(57)【要約】【課題】  放射線が圧力伝送装置を構成する素子に照射されることで、素子が劣化して圧力計測値がドリフトを起こし、正確な数値が出力されない。【解決手段】    受圧ダイアフラムで受けた圧力をセンサに伝送する圧力伝送装置において、圧力伝送装置に照射される放射線量を計測する放射線計測装置と、圧力伝送装置のドリフト量を診断するドリフト診断装置と、圧力伝送装置の各構成素子の放射線によるドリフトデータを格納したデータベースと、ドリフトを補正するドリフト補正装置と、圧力計測値を表示する圧力値表示装置を設けるように構成した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受圧部で受けた圧力を伝送して圧力を測定する圧力伝送装置において、前記伝送された圧力を電気信号に変換するセンサ部と、前記センサ部の出力を処理する処理部と、放射線によるドリフトが抑制されるように放射線量に応じた補正信号を前記処理部の少なくとも一部の電気部品に与えるドリフト補正部を有することを特徴とする圧力伝送装置。
【請求項２】
請求項１において、放射線によるドリフトを診断するドリフト診断部を有し、前記ドリフトと診断された場合に、前記補正信号を与えることを特徴とする圧力伝送装置。
【請求項３】
請求項１において、放射線量に対する補正信号が予め格納されるデータベースを有し、前記補正部は、前記放射線量に応じて前記データベースから補正信号を読み出すことを特徴とする圧力伝送装置。
【請求項４】
請求項１において、前記ドリフト診断部は、前記処理部の各素子のうち少なくとも１種類がドリフトするしきい値を超過した場合にドリフトの補正の必要性を診断することを特徴とする圧力伝送装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記データベースは、各素子の照射試験により得られたドリフトデータを備えていることを特徴とする圧力伝送装置。
【請求項６】
請求項４において、前記各素子は、オペアンプ、トランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサのうちの少なくとも１であるとを特徴とする圧力伝送装置
【請求項７】
請求項１において、前記圧力伝送装置の圧力値を表示する圧力値表示部を有することを特徴とする圧力伝送装置。
【請求項８】
圧力を受圧部を介して伝送し、前記伝送された圧力をセンサ部で電気信号に変換し、前記センサ部の出力を処理部で処理するものであって、放射線によるドリフトが抑制されるようにドリフト補正部でものであって放射線量に応じた補正信号を前記処理部の少なくとも一部の電気部品に与えて圧力を計測する圧力伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力伝送装置及び圧力伝送方法に係り、特に、原子力プラント、放射線利用施設などの放射線が照射される環境下の測定に好適な圧力伝送装置及び圧力伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧力伝送装置は、ダイアフラム等で受けた流体の圧力を、例えば導圧路に内封した封入液によりセンサまで伝達し、センサで検出された電気信号を処理して計測するものであり、種類として、絶対圧力を測定するものと差圧を測定するものがある。
【０００３】
これら圧力伝送装置は、例えば原子力プラントや放射線利用施設等で放射線が照射される環境下で用いられることが多い。一方、プラントの安全確保や発電効率を確保する点等から、比較的に高い精度(例えば±１％の精度)が要求されるものが多い。しかしながら、外部から照射される放射線の影響により、長期間その精度を保つことが困難であった。
【０００４】
そのため、放射線が照射される計測器には、鉛等での遮蔽や、線源から距離を設ける等の対策がされている。また、例えば特開２０１５−９６８０７号公報（特許文献１）に記載されているように、光ファイバ式歪センサ等の放射線に強い計測器を用いるものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−９６８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、一般に、絶対圧或いは差圧を測定するためには、電気部品で構成される増幅器等で、センサで検出した電気信号を信号処理する。ここで、放射線に晒される期間が長ければ、徐々に半導体素子等の電気部品の劣化が進行して信号処理に誤作動が生じる。このように、放射線が圧力の計測に係る電気部品に照射されると、センサ自体が放射線に強い場合であっても、それを処理する電気部品が劣化し、センサ出力である電気信号を適切に処理できなくなり、圧力計測の計測値が許容誤差（例えば±１％）以上にドリフトしてしまう。
