(57)【要約】【課題】ノイズの影響を除去して、中性子束レベルの測定を迅速に行う。【解決手段】実施形態によれば、中性子束レベル演算装置９０は、中性子検出器２からの検出器出力信号の交流部分を増幅し、かつ高周波成分除去のフィルタリング処理を行なうアナログ信号処理系１０と、アナログ信号処理系１０からの出力信号を一定のサンプリング周期でディジタル時系列信号にＡＤ変換するディジタル化処理系２０と、ディジタル時系列信号を用いて離散ウェーブレット変換によってウェーブレット係数を算出するウェーブレット解析系３０と、ウェーブレット係数の二乗平均値を算出し中性子束レベル値に換算するディジタル信号処理系４０を備える。【選択図】図１
2015224970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中性子検出器からの検出器出力信号の交流部分を増幅し、かつ高周波成分除去のフィルタリング処理を行なうアナログ信号処理系と、
前記アナログ信号処理系からの出力信号を一定のサンプリング周期でディジタル時系列信号にＡＤ変換するディジタル化処理系と、
前記ディジタル時系列信号を用いて離散ウェーブレット変換によってウェーブレット係数を算出するウェーブレット解析系と、
前記ウェーブレット係数の二乗平均値を算出し、算出した前記二乗平均値を中性子束レベル値に換算するディジタル信号処理系と、
を備えることを特徴とする中性子束レベル演算装置。
【請求項２】
前記ウェーブレット解析系は、前記ディジタル時系列信号に正規直交基底を用いた離散ウェーブレット変換を施して前記ディジタル時系列信号と同数の前記ウェーブレット係数を算出するウェーブレット変換部を備えることを特徴とする請求項１に記載の中性子束レベル演算装置。
【請求項３】
前記ディジタル信号処理系は、
前記ウェーブレット解析系での演算結果から必要な周波数成分の前記ウェーブレット係数を選択する係数選択抽出部と、
前記係数選択抽出部で選択された係数の前記二乗平均値を算出する二乗平均値算出部と、
前記二乗平均値を中性子束レベル値に換算する中性子束レベル換算部と、
を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の中性子束レベル演算装置。
【請求項４】
前記係数選択抽出部は、選択する周波数範囲を変更可能であり、
前記中性子束レベル換算部は、選択した周波数範囲について演算を実施する、
ことを特徴とする請求項３に記載の中性子束レベル演算装置。
【請求項５】
前記係数選択抽出部は、選択する時間範囲を変更可能であり、
前記中性子束レベル換算部は、選択した時間範囲について演算を実施する、
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の中性子束レベル演算装置。
【請求項６】
前記アナログ信号処理系は、
前記前置増幅器の出力信号の交流成分を増幅する交流増幅器と、
前記交流増幅器の信号から高周波数領域の成分を除去するアナログフィルタと、
を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の中性子束レベル演算装置。
【請求項７】
前記ディジタル化処理系は、
前記ディジタル時系列信号にローパスフィルタリングを行うローパスフィルタと、
前記ディジタル時系列信号のサンプリング周期より長い周期で前記ディジタル時系列信号の再サンプリングを行う再サンプリング部と、
を有することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の中性子束レベル演算装置。
【請求項８】
核反応による中性子を検出する中性子検出器と、
前記中性子検出器からの信号に基づいて中性子束レベルを演算する中性子束レベル演算装置と、
を備える中性子束レベル測定装置であって、
前記中性子束レベル演算装置は、
前記中性子検出器からの検出器出力信号の交流部分を増幅し、かつ高周波成分除去のフィルタリング処理を行なうアナログ信号処理系と、
前記アナログ信号処理系からの出力信号を一定のサンプリング周期でディジタル時系列信号にＡＤ変換するディジタル化処理系と、
前記ディジタル時系列信号を用いて離散ウェーブレット変換によってウェーブレット係数を算出するウェーブレット解析系と、
前記ウェーブレット係数の二乗平均値を算出し、算出した前記二乗平均値を中性子束レベル値に換算するディジタル信号処理系と、
