向け集積回路、プログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等の本技術分野における公知技術の一つ又は組み合わせによって実現してもよい。
【0025】
当業者は、本開示の上記例示の方法のステップの全部又は一部がプログラムによって関連するハードウェアに命じることによって達成され得ることを理解すべきであろう。そのプログラムは、コンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよく、そして、コンピュータ上で実行される本開示の方法の実施形態のステップの一つ又は組み合わせを備える。上記記憶媒体は、読み出し専用メモリ、磁気ディスク、ＣＤ等であってもよい。
【0026】
加えて、本開示の実施形態の各機能セルは処理モジュールに統合されてもよく、又は、これらのセルは別個の物理的な存在であってもよく、又は、二種以上のセルは処理モジュールに統合されてもよい。統合モジュールは、ハードウェアの形式で、又は、ソフトウェア機能モジュールの形式で実現されてもよい。統合モジュールが、ソフトウェア機能モジュールの形式で実現され、かつ、スタンドアロン製品として販売又は使用されている場合は、その統合モジュールは、コンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよい。
【0027】
本開示は、優れた抗干渉能力と高い信頼性とを有する、装荷パイプライン、除荷パイプライン及び使用済み燃料パイプラインにおいて、黒鉛ベースの燃料球を検出し、かつ、計数する自己診断機能付燃料球検出方法及びシステムを提供しようとするものである。検出システムの重要なデバイスで欠陥が発生する場合には、その欠陥を検出することができ、かつ、燃料球の誤算を回避するために警報を生成することができる。この検出方法及びシステムは、確実に動作し、かつ、劣悪な電磁環境でも正確に燃料球を検出することができる。このように、様々な環境における燃料球の装荷及び除荷を効果的に制御することができるので、炉の安全な操作が保障される。
【0028】
図１に示すように、本開示の実施形態に従う自己診断機能付燃料球の検出方法は、以下のステップを含む。
【0029】
ステップＡでは、燃料球センサーの第１の検出コイル及び第２の検出コイルは、正弦波交流電流によって励磁される。燃料球センサーは、パイプラインの外側に取り付けられていて、かつ、第１の検出コイル及び第２の検出コイルは、それぞれがパイプラインの上流及び下流に巻線されている。第１の検出コイル及び第２の検出コイルは、第１の検出コイルを通過する燃料球と第２の検出コイルを通過する燃料球との時間差を保障するために、パイプラインの異なる位置に取り付けられている。
【0030】
正弦波交流電流は、ＵＥと記録される。正弦波交流電流は、ダイレクト・ディジタル周波数合成技術に基づく。また、ＡＤ９８５０チップは、振幅及び周波数が安定している正弦波交流電流を、完全にディジタル的に合成するために用いられる。さらに、正弦波交流電流は、ＬＭ１８７５パワーチップによって増幅されてから、第１の検出コイル及び第２の検出コイルに入力される。
【0031】
図２（ａ）には燃料球センサーの外部構造が示され、かつ、図２（ｂ）には燃料球センサーの内部構造が示されている。燃料球センサーは、ハウジング１０と、一対の半環フレーム２０Ａ及び２０Ｂと、第１の検出コイル３０及び第２の検出コイル４０と、航空プラグ又はフィードスルーフィルター５０と、電磁シーリングガスケット６０とを含む。一対の半環フレーム２０Ａ及び２０Ｂは、相互に嵌合されて、パイプライン上に取り付けられている。第１の検出コイル３０及び第２の検出コイル４０は、相互に接続され、かつ、一対の半環フレームに巻線される一対の半環コイル３０Ａ及び３０Ｂと一対の半環コイル４０Ａ及び４０Ｂとをそれぞれ備える。各々のコイルのワイヤー・ロッド、巻線方法及び各々のコイルのコイルターンは、相互に同じである。航空プラグ又はフィードスルーフィルター５０は、システムの抗干渉を改善するために、第１の検出コイル３０及び第２の検出コイル４０の出力端子に接続されている。電磁シーリングガスケット６０は、半環コイル間のギャップを埋め、かつ、ハウジング１０に接触しているので、これにより良いシールドが達成される。