【０００７】
本発明の目的は、上記した課題を解決するためになされたものであり、放射線環境においてもドリフトのない正確な圧力計測が可能な圧力伝送装置及び圧力伝送方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、受圧部で受けた圧力を伝送して圧力を測定するものであって、前記伝送された圧力を電気信号に変換するセンサ部と、前記センサ部の出力を処理する処理部と、放射線によるドリフトが抑制されるように放射線量に応じた補正信号を前記処理部の少なくとも一部の電気部品に与えるドリフト補正部を有するように構成した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、外部から照射される放射線量に対して圧力計測値のドリフトを補正することができる。そのため、精度を長期間保つことが可能になり、圧力計測精度を向上させることができる。また、圧力伝送装置の寿命を伸ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧力伝送装置における、差圧を計測する装置の全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る圧力伝送装置における、各装置に係る構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る圧力伝送装置における、出力回路の構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る圧力伝送装置における、ドリフト補正の内容を示すフローチャート図である。
【図５】圧力伝送装置を構成する素子の一例として、放射線照射量に対するオペアンプのオフセット電圧のドリフトを示す説明図である。
【図６】圧力伝送装置を構成する素子の一例として、放射線照射量に対するトランジスタの電圧のドリフトを示す説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る圧力伝送装置における、絶対圧を計測する装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。これより、第１の実施形態に係る圧力伝送装置を図１から図６を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明に係る差圧伝送器（差圧・圧力伝送器）１７の説明図である。
【００１３】
図１において差圧を測定するため、置換器部２、キャピラリ部２５、本体部２６から構成される。測定流体の圧力を二つの受圧ダイアフラム１４で受圧する。差圧を測定するための差圧伝送器１７は、測定流体２７の圧力を、高圧側２２と低圧側２３の二つの受圧ダイアフラム１４で受圧し、導圧路１８に封入された封入液(液体)１１、中間ダイアフラム１９、シールダイアフラム２０を介してセンタダイアフラム２１まで伝達した圧力を、半導体センサ（圧力センサ）１５で計測する。受圧ダイアフラム１４と導圧路１８で形成される空間に水素吸蔵材３０が設けられる。半導体センサ１５で受け取った圧力は、出力回路１６に出力する。
【００１４】
図１において、出力回路１６の出力はドリフト補正装置（ドリフト補正部とも称する）３４で補正されて圧力表示装置（圧力表示部とも称する）３５に出力される。放射線計測装置３２で計測された放射線量は、ドリフト診断装置（ドリフト診断部とも称する）３３を介して、ドリフト補正装置３４に入力される。
【００１５】
なお、出力回路１６、ドリフト補正装置（ドリフト補正部）３４、圧力表示装置（圧力表示部）３５は、物理的に別々の装置として構成して良く、１つの電子計算機のプログラム機能として構成することができる。
【００１６】
図２に、差圧伝送器１７の出力の補正に
係る機能ブロック図を示す。放射線計測装置３２で計測された放射線量は、ドリフト診断装置３３に入力される。ドリフト診断装置３３で補正が必要と判断されると、ドリフト補正装置３４は、放射線計測装置３２で計測された放射線量に基づき、データベース３６のデータを参照して、補正値を出力する。差圧伝送器１７（出力回路１６）の出力は、ドリフト補正装置３４で補正され、圧力表示装置３５に出力され、そこで、差圧の圧力値が表示される。
【００１７】