を備えることを特徴とする中性子束レベル測定装置。
【請求項９】
中性子検出器からの検出器出力信号についてその交流成分を増幅し、高周波成分除去のローパスフィルタリング処理を実施するアナログ信号処理ステップと、
前記ローパスフィルタリング処理された前記検出器出力信号を一定のサンプリング周期で時系列に従ってディジタル化するディジタル化ステップと、
前記ディジタル化された前記検出器出力信号を離散ウェーブレット変換によりウェーブレット係数に変換するウェーブレット変換ステップと、
前記ウェーブレット係数から一部を選択して選択された前記ウェーブレット係数の二乗平均値を計算し、前記二乗平均値を中性子束レベル値に換算するレベル値換算ステップと、
を有することを特徴とする中性子束レベル測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、中性子束レベル測定装置、中性子束レベル演算装置およびこれらを用いた中性子束レベル測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
商業用原子力発電所の軽水炉等の核分裂炉で発生する中性子の測定は、γ線との弁別性能が良いと言う利点から、核分裂計数管を用いて行われている。原子炉出力が低い状態では、核分裂計数管の出力信号は、パルス信号として計数される。原子炉出力がある程度高い状態になると、核分裂計数管の出力信号はパルス信号が重畳して個別に計数することができなくなるので、検出器出力信号の統計的ゆらぎを利用するキャンベル法を用いて中性子を測定している。
【０００３】
核融合炉においても、近年の技術的進歩により重水素の核融合反応（Ｄ−Ｄ反応）の持続時間が向上し、Ｄ−Ｄ反応により発生する中性子数が増加した。このため核融合炉から発生する中性子を核分裂計数管で測定する際に、パルス測定領域を超えて、キャンベル測定領域を使用する必要性が生じている。
【０００４】
キャンベル法で測定した結果の精度は、測定装置の出力段の平均化回路の時定数に依存し、時定数が長いほど精度が良くなることが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２４０４６４号公報
【特許文献２】特許第５１５９６４５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｉ．Ｄａｕｂｅｃｈｉｅｓ，Ｔｅｎ  Ｌｅｃｔｕｒｅｓ  ｏｎ  Ｗａｖｅｌｅｔｓ，ＳＩＡＭ，Ｐｈｉｌａｄｅｌｏｈｉａ，１９９２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
キャンベル法を用いた中性子測定では、検出器出力信号の統計的ゆらぎを計算するために、入力信号を二乗平均するので、入力信号にノイズ信号が重畳した場合にノイズ信号による影響を受け易い。
【０００８】
近年、例えば１ＭＨｚ程度の高周波ノイズを発生するインバータ装置が電源装置や電動機に多く用いられるようになってきた。このインバータ装置が発生する高周波ノイズが中性子測定装置に影響しないようにするため、中性子測定装置においては、測定系のシールドを強化したりフェライトコアをノイズ伝播経路に設置したりするなどのノイズ対策を実施する必要が生じている。
【０００９】
従来の中性子測定装置においては、中性子検出器からの検出器出力信号（アナログ信号）を処理する信号処理回路に、前置増幅器、交流増幅器およびアナログフィルタ、二乗演算回路および時定数回路を設けて、入力信号や出力信号にフィルタリング処理を行うことでノイズ対策を実施している。しかし、従来のアナログフィルタやディジタルフィルタでは完全なフィルタリング特性を実現することが困難であり、ノイズの影響を完全に取り除くことはできなかった。
【００１０】
