NB T 20235-2013 基于均方电压法的宽量程中子注量率测量.pdf
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1、ICS 27. 120. 20 F65 备案号:41466-2013 NB 中华人民共和国能源行业标准NB/T 20235-2013 基于均方电压法的宽量程中子注量率测量Measurement of wide range neutron fluence rate based on mean square voltage method 2013 - 06 -08发布2013一10-01实施国家能源局发布N8/T 2023忌-2013自次前言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 引言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 I 范围. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 规范性引用文件. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 术语和定义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 4 缩略语.2 5 均方电压法的原理.3 6 均方电压法的实施.3 7 宽量程通道的结构.5 8 宽量程通道的技术方法.6 9试验条件和信号发生器.7 10 前置放大器的特性和试验方法.8 11 平方放大器的特性和试验方法. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 12 对数放大器的特性和试验方法. .
5、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 13 对数加法放大器的特性和试验方法.20 14 数字均方处理器(DMSP)的特性和试验方法.22 附录A(资料性附录)宽量程通道的应用.25 参考文献.26 I NB/T 20235 2013 前言本标准按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本标准使用重新起草法修改采用IEC61501:1998 J;时,有公式(7)中的关系zBa Ld主1;_.旬至(1;一). (7) 呵21+兀/1;2 w一9 NB/T 20235-2013 试验时,宜使用正弦波电压发生器,将其与前置
6、放大器通过合适的电阻(一般在10kQ ,_, 100k Q之间相连。前置放大器输出端接一个R.IS电店,表或者均值电压表。当输入信号幅度保持不变时,根据上述定义测量低频刀和高频儿。在这两个频率点,输出的信号幅度由最大值下降3捕。10.2.3常数民常数R是前置放大器的反馈电阻RCR的测量值,其单位是欧姆。在通带确定时,古决定了前置放大器的灵敏度,有RRcR.测量常数R时,宜采用与通带相同的线路接法。调节信号发生器的频率使前置放大器的输出电压最大。设U2g为信号发生器的输出电压,U2为前置放大器的输出电压,则常数R的数值大小见公式(8): R=旦U.g 对R的测量要精确。由于截止频率1;和h造成响
7、应的减弱,那量值R可能稍低于反馈电阻岛R的值.10.2.4 灵敏庭S灵敏度S是指输出电压的有效值与输入涨落电流之间的关系,见公式。电流正比于吾吾,因此灵敏度的单位是阳-ts-X或者VA-J战后.S=-,旦_.JNQ2 若输入采用随机脉冲发生器,输出端接础S电压表,则能精确跳确定参数,从而通过(9)式得到灵敏度。所选酷B电压表的理带应大于前置放大器的。若将-伪随机信号发生器串联一个11lJ1i11tl作为输埔$当发生器的功丰硕谱密度乌己知肘,能直接确定灵敏度S,见公式(12): S=U.-.生.4 .JS, 若万Q2和S,都未知,则将前置放大器的响的一个反馈南阳和电容C峭的电流放大器相比较。根据
8、坎贝尔定理,求出所需的参数,见公式(11)。咱一R_ R J. _寸NLf-=Sf一气- . (11) 2C J三R1注t通带、常数R和灵敏度=个参数不是相互独立的,可以由其中两个推出另外一个。10.2.5 系统噪声10 系统噪声的幅度是指无信号输入时,输出电压的有效值U20与输出低电压U2min的比值。测量范围内的噪声N日J以按照公式(2)表示: , NB/ 20235-2013 N=主.711-.xl00%. U2田施应在下面两种情况,下分别测量噪声:a)当前置放大器不接裂变室时,如果有必要,断开前置放大器的输入端,并将其隔离、屏般。输出端接一个刚S毫伏表,测量噪声电压。这种情况下,裂变室