【0032】
上記燃料球センサーの検出コイルは、相互に嵌合される２つの半環コイルとして設計されており、外部の取付要求を満たし、かつ、取付及びメンテナンスが容易になる。コイルは、検出感度を保障できるように、狭い平らな形状をしている。一実施形態では、第１の検出コイル３０と第２の検出コイル４０との間の抵抗偏差及びインダクタンス偏差が１％未満となることを保障するために、各コイルには、それぞれ２つのワイヤーが巻き付けられている。高温かつ抗放射能のような特定環境に対する操作要求を満足するために、一対の半環フレームは、ポリスルホン・プラスチック製とすることができ、かつ、コイルのワイヤーは、ポリイミド塗装ワイヤーとすることができる。ハウジング１０自体は、電磁絶縁性能が優れている。しかし、取付中に形成されたハウジング１０内のギャップを通じて、放射能は、まだ、燃料球センサーのコイルに干渉し、かつ、さらに結合される可能性があるので、シールドプロセスが要求される。したがって、電磁シーリングガスケット６０は、完全なシールド構造を達成するために、半環コイル間のギャップを埋め、かつ、ハウジング１０と接触するようにされている。
【0033】
ステップＢでは、共振ブリッジ検出回路によって、第１の電圧信号Ｕ１が、第１の検出コイル３０から取得され、かつ、第２の電圧信号Ｕ２が、第２の検出コイル４０から取得される。
【0034】
図３は、本開示の実施形態に従う共振ブリッジ検出回路を示す回路図である。図３に示すように、第１の抵抗器Ｒ１は、第１のブリッジアームを表しており、かつ、励磁信号ＵＥを受けるために励磁モジュールの出力端子に接続される端子を有する。第２の抵抗器Ｒ２は、第２のブリッジアームを表しており、かつ、励磁信号ＵＥを受けるために励磁モジュールの出力端子に接続される端子を有する。相互に並列接続されている第１の検出コイルＬ１と第１のコンデンサＣ１と電位差計ＶＲ１は、第３のブリッジアームを表し、第３のブリッジアームの第１の端子は接地されていて、かつ、第３のブリッジアームの第２の端子は第１の電圧信号Ｕ１を出力するように構成されている。相互に並列接続されている第２の検出コイルＬ２と第２のコンデンサＣ２と第３の抵抗器Ｒ３は、第４のブリッジアームを表し、第４のブリッジアームの第１の端子は接地されていて、かつ、第４のブリッジアームの第２の端子は第１の電圧信号Ｕ２を出力するように構成されている。
【0035】
ステップＣでは、第１の電圧信号Ｕ１及び第２の電圧信号Ｕ２は、燃料球波形信号Ｕ０を取得するために、信号プロセッサーによる、差動増幅、バンドパスフィルタリング、位相感度検出、ローパスフィルターリングによって処理される。
【0036】
具体的には、図４に示すように、このプロセッサーは、ロックイン増幅の原理に従って、燃料球波形信号Ｕ０を取得する。第１の電圧信号Ｕ１及び第２の電圧信号Ｕ２は、順次、差動増幅回路、バンドパスフィルタリング回路、位相感度検出回路、ローパスフィルタリング回路によって処理される。初期の正弦波信号は、位相シフト回路によって処理され、位相シフトされた初期の正弦波信号が取得される。位相感度検出回路では、第１の電圧信号Ｕ１及び第２の電圧信号Ｕ２は、位相シフトされた初期の正弦波信号と掛け合わされる。ローパスフィルタリング回路によって処理された後に、第１の電圧信号Ｕ１及び第２の電圧信号Ｕ２の変化を示すことができる、燃料球波形信号Ｕ０が出力される。
【0037】