本発明の実施形態は、上述した課題を解決するためになされたものであり、ノイズの影響を除去して、中性子束レベルの測定を迅速に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するため、本実施形態に係る中性子束レベル演算装置は、中性子検出器からの検出器出力信号の交流部分を増幅し、かつ高周波成分除去のフィルタリング処理を行なうアナログ信号処理系と、前記アナログ信号処理系からの出力信号を一定のサンプリング周期でディジタル時系列信号にＡＤ変換するディジタル化処理系と、前記ディジタル時系列信号を用いて離散ウェーブレット変換によってウェーブレット係数を算出するウェーブレット解析系と、前記ウェーブレット係数の二乗平均値を算出し、算出した前記二乗平均値を中性子束レベル値に換算するディジタル信号処理系と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本実施形態は、核反応による中性子を検出する中性子検出器と、前記中性子検出器からの信号に基づいて中性子束レベルを演算する中性子束レベル演算装置と、を備える中性子束レベル測定装置であって、前記中性子束レベル演算装置は、前記中性子検出器からの検出器出力信号の交流部分を増幅し、かつ高周波成分除去のフィルタリング処理を行なうアナログ信号処理系と、前記アナログ信号処理系からの出力信号を一定のサンプリング周期でディジタル時系列信号にＡＤ変換するディジタル化処理系と、前記ディジタル時系列信号を用いて離散ウェーブレット変換によってウェーブレット係数を算出するウェーブレット解析系と、前記ウェーブレット係数の二乗平均値を算出し、算出した前記二乗平均値を中性子束レベル値に換算するディジタル信号処理系と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本実施形態に係る中性子束レベル測定方法は、中性子検出器からの検出器出力信号についてその交流成分を増幅し、高周波成分除去のローパスフィルタリング処理を実施するアナログ信号処理ステップと、前記ローパスフィルタリング処理された前記検出器出力信号を一定のサンプリング周期で時系列に従ってディジタル化するディジタル化ステップと、前記ディジタル化された前記検出器出力信号を離散ウェーブレット変換によりウェーブレット係数に変換するウェーブレット変換ステップと、前記ウェーブレット係数から一部を選択して選択された前記ウェーブレット係数の二乗平均値を計算し、前記二乗平均値を中性子束レベル値に換算するレベル値換算ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の実施形態によれば、ノイズの影響を除去して、中性子束レベルの測定を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係る中性子束レベル測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る中性子束レベル測定方法の手順を示すフロー図である。
【図３】中性子検出器の出力信号の時間的変化の例を示すグラフである。
【図４】第１の実施形態に係る中性子束レベル測定方法におけるウェーブレット変換の結果を示すグラフである。
【図５】第１の実施形態に係る中性子束レベル測定方法において帯域制限を行った場合のウェーブレット変換の結果を示すグラフである。
【図６】第１の実施形態に係る中性子束レベル測定方法において帯域制限にさらにノイズ除去を行った場合のウェーブレット変換の結果を示すグラフである。
【図７】第２の実施形態に係る中性子束レベル測定装置の構成を示すブロック図である。
【図８】第３の実施形態に係る中性子束レベル測定装置の構成を示すブロック図である。
【図９】第４の実施形態に係る中性子束レベル測定装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】第４の実施形態に係る中性子束レベル測定装置の変形例の構成を示すブロック図である。
【図１１】第５の実施形態に係る中性子束レベル測定装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】第６の実施形態に係る中性子束レベル測定装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る中性子束レベル測定装置、中性子束レベル演算装置および中性子束レベル測定方法について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１７】
［第１の実施形態］
本実施形態は、原子炉の炉心において核分裂反応により生ずる中性子、あるいは、核融合炉において生成される中性子など、核反応により生ずる中性子を対象とする中性子束レベル測定装置１００、中性子束レベル演算装置９０および中性子束レベル測定方法に関するものである。
【００１８】