このように、ドリフト診断装置３３は、放射線計測装置３２で得られた放射線量と圧力伝送器１７を構成する各素子の放射線照射量に対するドリフト量のデータベース３６を照合し、圧力伝送器１７を構成する各素子のドリフト量を診断するものである。また、ドリフト補正装置３４は、ドリフト診断装置３３で診断した圧力伝送器１７を構成する各素子のドリフト量を基に、補正信号を圧力伝送器１７の各素子に入力するものである。さらに、ドリフト補正装置３３は、圧力伝送器１７の圧力値をモニタリングするための圧力値表示装置３５に接続されている。
【００１８】
上記構成において、圧力伝送器を構成する各素子の放射線照射量に対するドリフト量のデータベースは、放射線照射試験により実験的に得られたドリフトデータを用いる。
【００１９】
上記構成において、圧力伝送器１７と放射線計測装置３２は、同じ放射線環境になるように、近接して設置されることが望ましい。また、ドリフト診断装置３３、ドリフト補正装置３４は放射線量の低い環境に設置されることが望ましい。
【００２０】
図３に、出力回路１６及びドリフト補正装置３４の詳細機能がブロック図として示されている。半導体センサ１５の出力が抵抗４１を介してオペアンプ４２の一方側入力端子に入力される。オペアンプ４２の出力は抵抗４４及び抵抗４３で接地５２との間で分圧され、その分圧された電圧は、オペアンプ４２の他方側入力端子に入力される。主電源５１の電圧はトランジスタ５４で一定電圧に制御され＋電源として供給され、―電源との間に抵抗４５を介して動作電源を形成することでオペアンプ４２を動作させる。オペアンプ４２の出力は抵抗４７を介して圧力表示装置３５へ出力される。
【００２１】
ここで、トランジスタ５４で一定に制御された電圧に、ドリフト補正装置３４のトランジスタ補正機能３４ｂの出力電圧が加算器５３で加算されてオペアンプ４２に供給される。また、オペアンプ４２の出力電圧に、ドリフト補正装置３４のオペアンプ補正機能３４ａの出力電圧が加算されて、抵抗４７を介して圧力表示装置３５へ出力される。
【００２２】
図４に、本発明の第１の実施形態に係る圧力伝送器における、ドリフト補正の内容のフローチャート図を示す。ここでは、オペアンプ４２及びトランジスタ５４のドリフト補正について説明する。なお、圧力伝送器が放射線によりドリフトする主要因は、オペアンプ４２のオフセット電圧の上昇であることを実験的に確認しており、オペアンプ４２の補正は、圧力伝送器のドリフト抑制に有効である。
【００２３】
本フローチャートは、プラント運転時を想定している。まず、圧力伝送器と同じ位置に配置された放射線計測装置３２で、圧力伝送器に照射される放射線量の計測を開始する（ステップＳ１０１）。ドリフト診断装置３３にて、計測した放射線量がしきい値を超えるか否かを診断する（ステップＳ１０２）。ここで、放射線計測装置３２は、放射線量として、所定の計測開始時点からの積算の放射線量を出力するものである。
【００２４】
オペアンプの場合、計測した放射線量が、オペアンプ４２がドリフトを開始するしきい値（図５（ａ）で示される「しきい値」）を超えたとドリフト診断装置３３で判断された場合に（「しきい値」はデータベース３６に予め記憶されている）、ドリフト補正装置３４から圧力伝送器内部のオペアンプ４２へオペアンプ補正３４ａの信号を印加する（ステップＳ１０３）。ここで、オペアンプ補正３４ａとして、図５（ａ）で示されるように、放射線量としてのガンマ線照射量に応じて「補正信号（印加）」（補正電圧）がデータベース３６に予め記憶されており、計測されたガンマ線照射量に対して「補正信号（印加）」を読み出すことで、「補正信号（印加）」が得られる。すなわち、図５（ａ）の「補正信号（印加）」は、「補正信号（印加）」が印加されたときにドリフト量を相殺して、本来の正しい測定値が出力されるように工夫されている。このように、図５（ａ）で示される「補正信号（印加）」（補正電圧）がガンマ線照射量に応じてオペアンプ補正３４ａの信号としてオペアンプ４２の出力に与えられる。
【００２５】
具体的には、オペアンプの場合、ガンマ線が圧力伝送器にＧｙＮＧ量（１Ｇｙ）以上に照射され、オペアンプ４２のオフセット電圧が所定量（１ｍＶ）ドリフトしたと診断される場合に、ドリフト補正装置３４からオペアンプ４２の入力端に所定量（−１ｍＶ）の電圧を印加することでオペアンプの出力信号を補正する。
【００２６】
また、トランジスタの場合、計測した放射線量が、オペアンプ４２がドリフトを開始するしきい値（図６（ａ）で示される「しきい値」）を超えた場合に（「しきい値」はドリフト量のデータベース３６に予め記憶されている）、ドリフト補正装置３４から圧力伝送器内部のトランジスタ５４の出力信号へトランジスタ補正３４ｂの信号（補正電圧）を印加する（ステップＳ１０３）。