図５には、燃料球波形信号Ｕ０の波形が示されている。燃料球が、正弦波交流電流によって励磁されたパイプラインを通過しない場合には、第１の検出コイルと第２の検出コイルとの間の相互インダクタンスに起因して、第１の検出コイルは電圧信号Ｕ１を生成し、かつ、第２の検出コイルは電圧信号Ｕ２を生成する。電圧信号Ｕ１と電圧信号Ｕ２は、周波数が同じ、位相位置も同じで、振幅も等しく、かつ、燃料球波形信号Ｕ０は一定である。燃料球がパイプラインを通過する場合には、第１の検出コイルの誘導リアクタンスと第２の検出コイルの誘導リアクタンスは、渦電流効果に起因して変化する。燃料球は、異なる時間に第１の検出コイルと第２の検出コイルとを通過するので、正弦波交流信号によって励磁され、電圧信号Ｕ１及び電圧信号Ｕ２の振幅及び位相が変化する。共振ブリッジ検出回路によって取得される燃料球波形信号Ｕ０は、ほぼ正弦波交流信号となる。
【0038】
ステップＤでは、燃料球がＵ０に従ってパイプラインを通過するか否かが、シングルチップ・マイクロコンピュータによって判別される。
【0039】
（１）燃料球波形信号Ｕ０が完全であるか否かが判別される。
【0040】
具体的には、燃料球波形信号Ｕ０は、隣接するパルスを生成するためにデュアル・シュレッシュホールド・コンパレーションによって処理され、その後、隣接するパルスが、ピークパルスＵＰ１とバレーパルスＵＰ２とを備えるか否かが判別される。これらを備える場合、燃料球波形信号Ｕ０は完全であると判別され、一方、これらを備えない場合、燃料球波形信号Ｕ０は不完全であると判別される。
【0041】
（２）燃料球波形信号Ｕ０が連続的であるか否かが判別される。
【0042】
具体的には、相互に隣接する燃料球波形信号Ｕ０のピークパルスＵＰ１の立ち下がりエッジとバレーパルスＵＰ２の立ち上がりエッジとの間の時間差が、ピークパルス幅未満又はバレーパルス幅未満であるか否かが判別される。ピークパルス幅未満又はバレーパルス幅未満である場合、燃料球波形信号Ｕ０が連続的であると判別され、一方、ピークパルス幅未満又はバレーパルス幅未満でない場合、燃料球波形Ｕ０が連続的でないと判別される。ピークパルス幅は、燃料球波形信号Ｕ０のピーク振幅シュレッシュホールドＵＴｈ１によって判別され、かつ、バレーパルス幅は、燃料球波形信号Ｕ０のバレー振幅シュレッシュホールドＵＴｈ２によって判別される。ＵＴｈ１＝（燃料球のないＵ０の基準値＋燃料球のあるＵ０のピーク値）／２
ＵＴｈ２＝（燃料球のないＵ０の基準値＋燃料球のあるＵ０のバレー値）／２
燃料球のないＵ０の基準値は、設定値である。
【0043】
（３）燃料球波形信号Ｕ０が対称形であるか否かが判別される。
【0044】
具体的には、Ｕ０のピークパルスＵＰ１とバレーパルスＵＰ２との波形幅が相互に類似しているか否かによって判別される。当該波形幅が相互に類似している場合、燃料球波形信号Ｕ０が対称形であると判別され、一方、波形幅が相互に類似していない場合、燃料球波形信号Ｕ０が対称形でないと判別される。たとえば、ピークパルス幅とバレーパルス幅との間の差が２５％以下である場合には、燃料球波形信号Ｕ０が対称形であると判別される。
【0045】
（４）燃料球波形信号Ｕ０が、完全で、連続的で、かつ、対称形である場合、燃料球がパイプラインを通過すると判別される。
【0046】
ステップＥでは、第１の検出コイル、第２の検出コイル、信号プロセッサー、及び、シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作しているか否かが判別される。
【0047】
（１）第１の検出コイルと第２の検出コイルとに亘る電圧を検出することによって、第１の検出コイルと第２の検出コイルとが正常に動作しているか否かを判別する。そして、第１の検出コイルと第２の検出コイルとが正常に動作している場合には、第１のハイレベル信号を出力する。具体的には、第１の検出コイルと第２の検出コイルとが正常に動作している場合には、第１の検出コイルと第２の検出コイルとに亘る電圧は、共振現象に起因して高くなる。第１の検出コイル又は第２の検出コイルで欠陥（回路の短絡又は回路の破損を問わず）が発生すると、第１の検出コイル又は第２の検出コイルに亘る電圧が低下し、これにより、共振検出回路から出力される第１のハイレベル信号は、図６に示される原理で、ローレベルに切り替わる。
【0048】