図１は、第１の実施形態に係る中性子束レベル測定装置の構成を示すブロック図である。中性子束レベル測定装置１００は、中性子検出系１および中性子束レベル演算装置９０を有する。
【００１９】
中性子検出系１は、中性子を検出して検出信号を出力する部分であり、中性子検出器２および前置増幅器３を有する。中性子検出器２は、たとえば、核分裂計数管であり、沸騰水型軽水炉であれば、起動領域モニタの検出器を選ぶことでよい。前置増幅器３は、微弱な中性子検出器２の信号を増幅する。
【００２０】
中性子束レベル演算装置９０は、アナログ信号処理系１０、ディジタル化処理系２０、ウェーブレット解析系３０、およびディジタル信号処理系４０を有する。アナログ信号処理系１０は、交流増幅器１１、およびアナログフィルタ１２を有する。交流増幅器１１は、前置増幅器３の出力信号から統計的ゆらぎの成分、すなわち、交流信号成分を抽出して増幅する。具体的には、たとえば、コンデンサカップリングにより交流成分のみを通過させた後に通過した交流成分を増幅する。
【００２１】
また、アナログフィルタ１２は、交流増幅器１１で増幅された交流信号成分の出力信号から、後述するＡＤ変換器２１のサンプリング周波数の半分の周波数（ナイキスト周波数）以上の高周波数成分を除去する。これによりサンプリングによってエイリアジングが発生することを防止している。フィルタリングは、たとえば、ローパスフィルタ等を用いればよい。
【００２２】
ディジタル化処理系２０は、ＡＤ変換器２１および第１の記録部２２を有する。ＡＤ変換器２１は、アナログフィルタ１２においてフィルタリング処理され高周波成分が除去された出力信号を所定のサンプリング周期でディジタル化する。また、第１の記録部２２は、この結果得られたディジタル信号を記録する。ここで、サンプリング周期は、統計的ゆらぎの成分をカバーできる周期より短い周期である。ただし、後述する演算処理の負担を考慮して、過剰に短い周期とはしない。
【００２３】
ウェーブレット解析系３０は、ウェーブレット変換部３１および第２の記録部３２を有する。ウェーブレット変換部３１は、ディジタル化処理系２０においてディジタル化された時間領域の信号を、ウェーブレット変換処理してウェーブレット係数に変換する。ウェーブレット変換に用いられるのは、正規直交基底である。すなわち、逆変換で元の時間領域の信号を再現できる関数であり、具体的には、各レベルのマザーウェーブレットである。第２の記録部３２は、ウェーブレット変換部３１が算出したウェーブレット係数を記録する。
【００２４】
ディジタル信号処理系４０は、係数選択抽出部４１、二乗平均値算出部４２、および中性子束レベル換算部４３を有する。係数選択抽出部４１は、ウェーブレット変換部３１の演算結果から必要なウェーブレット係数を選択抽出する。すなわち、周波数情報による選択抽出、および時間情報による選択抽出を行なってノイズ成分を除去する。二乗平均値算出部４２は、係数選択抽出部４１で選択抽出されたウェーブレット係数の二乗平均値を計算する。この二乗平均値は、時間領域における中性子検出器２出力のゆらぎ成分と同様に、中性子束レベルに対応している。中性子束レベル換算部４３は、この二乗平均値算出部４２で算出した二乗平均値を中性子束レベルに換算する。
【００２５】
図２は、第１の実施形態に係る中性子束レベル測定方法の手順を示すフロー図である。まず、中性子を検出する（ステップＳ０１）。中性子検出器２に中性子が入射するとパルス状の検出器出力信号を発生する。中性子検出器２に入射する中性子の数が増加すると、パルス状の検出器出力信号が相互に重なり合って、もはや個々のパルス状の信号を弁別できない状態となるが、中性子検出器２の出力信号の統計的ゆらぎは中性子検出器２に入射する中性子の数と相対的な関係、すなわち中性子束レベル、原子炉の場合は原子炉出力とも相対的な関係を維持している。
【００２６】
この統計的ゆらぎを有する出力信号は微弱であるので、前置増幅器３で増幅される。前置増幅器３で増幅された信号も検出器出力信号と同様の統計的ゆらぎを有している。
【００２７】
次に、中性子検出系１の出力信号のアナログ処理を行う（ステップＳ０２）。すなわち、交流増幅器１１が、中性子検出系１の前置増幅器３の出力信号から統計的ゆらぎの成分、すなわち、交流信号成分を抽出して増幅する。また、アナログフィルタ１２が、交流増幅器１１で増幅された交流信号成分の出力信号から、次段のＡＤ変換器２１のサンプリング周波数の半分の周波数（ナイキスト周波数）以上の高周波数成分を除去する。
