基于LabVIEW与PXI技术的核电站数字地震监测系统.PDF

2003 National Instruments 征文竞赛 基于LabVIEW 和PXI 技术的核电站数字地震监测系统 作者：查美生 仲朔平 孙万峰 单位：清华大学核能技术设计研究院 应 用 领 域：地球物理 使用的产品：美国NI 公司的LabVIEW6i，PXI-1010，PXI-PCI18335 ，SCX1102 ，PXI3031E ， MXI-3 和 Signal Processing Suite 等。 挑战和应用方案：应用美国 NI 公司LabVIEW 系统开发平台 （包信号处理软件）、先 进的PXI 技术和地震动测量传感器，在较短时间内，研制成功了基于虚拟仪 器的核电站数字地震监测系统，有力地支持了中国核电站的发展。 介 绍 为保证核电站安全运行和发生地震后对核电站安全性能的评价，根据核电站有关法规 的规定，核电站必须设置地震仪表，以检测地面运动和抗震Ⅰ类构筑物等的响应运动。 应用美国NI 公司LabVIEW 系统开发平台 （包信号处理软件）、先进的PXI 技术和地 震动测量传感器，研制成功了基于虚拟仪器的核电站数字地震监测系统。由于LabVIEW 强 大的数据处理能力，丰富的数据表达方式和高效率，有力地支持和加快了系统的研制速度， 在较短时间内，研制成功了核电站数字地震监测系统。该监测系统地震信号处理功能强大， 信息表达丰富、多样、人机界面友好。它的主要功能是，实时监测地震加速度随时间变化过 程，并判别真伪地震，当地震信号超过报警阈值时，显示、记录地震加速度峰值并向主控室 发出报警信号；采集记录地震加速度反应时程数据，计算基础地面设备加速度响应谱和设计 响应谱，并与理论设计响应谱进行比较，以验证抗震I 类构筑物和设备的抗震设计是否合理， 或判别是否需要对某些物项实施地震后检查。 电话：（021）6555 7838 ·传真：（021 ）6555 6244 ·@1 National Instruments 基础地面设备地震动测量原理 设一基础地面设备的单自由度模型如图 1 所示： m Z(t) c k X(t) 图1 单自由度模型 图中：X （t ）— — 基础地面运动的位移； Z （t ）— — 基础地面上设备的绝对运动的位移； 该设备m 的受力情况见图2 所示： m z 惯性力 m K(z-x) 弹簧力 c(z x) 阻尼力 图2 设备m 的受力图 应用达朗伯尔原理，可得下列方程： （1） mz k (z x) c(z x) 0 令设备相对基础的相对位移为： Y （t ）=Z （t ）— X （t ） （2） 方程 （1）可写成： .. . m Z (t ) c Y(t) kY(t ) 0 （3） 其中m、c 、k 分别为质量、阻尼、刚度。令： c k x ，w 0 （4） 2 km m 则公式 （3）可写为： .. .