（２）信号プロセッサーの電源端子に取り付けられているフォトカプラーを介して、信号プロセッサーが正常に動作しているか否かが判別され、かつ、信号プロセッサーが正常に動作している場合には、第２のハイレベル信号が出力される。具体的には、フォトカプラーは、信号プロセッサーの電源端子に取り付けられていて、信号プロセッサーを検出する。欠陥が発生する場合、フォトカプラーから出力される信号は、図７に示される原理で、ハイレベルからローレベルに切り替わる。
【0049】
（３）シングルチップ・マイクロコンピュータからの矩形波出力を検出することによって、シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作するか否かが判別され、シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作する場合に、第３のハイレベル信号が出力される。
【0050】
（４）第１のハイレベル信号、第２のハイレベル信号、及び、第３のハイレベル信号は、処理信号を得るために、ＡＮＤ演算によって処理される。
【0051】
（５）処理信号がハイレベル信号の場合、第１の検出コイル、第２の検出コイル、信号プロセッサー、及び、シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作するか否かが判別される。
【0052】
ステップＦでは、第１の検出コイル、第２の検出コイル、信号プロセッサー、及び、シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作している場合、燃料球がパイプラインを通過するか否かを示す結果が出力される。
【0053】
加えて、本開示の実施形態では、自己診断機能付燃料球検出方法は、ステップＧを更に含む。ここでは、第１の検出コイル、第２の検出コイル、信号プロセッサー、及び、シングルチップ・マイクロコンピュータの少なくとも一つが正常に動作しない場合に、アラームが出力される。
【0054】
本開示の実施形態に従えば、自己診断機能付燃料球検出方法は、少なくとも以下の利点を有する。相互に嵌合される半環コイルがアウトボードセンサーとして用いられるので、センサーの構造は単純になる。設置及びメンテナンス中にパイプラインを分解する必要がなく、この結果、高圧下でもパイプラインの完全性及びガス気密性が保障され、かつ、放射能汚染も減少する。合理的な励磁信号を提供し、かつ、燃料球波形信号Ｕ０を処理することによって、優れた信号対雑音比を得ることができ、かつ、システム利得を減少させることができる。第１の検出コイル及び第２の検出コイルは電磁適合性のある設計がされるので、抗干渉能力が改善する。自己診断機能が追加されたので、第１の検出コイル及び第２の検出コイルと、信号プロセッサーと、シングルチップ・マイクロコンピュータとの少なくともいずれかで欠陥が発生する場合には、その欠陥を早期に取り除くために、警報を生成することができる。これにより、結果的に、計数ロスが回避されるので、燃料球の計数結果の信頼性が改善する。
【0055】
図８に示すように、本開示の実施形態に従えば、燃料球センサー１００と、励磁モジュール２００と、共振ブリッジ検出回路３００と、信号プロセッサー４００と、シングルチップ・マイクロコンピュータ５００と、検出モジュール６００と、出力モジュール７００とを含む、自己診断機能付燃料球検出システムが提供される。
【0056】
燃料球センサー１００は、パイプラインの外部に取り付けられる、それぞれ、パイプラインの上流と下流とに巻線されている第１の検出コイル３０及び第２の検出コイル４０を含む。励磁モジュール２０は、第１の検出コイル３０及び第２の検出コイル４０を励磁するために、正弦波交流励磁信号を生成するように構成されている。共振ブリッジ検出回路は、第１の検出コイル３０から第１の電圧信号Ｕ１を取得し、かつ、第２の検出回路４０から第２の電圧信号Ｕ２を取得するように構成されている。