【００２８】
次に、ステップＳ０２でアナログ処理された検出器出力信号のディジタル化を行う（ステップＳ０３）。すなわち、ＡＤ変換器２１は、アナログフィルタ１３の出力信号を前述の所定のサンプリング周期でディジタル化する。第１の記録部２２がディジタル信号を順次記録する。
【００２９】
次に、ステップＳ０３でディジタル化された時間領域の信号を、ウェーブレット解析系３０で、離散ウェーブレット変換（ＤＷＴ）を実施する（ステップＳ０４）。すなわち、ウェーブレット変換部３１が、時間領域の信号にＤＷＴ処理を施してウェーブレット係数に変換、すなわちウェーブレット係数を算出する。具体的には、第１の記録部２２から一定個数の時間領域のディジタル信号が読み出されてＤＷＴ処理が実施される。ウェーブレット変換部３１では、ウェーブレット係数をＤＷＴに使用したディジタル信号数と同数分だけ出力する。得られたウェーブレット係数は、第２の記録部３２に記録される。
【００３０】
たとえば、ダウンサンプリングによってサンプリング間隔ΔＴの時系列のディジタル信号が２Ｎ個あるとする。この場合、レベル１のマザーウェーブレットは２Δｔの周期の関数であり、レベル１のマザーウェーブレットを用いて２Ｎ−１回の変換により２Ｎ−１個のウェーブレット係数が得られる。
【００３１】
同様に、レベル２のマザーウェーブレットはレベル１のマザーウェーブレットと同一形状で２２Δｔの周期の関数であり、レベル２のマザーウェーブレットを用いて２Ｎ−２個のウェーブレット係数が得られる。最後のレベルＮのマザーウェーブレットはレベル１のマザーウェーブレットと同一形状で２ＮΔｔの周期の関数であり、レベルＮのマザーウェーブレットを用いて１個のウェーブレット係数が得られる。このようにして、合計、２Ｎ個、すなわち、ディジタル信号と同数のウェーブレット係数が得られることになる。
【００３２】
次に、ディジタル信号処理系４０の係数選択抽出部４１が、ステップＳ０４で算出されたウェーブレット係数の中から必要なものを選択する。時間領域および周波数領域で選択抽出を行う（ステップＳ０５）。ウェーブレット変換部３１でウェーブレット係数に変換された信号には、例えば、ある時刻のデータには百ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ程度の信号成分や１ＭＨｚ程度のノイズ成分が存在しているという時間軸の情報と周波数軸の情報の両方が存在している。このため、時間情報と周波数情報によって必要な信号の選択抽出（フィルタリング）処理を行ない、ノイズ成分を除去する。
【００３３】
図３は、中性子検出器の出力信号の時間的変化の例を示すグラフである。横軸は時間、縦軸は、中性子検出系１からの出力信号の値である。時間Ｔ１において大きなノイズが乗っている。この出力信号を、ウェーブレット変換した結果を以下に説明する。
【００３４】
図４は、ウェーブレット変換の結果を示すグラフである。図５は、帯域制限を行った場合のウェーブレット変換の結果を示すグラフである。また、図６は、帯域制限にさらにノイズ除去を行った場合のウェーブレット変換の結果を示すグラフである。図４ないし図６のグラフは、いずれも３次元のグラフであり、水平方向の一方の軸は時間軸である。また、時間軸に直交する他方の軸はウェーブレット変換によるレベルを示す。また、垂直方向の軸は、ウェーブレット変換により得られたそれぞれのレベルのウェーブレット係数の値である。
【００３５】
図４は、中性子検出系１からの出力信号を、ウェーブレット変換した結果である。一部の時間範囲を除いて、レベルが最も大きい範囲にピークが出ている。また、時刻Ｔ１に生じたノイズに対応するピークが出ている。なお、ピークが山形になっているのは、グラフが各レベルの値の位置を結んでいることによるグラフ表示上の結果であって、連続的に山形の値を示しているわけではない。
【００３６】
図５は、帯域制限を行った場合、すなわち周波数領域での帯域を制限した結果であり、高レベル、すなわち長い周期のピークが消えている。また、図６は、帯域制限にさらにノイズ除去を行った場合、すなわち、大きなノイズが発生した時刻Ｔ１付近のデータを削除した結果である。この結果、図５に示すように、中性子束レベルと相対的な関係をもつゆらぎに対応するウェーブレット係数値が得られる。
【００３７】