9、用一个等效电容代替:的当前置放大器连接裂变室、电缆和高压电源时,前置放大器的输入端通过电缆连接到探测器。试验时,连通高压。10.2. 6 Il量范围测量范围的下限由电子噪声决定,上限由输出信号的饱和状态决定。由于输入信号的随机性,口J容许一定程度的饱和,且不影响仪表的性能。采用更精确的方法能确定其饱和值,信号的最大有效值定为饱和值的二分之一。因此,设U2m是输出信号均方根的最小值,U2M是其最大值,则测量范罔由U2m和U2M或者其对应的输入信号所确定。10.2.7 静态误差处理涨落信号的前置放大器的静态误差E是指输入电压一定时,输出电压的测量值U2m酣与约定真值U2c之间的偏差与其约定真值U2
10、c的比值。处理涨落信号的前置放火器的静态误差E接照公式(3)表示:U_ 一口气E:-:田xI%. . . . . (13) U2c 静态误差宜在线性坐标中用曲线表示,横坐标为输出电压,纵坐标为静态误差。应标出静态误差的最大值。前置放大器输入端通过一个串联电阻Rl与随机信号发生器马或伪随机信号发生器相连:输出端U2接一个RtllS电压表。画出响应曲线Uz= f(Ug) ,由此确定给定的静态误差下(例如输出电压1%的静态误差相当于注量率2%的静态误差)对应的U2m和U2M。理论,匕响应函数U2= f(Ug)是线性的。对给定的马值,利用函数准线求出U2c的值,由此估计静态误差。测量U2meas并求出
11、马c后,根据公式(3)计算静态误差。注:在H前技术条件下,对信号发生器性能参数的掌握不足,很难计算真值U2cO因此在假设满足线性规律的基础上,利用通过测量点的最佳拟合直线来得出真值。如果不具备随机或伪随机信号发生器,可使用正弦波发生器来代替。输出端接RMS电压表。信号频率设为几何中心频率乓=J;h (在此频率下,信号衰减最小。由此,确定给定频率下的量程。10.?.8 温度变化的影晌处理涨落信号的前置放大器的温度系数Kr是指输入电压为量程上限值U韧的90%时,在两个不同环境温度下,输出电压的最大偏差AU2与量程的上限电压U2M和温度变化A呻包比值。处理涨落信号的前置放大器的温度系数K1按照公式(
12、4)计算,其单位是每摄氏度z11 NB/T 2023忌-2013AU K.I-J 2 xl00% .81. (14) . U2MAT 试验时应给定环境条件.前置放;太器的输入端加载随机信号1t=O.91tM11M为量程的上限.维持环境温度在200C二l:2.C至少半小时,然后将温度升高到给定的最大值后也保持至少半小时。在均方根毫伏表后连接电位记录仪,来测量前置放大器输出电压的变化llU20由上所述,得出祖度系数,其单位是每摄氏度。10.2.9 电源电压变化的影响对不同的量程,前置放大器的电源电压系数Ku是指输入电压圃定为量程上眼U割的90%时,由电源电压变化引起的输出电压码的最大偏差llU2M
13、与量程上限的比值。处理涨落信号的前置放太器的电源电压系数Ku按照公式(5)表示ztlU Ku =乒且xl00%. . . . .(1!j) 2M 式中,llU2M为帘,源电压在给定范围内变化时输出电压的最大偏差.试验电路与10.2.8中的相同,只是变化量为电源电压.试验时不考虑动态过程的影响。如上所述,得出电源电压系数。11 平方放大器的特性和试验方法11. 1 平方戴大器的特性对于均方电压法,中子注量率正比于涨落电压的均方值前置放大器输出电压有效值的平方。平方放大器的输出电压或测量电压U2见公式(16): U2二kuf.叫们的式中:K-一对应于各个量程的常数因子:矶一一输入电压。平方放大器由
14、两部分组成z一一-量程可调的线性放大器:-处理检波的平方电路。因而,术语平方放大器是指这两项功能的组合。11. 2 平方放大器的试验方法11. 2. 1 系数KK是指平方放大器的输出电压U2与输入电压矶有效电压均方值的比例系数。任意一个量程对应一个系数Ko预热结束后进行试验,并且默认已完成了必要的调节。对每个量程,U).M为输出电压的上限值,U1M为U2M对应的输入电压,则系数K见公式(7): 12 、 NB/T 2023忌-2013K旦丛_.ae . . . . . (17) (UM ) 11. 2. 2 量程分别讨论了平方放大器的量程和总量程za)处理涨落信号的平方放火器的量程是指静态误差