信号プロセッサー４００は、共振ブリッジ検出回路３００に接続されていて、燃料球波形信号Ｕ０を取得するために、差動増幅、バンドパスフィルタリング、位相感度検出、及び、ローパスフィルタリングによって、第１の電圧信号Ｕ１と第２の電圧信号Ｕ２とを処理するように構成されている。シングルチップ・マイクロコンピュータ５００は、信号プロセッサー４００に接続されていて、かつ、Ｕ０に従って燃料球がパイプラインを通過するか否かを判別するように構成されている。検出モジュール６００は、第１の検出コイル３０、第２の検出コイル４０、信号プロセッサー４００、及び、シングルチップ・マイクロコンピュータ５００に接続されていて、かつ、第１の検出コイル３０、第２の検出コイル４０、信号プロセッサー４００、及び、シングルチップ・マイクロコンピュータ５００が正常に動作するか否かを検出するように構成されている。出力モジュール７００は、シングルチップ・マイクロコンピュータ５００及び検出モジュール６００にそれぞれ接続されていて、第１の検出コイル３０、第２の検出コイル４０、信号プロセッサー４００、及び、シングルチップ・マイクロコンピュータ５００が正常に動作している場合に、燃料球がパイプラインを通過するか否かを示す結果を出力するように構成されている。加えて、出力モジュール７００は、さらに、第１の検出コイル３０、第２の検出コイル４０、信号プロセッサー４００、及び、シングルチップ・マイクロコンピュータ５００の少なくとも一つが正常に動作していない場合に、警報を出力するように構成されている。
【0057】
本開示の実施形態において、燃料球センサー１００、共振ブリッジ検出回路２００、励磁モジュール３００、及び、信号プロセッサー４００は、上述したので、ここでは説明を省略する。
【0058】
本開示の実施形態では、シングルチップ・マイクロコンピュータ５００は、第１の判別モジュール、第２の判別モジュール、及び、第３の判別モジュールを含む。具体的には、第１の判別モジュールは、隣接するパルスを生成するために、デュアル・シュレッシュホールド・コンパレーションによって、燃料球波形信号Ｕ０を処理し、かつ、隣接するパルスがピークパルスＵＰ１とバレーパルスＵＰ２とを備えるか否かを判別するように構成されている。これらを備える場合、第１の判別モジュールは、燃料球波形信号Ｕ０が完全であると判別し、一方、これらを備えない場合、第１の判別モジュールは、燃料球波形信号Ｕ０が完全でないと判別する。第２の判別モジュールは、燃料球波形信号Ｕ０の相互に隣接するピークパルスＵＰ１の立ち下がりエッジとバレーパルスＵＰ２の立ち上がりエッジとの間の時間差が、ピークパルス幅又はバレーパルス幅よりも小さいか否かを判別するように構成されている。ピークパルス幅又はバレーパルス幅よりも小さい場合、第２の判別モジュールは、燃料球波形信号Ｕ０が連続的であると判別し、一方、ピークパルス幅又はバレーパルス幅よりも小さくない場合、第２の判別モジュールは、燃料球波形信号Ｕ０が連続的でないと判別する。燃料球のないＵ０の基準値が設定値であり、ＵＴｈ１＝（燃料球のないＵ０の基準値＋燃料球のあるＵ０のピーク値）／２、ＵＴｈ２＝（燃料球のないＵ０の基準値＋燃料球のあるＵ０のバレー値）／２のとき、ピークパルス幅は燃料球波形信号Ｕ０のピーク振幅シュレッシュホールドＵＴｈ１によって判別され、かつ、バレーパルス幅は燃料球波形信号Ｕ０のバレー振幅シュレッシュホールドＵＴｈ２によって判別される。第３の判別モジュールは、Ｕ０のピークパルスＵＰ１とバレーパルスＵＰ２との波形幅が相互に類似しているか否かを判別するように構成されている。これらが相互に類似している場合、第３の判別モジュールは、燃料球波形信号Ｕ０が対称形であると判別し、これらが相互に類似していない場合、第３の判別モジュールは、燃料球波形信号Ｕ０が対称形でないと判別する。さらにまた、シングルチップ・マイクロコンピュータ５００は、燃料球波形信号Ｕ０が、完全、連続的、かつ、対称形である場合に、燃料球がパイプラインを通過すると判別する。
【0059】