次に、図１に示すように、ディジタル信号処理系４０において、二乗平均値を計算し、中性子束レベルを算出する（ステップＳ０６）。すなわち、二乗平均値算出部４２が、選択されたウェーブレット係数の二乗平均値、すなわち二乗和をデータ数で除した値を算出する。したがって、中性子束レベル換算部４３が、二乗平均値算出部４２の出力信号を中性子測定値に換算する。
【００３８】
このように、中性子束レベル換算部４３においては、二乗平均値に対して、ＡＤ変換器２１のサンプリングのための低帯域透過フィルタ、係数選択抽出部４１による帯域制限およびノイズ除去による減衰効果を補正し、さらに中性子検出器２の感度の補正を行なうことにより中性子レベル信号を得ることができる。
【００３９】
また、ウェーブレット係数の二乗平均値は、時間領域における中性子検出器２出力のゆらぎ成分と同様に、中性子束レベルに対応していることから、ＤＷＴの逆変換（ｉＤＷＴ）を行う必要がない。
【００４０】
例えば、ハードウェア・ロジックで演算を行うゲート・アレイ・タイプの素子（プログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ）やフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）など）では、プログラムで演算を行うマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）やデジタル・アナログ・プロセッサ（ＤＳＰ）に比べて実装できる演算ロジック量が少ないので、ＤＷＴとｉＤＷＴ両方を実装することは非常に困難であるが、本実施形態によればｉＤＷＴ演算部の実装の必要がないので、ハードウェア・ロジックによる演算手段を用いた場合でも、容易に装置を実現することが出来る。
【００４１】
従来の中性子測定装置における中性子測定方法では、時間領域の検出器出力信号を検出し、解析演算処理して観察しているために、測定しようとする中性子信号の周波数成分とノイズ信号の周波数成分が重なった場合に、ノイズの影響を避けることが困難であった。一方、本実施形態によれば、中性子信号の周波数成分とノイズ信号の周波数成分が重なった場合でもノイズが定常的でない場合、即ち、中性子信号にノイズが重なっている時刻が特定できる場合には、ノイズ信号が重なっている時刻のウェーブレット係数を弁別して時間領域でノイズを除去することができる。このように、ノイズの影響を排除した中性子測定値を迅速に得ることができる。
【００４２】
以上示したように、本実施形態によって、ノイズの影響を除去して、中性子束レベルの測定を迅速に行うことができる。
【００４３】
［第２の実施形態］
図７は、第２の実施形態に係る中性子束レベル測定装置の構成を示すブロック図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本第２の実施形態に係る中性子束レベル演算装置９０におけるディジタル化処理系２０ａは、ローパスフィルタ２７およびローパスフィルタ２７ａ、再サンプリング部２８および再サンプリング部２８ａ、レベル数選択部３３、並びに選択範囲切換え部４４をさらに有する。
【００４４】
再サンプリング部２８および再サンプリング部２８ａは、ＡＤ変換器２１でサンプリングしたデータをより低いそれぞれのサンプリング周波数で再サンプリング可能とする。ローパスフィルタ２７は、再サンプリング部２８の再サンプリング周波数の１／２以上の周波数成分を除去する。また、ローパスフィルタ２７ａは、再サンプリング部２８ａの再サンプリング周波数の１／２以上の周波数成分を除去する。
【００４５】
レベル数選択部３３は、ＤＷＴのレベル数を選択し変更可能とする。選択範囲切換え部４４は、再サンプリング周波数を変更する場合およびレベル数選択部３３がＤＷＴのレベル数を変更する場合には、ＤＷＴ後の信号と中性子信号の周波数範囲との対応の変化を調整する。
【００４６】
本実施形態によれば、同一時間範囲の中性子信号を測定する場合に、ＡＤ変換器２１のサンプリング周波数より低いサンプリング周波数で再サンプリングすることにより、より低いレベル数のＤＷＴの適用が可能となり、中性子束レベル演算装置９０への実装性が向上する。
【００４７】
さらに、再サンプリング周波数を選択可能とすることにより、同一のデータ数のＤＷＴを使用する場合には、ＤＷＴを実施する対象の時間範囲が可変となるので、測定された中性子信号の統計的ゆらぎによる標準偏差あるいは中性子信号変化に対する応答性が選択可能となる。