【００２７】
ここで、トランジスタ補正３４ｂとして、図６（ａ）で示されるように、放射線量としてのガンマ線照射量に応じて「補正信号（印加）」がドリフト量のデータベース３６に予め記憶されており、計測されたガンマ線照射量に対して「補正信号（印加）」を読み出すことで、「補正信号（印加）」が得られる。このように、図６（ａ）で示される「補正信号（印加）」（補正電圧）がガンマ線照射量に応じてトランジスタ補正３４ｂの信号としてトランジスタ５４の出力に与えられる。
【００２８】
しきい値以下の放射線量の場合は、補正信号の印加は無い。これにより本フローチャートは終了する。
【００２９】
図５について更に説明すると、図５は、圧力伝送器を構成する素子の一例として放射線照射量に対するオペアンプ４２のオフセット電圧のドリフトの説明図である。オペアンプ４２は、原子力プラントや放射線利用施設などの放射線環境に設置されるアナログ計測機器の構成素子の中で、最も放射線に弱い素子のうちの１つである。オペアンプは放射線が照射されると、特にオフセット電圧が増加していく（図５（ａ）の「補正前」）。オフセット電圧が増加することで、オペアンプ４２で増幅された出力が本来の値より大きくなるため、圧力伝送器の圧力計測値もそれに伴ってドリフトする。このように、オペアンプ４２のオフセット電圧は、ガンマ線の積算線量がしきい値を超えるとドリフトをはじめ、ほぼ線形に増加していく。このオフセット電圧の増加に対し、ドリフト補正装置で補正信号として逆の電圧（図５（ａ）の「補正信号（印加）」）を印加することで、補正後のオフセットの無い正常な値に補正する。すなわち、図５（ｂ）に示すように、圧力計測値が「補正前」から「補正後」のようにドリフトが補正される。
【００３０】
ここで、オペアンプ４２について、放射線照射量に対するオフセット電圧のドリフトがほぼ線型的に増加することの知見を得て、予め、実験的に放射線照射量に対するオフセット電圧のドリフト量を得ることで、放射線照射量に対する補正信号の量を得ることができる。この補正信号の量をデータベース３６に記憶させておく。
【００３１】
図６では、同様に、トランジスタ５４についても同様の方法で補正することで、最終的に圧力伝送器の圧力計測値のドリフトを補正し、運転時にも正確な計測値を提供することができる。すなわち、図６（ｂ）に示すように、圧力計測値が「補正前」から「補正後」のようにドリフトが補正される。
【００３２】
なお、このドリフト補正は、オペアンプ４２及びトランジスタ５４以外の放射線に影響を受ける機器・素子に適用できることはもちろんである。
【００３３】
図１〜６では、本発明の第１の実施形態に係る圧力伝送装置における、絶対圧を計測する圧力伝送装置の構成図を示した。圧力伝送装置は、絶対圧を計測する構成と差圧を計測する構成の２種類があり、図７では、第２の実施形態として、絶対圧を計測する圧力伝送装置について説明する。
【００３４】
図７において、絶対圧・圧力伝送器６０は、測定流体２７の圧力を薄い金属膜である受圧ダイアフラム１４で受ける。ダイアフラムで受けた圧力は、導圧路１８に内封される封入液１１を介して、半導体センサ（圧力センサ）１５に伝えられる。半導体センサ１５で受けた圧力は、オペアンプやトランジスタなどで構成される出力回路１６で圧力値に変換される。
【００３５】
上記構成において、出力回路の一部が放射線に照射されることでドリフトする。これを第１の実施例のフローチャートと同様に、放射線計測装置３２とドリフト診断装置３３とドリフト補正装置３４により補正することで、圧力伝送器のドリフトを抑制し、正確な計測値を提供することができる。
【００３６】
上記構成において、第１の実施形態と同様に、放射線照射によるドリフトを、フローチャートに従って補正することで、圧力伝送装置のドリフトを抑制し、正確な計測値を提供することができる。
【符号の説明】
【００３７】
圧力伝送器  １７
放射線計測装置  ３２
ドリフト診断装置  ３４
ドリフト補正装置  ３３
各構成素子の放射線照射量に対するドリフト量のデータベース  ３５
圧力表示装置  ３６
絶対圧・圧力伝送装置  ６０
受圧ダイアフラム  １４
半導体センサ  １５
封入液  １１
導圧路  １８
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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