本開示の実施形態では、検出モジュール６００は、第１の検出ユニット、第２の検出ユニット、第３の検出ユニット、及び、ＡＮＤゲート回路を含む。具体的には、第１の検出ユニットは、第１の検出コイル３０及び第２の検出コイル４０に亘る電圧を検出することによって、 第１の検出コイル３０及び第２の検出コイル４０が正常に動作するか否かを判別し、かつ、第１の検出コイル３０と第２の検出コイル４０が正常に動作するときに、第１のハイレベル信号を出力するように構成されている。第２の検出ユニットは、信号プロセッサー４００の電源端子に取り付けられているフォトカプラーを通じて、信号プロセッサー４００が正常に動作するか否かを判別し、かつ、信号プロセッサー４００が正常に動作する場合、第２のハイレベル信号を出力するように構成されている。第３の検出ユニットは、シングルチップ・マイクロコンピュータからの矩形波出力を検出することによって、シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に動作するか否かを判別し、かつ、シングルチップ・マイクロコンピュータが正常に作動する場合、第３のハイレベル信号を出力するように構成されている。さらにまた、ＡＮＤゲート回路は、ＡＮＤ演算をすることによって、第１のハイレベル信号、第２のハイレベル信号、及び、第３のハイレベル信号を処理し、処理信号を得るように構成されている。そして、処理信号がハイレベルの場合に、検出モジュール６００は、第１の検出コイル３０、第２の検出ユニットコイル４０、信号プロセッサー４００、及び、シングルチップ・マイクロコンピュータ５００が正常に作動するか否かを判別するように構成されている。
【0060】
より良い抗干渉能力を達成するために、検出システムは、放射干渉効果を最大限低減させる、分離電磁遮蔽構造を有する。具体的には、信号プロセッサー４００及びシングルチップ・マイクロコンピュータ５００は、アルミニウム合金製の組立溶接ケースに取り付けられ、かつ、信号と電源の入出力は、航空プラグ又はフィードスルーフィルタを介して実現される。シールドケーブルは、第１の検出コイル３０、第２の検出コイル４０、共振ブリッジ検出回路２００、及び、信号プロセッサー３００を接続するために用いられており、かつ、シールドケーブルのシールド層は、燃料球センサー１００のハウジング及び信号プロセッサー４００のアルミニウム合金ケースとの間で、優れた伝導がされる。電源ワイヤーは、高電圧、高周波コモンモード、低周波コモンモード、及び、差動モードの伝導障害を取り除くために、バリスター、Ｎｉ−Ｚｎ磁石リング、Ｍｎ−Ｚｎコモンモードチョーク、及び、電源フィルタを採用する。信号ワイヤーは、高周波コモンモード及び低周波コモンモードの伝導障害を取り除くために、Ｎｉ−Ｚｎ磁石リング、Ｍｎ−Ｚｎコモンモードチョークを用いる。
【0061】
本開示の実施形態に従えば、自己診断機能付燃料球検出システムは、少なくとも以下の利点を有する。相互に嵌合される半環コイルがアウトボードセンサーとして用いられるので、センサーの構造は単純になる。設置及びメンテナンス中にパイプラインを分解する必要がなく、この結果、高圧下でもパイプラインの完全性及びガス気密性が保障されるので、放射能汚染も減少する。合理的な励磁信号を提供し、燃料球波形信号Ｕ０を処理することによって、優れた信号対雑音比を得ることができ、かつ、システム利得を減少させることができる。第１の検出コイル及び第２の検出コイルは電磁適合性のある設計がされるので、抗干渉能力が改善する。自己診断機能が追加されたので、第１の検出コイル及び第２の検出コイルと、信号プロセッサーと、シングルチップ・マイクロコンピュータとの少なくともいずれかで欠陥が発生する場合には、その欠陥を早期に取り除くために、警報を生成することができる。これにより、結果的に、計数ロスが回避されるため、燃料球の計数結果の信頼性が改善する。
【0062】
説明的な実施形態が示され、かつ、記述されたが、上記実施形態は、本開示を限定するものと解釈することはできないこと、かつ、変更、代替、及び修正は、本開示の精神、原理、及び範囲から逸脱することなく、実施形態の範囲内で行われ得ることを当業者によって理解されるであろう。