【００４８】
また、周波数領域では、サンプリング周波数の変更とウェーブレット変換のレベル数の変更によって観測できる周波数範囲が選択可能となるので、測定しようとする中性子信号の周波数に応じて適切な周波数範囲を設定可能となる。すなわち、中性子信号の早い変化を測定する場合は、サンプリング周波数を高く設定して観測できる周波数の上限を高くすることができ、遅い変化を測定する場合は、サンプリング周波数を低く設定して観測できる周波数の下限を低くすることができる。また、ウェーブレット変換のレベル数を増やすことで観測する周波数範囲を広くし、レベル数を少なくすることで観測する周波数範囲を狭くすることが出来る。
【００４９】
［第３の実施形態］
図８は、第３の実施形態に係る中性子束レベル測定装置の構成を示すブロック図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本第３の実施形態に係る中性子束レベル演算装置９０におけるディジタル信号処理系４０ａは、時間内係数選択部４５をさらに有する。時間内係数選択部４５は、一定の時間幅に対応したウェーブレット係数を選択して二乗平均値算出部４２に出力する。
【００５０】
本実施形態においては、長時間の時間軸データを対象にＤＷＴを行う場合、時間内係数選択部４５が、中性子束レベル測定装置１００に要求される応答性と測定精度に従ってＤＷＴ後のウェーブレット係数を部分的に選択する。このように、ＤＷＴが時刻情報を保持していることを利用して、ＤＷＴ後に、選択する時間幅を変更することが可能であり、ＤＷＴロジック自体を変更することなく中性子測定の精度と応答性を調整することができる。
【００５１】
［第４の実施形態］
図９は、第４の実施形態に係る中性子束レベル測定装置の構成を示すブロック図である。本実施形態は第１の実施形態の変形である。本第４の実施形態に係る中性子束レベル演算装置９０におけるディジタル信号処理系４０ｂは、応答性選択部４６、第３の記録部４７、および加算平均算出部４８をさらに有する。
【００５２】
応答性選択部４６は、中性子束レベルの測定結果の精度や標準偏差、あるいは応答性を選択可能とする。また、第３の記録部４７は、二乗平均値算出部４２で算出された二乗平均値を記録する。加算平均算出部４８は、複数の二乗平均値を加算平均する。加算平均算出部４８で加算平均する二乗平均値の数は、応答性選択部４６で選択した精度や標準偏差または応答性よって可変とする。
【００５３】
本実施形態によれば、長時間のデータを一括して実施した１回のＤＷＴにより得られる二乗平均値と同等の値を得ることができる。すなわち、短時間の少ないデータのＤＷＴで得た二乗平均値を複数個加算平均することによって、長時間でデータ数が多いＤＷＴを行なって得られる二乗平均値を得ることができる。このため、ＤＷＴロジック部分の必要容量を小さくすることができ、実装性が向上する。また、ＤＷＴの実行時間を短くして中性子信号の監視の応答性を向上しながら、長い時間の中性子信号を測定することにより測定の精度を向上することができる。さらに、加算平均する二乗平均値の数を可変とすることで、中性子信号測定の精度あるいは応答性を選択可能とすることができる。
【００５４】
図１０は、第４の実施形態に係る中性子束レベル測定装置の変形例の構成を示すブロック図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形である。本変形例におけるディジタル信号処理系４０ｃも、第４の実施形態と同様に、応答性選択部４６、第３の記録部４７、および加算平均算出部４８をさらに有するが、相互の入出力の授受関係が異なる。
【００５５】
すなわち、第１の実施形態の係数選択抽出部４１、二乗平均値算出部４２、および中性子束レベル換算部４３の構成に加えて、第３の記録部４７が、中性子束レベル換算部４３による換算結果を記録する。加算平均算出部４８が、第３の記録部４７から読み出して係数の加算平均を算出する。この際、中性子束レベルの測定結果の精度や標準偏差、あるいは応答性を選択可能とする応答性選択部４６が、加算平均算出部４８の範囲を調整する。
【００５６】
以上のような変形例によっても、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