15、低于给定值时,输出电压的范罔。第n档(n介于1和p之间的量程用该档输出电压的最小值U2mn和最大值U2Mn表示,其单位是伏特;t可用输出电压对应的输入电压Umn和U,胁表示.应估计每个量程的静态误差:b)处理涨落信号的平方放大器的总量程用输入电E的最小值Uml和最大值U,坤表示.下限Um1为第1档的最小输入电压。上限U,坤为第d当的最大输入电尿。对每个量程,分别测量静态误差等于或小于给定值时的输入电压的最小值和最大值以及相应的输出电压.叫m和UA决定了平方放大器的量程。测量Um时要特别仔细。11. 2. 3 静态误差平方放大器的静态误差E是指输入电压一定时,输出电压的测量值U加田与约定真值U汝
16、之间的偏差与其约定真值U的比值,对每个量程,平方放大器的静态误差E按照公式(8)表示zE-:=.U、一U、-:=. 2m幽ZSx100%. (18) U2c 静态误差宜在线性坐标下用曲线表示。横坐标为输出电压,纵坐标为静态误差.应标明量程内的最大静态误差。对每个量程,输出电压U2J.才应于输入电压Ulc的有效值。约定真值U通过公式(9)估算zUzc=KU:HH-HH-HH-. . . . . . . . (19) 如上所述,得出放大器的静杰误差,11. 2. 4 量程之间的交叉检查切换量程肘,应衡量其连续性。两个连续量程之间的交叉检查是指在下一量程如始位置处,检查输出电压的观测值与预期值之间的
17、偏差u试验的原理为:放火器置于第n挡,调整输出电压U2n到该档的最大值,此时输入电压为叫:然后切换到第肘l档,输出电压为U2(肘)。根据系数Kn和岛附)按照公式(20)估算约定输出电压zU2n= U,Kn.巧(附1)=U, K(肘。. . . (20) 由此得到约定电压的计算公式(21): U吨,=UKEL-HH-HH-HH-HH-HH-(21TI,叫,.K n 两个连续量程之间的交叉检查:U到附1厂U2(附1阳I交叉检查误差E按照公式(22)表示zU咽1_.1、一U吨.-且_1E=aIR叫Rtl阳xlOO%. . . . . . (22) U2n+)caJ 13 NB/T 20235-201
18、3 确定两个连续量程(第n和肘1档)的交叉检查误差时,第n档的上限电压由信号发生器给出。第n档对应的系数为瓦,。放大器切换到第肘1档,其系数为岛附1)。由此能读取输出电压U2(肘1)并计算得到约定输出电压U刻川同10如上所述,得出两个量程间的交叉检费误差。不同范围电压的测量应使用精度适宜的仪表。11. 2. 5 响应时间翻切换时间平方放大器的响应时间tr是指在t=O时刻,输入端加载一个从0开始的阶跃电压,输出电压达到其终值的90%所需的时间。平方放大器的响应时间tr以秒为单位,并对每个量程给出相应的值。在时刻t,输入端加载信号矶,测量输出电压达到其终值90%的时间。宜采用快速记录仪进行测量。对
19、于自动切换范围的放大器s分别测量每个量级的响应时间。在此情况下,切换时间包含在响应时间内。11. 2. 6 噪声11.2.6. 1 不连接探测器或前置放大器时的l噪声测量这种情况下,噪声仅由电子器件产生。平方放大器的相对涨落幅度凡ilhouJ-c是指输入端不接探测器且输入电压为0时,输出电压峰值之间的最大偏差AU初与量程上限电压U/台比值。不连接探测器时,平方放大器的相对涨落幅度Fwilhoul-C按照公式(23)表示zAU吨Fw础四I-c-L二噜x100% . (23) 2M 试验时,放太器不如载输入电压,并将其隔离屏蔽后置于工作状态。AU骂pp为平方放大器输出电压峰值之间的最大偏差,按照下
20、述方法测量:一频率较高的涨落信号使用灵敏示波器(通带从OHz至tl几个3四川:一-11院频信号使用可调零的电子毫伏记录仪。11. 2. 6. 2 连接探测器和前置放大器时的躁声测量;这种情况下,噪声包括电路的电子噪声和探测器偏置电路的噪声。平方放大器输入端连接探测器后,相对涨落幅度凡,阳是指输出电压峰值之间的最太偏差AU神与量程上限U2M的比值。因为裂变材料不易操作,所以用电容和电缆替代探测器的办法是可行的。输入端连接探测器时,平方放大器的相对涨落幅度FWilh-c按照公式(?4)表示zAU一凡IIh-c-丁f旦x100% . . . . . . . (24) .2M 注z应给定接或不连接探测
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- NB 20235 2013 基于 电压 量程 中子 注量率 测量