［第５の実施形態］
図１１は、第５の実施形態に係る中性子束レベル測定装置の構成を示すブロック図である。本実施形態は第１の実施形態の変形である。本第５の実施形態に係る中性子束レベル演算装置９０におけるディジタル信号処理系４０ｄは、逆ウェーブレット変換部５０、第４の記録部５１、および二乗平均演算部５２をさらに有する。
【００５８】
逆ウェーブレット変換部５０は、第３の記録部４７から、係数選択抽出部４１により選択されたウェーブレット係数を読み出して、逆ウェーブレット変換（ｉＤＷＴ）を施す。ｉＤＷＴを施すことにより、時間／周波数領域のデータを時間領域のデータに変換する。第４の記録部５１は、この結果を記録する。二乗平均演算部５２は、第４の記録部５１から時間領域のデータを読み出して、これらの二乗平均を算出する。
【００５９】
本実施形態に係る中性子束レベル演算装置９０においては、まず、ウェーブレット解析系３０においてＤＷＴ処理を行い、ディジタル信号処理系４０ｄの係数選択抽出部４１で時間領域および周波数領域におけるフィルタリング処理によりノイズ成分を除去する。この後、ｉＤＷＴ処理により、時間領域の信号データに戻す。この結果が二乗平均され、中性子束レベル換算部４３で中性子束レベルの値に換算される。
【００６０】
以上のように、ｉＤＷＴ処理を施すことによっても、ノイズ信号が混入することがなく、ノイズ成分を除去した中性子測定値を得ることができ、中性子束レベルの測定を精度よく行なうことができる。
【００６１】
［第６の実施形態］
図１２は、第６の実施形態に係る中性子束レベル測定装置の構成を示すブロック図である。本実施形態は第１の実施形態の変形である。本第５の実施形態に係る中性子束レベル演算装置９０におけるディジタル信号処理系４０ｅは、異常値判定部５３および二乗平均値補完部５４をさらに有する。
【００６２】
異常値判定部５３は、ウェーブレット解析系３０で得られたウェーブレット係数の中に、ノイズ信号の影響による異常値を有するものがないか否かを判定する。二乗平均値補完部５４は、異常値判定部５３により異常値を有するウェーブレット係数が有ると判定された場合に、二乗平均値算出部４２で得られた前回の二乗平均値を用いて補間あるいは補外により二乗平均値を算出することにより補完する。なお、補完は、前の回などの二乗平均値を用いてもよい。
【００６３】
本実施形態では、ウェーブレット係数の異常の有無を判定し、異常ありの場合は、通常の二乗平均演算を実施せずに、前回あるいは次回などの二乗平均に基づいて補完を行う。このため、ウェーブレット係数の選択抽出を行う必要がないため、そのための演算ロジックの実装が不要である。このように、ノイズの影響を排除した中性子束レベルの測定を迅速に行うことができる。
【００６４】
［その他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
【００６５】
また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【００６６】
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６７】
１…中性子検出系、２…中性子検出器、３…前置増幅器、１０…アナログ信号処理系、１１…交流増幅器、１２…アナログフィルタ、２０、２０ａ…ディジタル化処理系、２１…ＡＤ変換器、２２…第１の記録部、２７、２７ａ…ローパスフィルタ、２８、２８ａ…再サンプリング部、３０…ウェーブレット解析系、３１…ウェーブレット変換部、３２…第２の記録部、３３…レベル数選択部、４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ…ディジタル信号処理系、４１…係数選択抽出部、４２…二乗平均値算出部、４３…中性子束レベル換算部、４４…選択範囲切換え部、４５…時間内係数選択部、４６…応答性選択部、４７…第３の記録部、４８…加算平均算出部、５０…逆ウェーブレット変換部、５１…第４の記録部、５２…二乗平均演算部、５３…異常値判定部、５４…二乗平均値補完部、９０…中性子束レベル演算装置、１００…中性子束レベル測定装置
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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