專利名稱:渦流水隙測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種無(wú)損檢測(cè)儀器，具體應(yīng)用于核反應(yīng)堆用燃料元件之間的間隙測(cè)量 的水隙測(cè)量?jī)x。
背景技術(shù)：
核燃料組件是由單管套裝或單板燃料元件機(jī)械的方式組合而成的，分為管型和板 型兩種。組件中相鄰兩元件管、板之間留有一定的間隙，以便讓冷卻水通過(guò)，帶走核反應(yīng)產(chǎn) 生的熱量，通常稱為水隙。如果水隙過(guò)于狹小，就會(huì)嚴(yán)重影響水的通過(guò)，致使元件溫度升高 而燒壞，同時(shí)水隙不均勻，高壓高速水流會(huì)使相鄰元件產(chǎn)生較大的壓力差，影響組件的結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定性。常規(guī)測(cè)量器具、儀器不能深入到細(xì)長(zhǎng)的燃料元件內(nèi)部測(cè)量水隙，另外常規(guī)的測(cè)量?jī)x 在強(qiáng)電離輻射場(chǎng)內(nèi)不能正常工作，不適用于核反應(yīng)堆內(nèi)在線測(cè)量和出堆后乏燃料元件測(cè)量 研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠伸入窄長(zhǎng)水隙中，測(cè)量水隙寬度的渦流水隙測(cè)量 儀。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種渦流水隙測(cè)量?jī)x，包括由導(dǎo)電材料制成的上簧片和下簧片及為上簧片和下簧 片提供支撐的連桿；下簧片上裝有一個(gè)檢測(cè)線圈；檢測(cè)線圈兩端接入一個(gè)能夠?yàn)闄z測(cè)線圈 提供交流電并能測(cè)量檢測(cè)線圈電阻的檢測(cè)電路中。
上述技術(shù)方案所述的檢測(cè)電路包括一個(gè)交流電源；檢測(cè)線圈L2與一個(gè)平衡線圈 Ll串聯(lián)后并聯(lián)在交流電源上；兩個(gè)平衡電阻Rl，R2串聯(lián)后并聯(lián)在交流電源兩端；檢測(cè)電路 的交流電源兩端并聯(lián)有一個(gè)滑線變阻器W1，滑線變阻器Wl的滑動(dòng)端連接在結(jié)點(diǎn)B上；平衡 線圈Ll兩端并聯(lián)有可調(diào)電阻W2 ；檢測(cè)線圈L2兩端也并聯(lián)有可調(diào)電阻W3 ；在檢測(cè)線圈L2與 平衡線圈Ll間的串聯(lián)結(jié)點(diǎn)A和兩個(gè)平衡電阻Rl，R2間的串聯(lián)結(jié)點(diǎn)B上連接有一個(gè)電壓表。
上述技術(shù)方案所述的連桿為不銹鋼管，下簧片由連桿前端截取后構(gòu)成，上簧片也 為不銹鋼片，上簧片壓彎后插入不銹鋼連桿內(nèi)壓緊。
上述技術(shù)方案所述的檢測(cè)線圈是通過(guò)雙芯屏蔽線與檢測(cè)電路相連的；雙芯屏蔽線 的雙芯線分別接檢測(cè)線圈的兩個(gè)端頭；雙芯屏蔽線的屏蔽層與下簧片臨近的一端連接到連 桿，另一端接地。
上述技術(shù)方案所述的檢測(cè)線圈是通過(guò)雙芯屏蔽線與檢測(cè)電路相連的；雙芯屏蔽線 的雙芯線分別接檢測(cè)線圈的兩個(gè)端頭；雙芯屏蔽線的屏蔽層與下簧片臨近的一端連接到連 桿，另一端接地。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.上簧片和下簧片及其支撐連桿能夠深入水隙中，測(cè)量方 便；2.，利用可調(diào)電阻構(gòu)成的橋式檢測(cè)電路，將對(duì)檢測(cè)線圈電阻的測(cè)量轉(zhuǎn)化為電橋電壓的測(cè) 量，測(cè)量精度更高；調(diào)節(jié)電橋方便，電壓輸出值最低為0V，易于處理；3.探頭的下簧片直接由連桿代替，即可以增加探頭的機(jī)械強(qiáng)度，提高了使用壽命，也提高了檢測(cè)結(jié)果的穩(wěn)定性和 可靠性；4.利用雙芯屏蔽線作為連接電纜，單端接地，檢測(cè)線圈的驅(qū)動(dòng)電流只經(jīng)過(guò)雙芯線， 屏蔽層中沒(méi)有電流流過(guò)，這樣在有干擾時(shí)，干擾信號(hào)在屏蔽層上產(chǎn)生的干擾信號(hào)直接倒入 機(jī)殼接地，不會(huì)與檢測(cè)信號(hào)疊加，大大提高了儀器的抗干擾能力。


圖1為本發(fā)明所示的渦流水隙測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明所示的渦流水隙測(cè)量?jī)x的測(cè)量過(guò)程示意圖；
圖3為本發(fā)明所用的環(huán)形試塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明所用的板形試塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例二提供的測(cè)量電路示意圖；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例三提供的測(cè)量電橋電路示意圖；
圖7為圖6的等效電路示意圖。
圖中
L2.檢測(cè)線圈2.上簧片3.下簧片4.連桿5.雙芯屏蔽線6.插頭7.燃 料板8.外側(cè)基體9.內(nèi)側(cè)基體10.隔離墊塊11.環(huán)形空腔12.下基體13.上基 體14.平板型空腔15.交流電源 16.電壓表
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
如圖1所示的一種渦流水隙測(cè)量?jī)x，包括由上簧片2和下簧片3及為上簧片2和 下簧片3提供支撐的連桿4 ；連桿4為不銹鋼管，下簧片3由連桿4前端截取后構(gòu)成，上簧 片2也為不銹鋼片，壓彎后插入不銹鋼連桿4內(nèi)壓緊；下簧片3上粘結(jié)有一個(gè)檢測(cè)線圈L2， 檢測(cè)線圈L2兩端通過(guò)雙芯屏蔽線5接在插頭6上，檢測(cè)線圈L2由細(xì)徑高強(qiáng)度漆包線密繞 成，內(nèi)徑0. 5mm,外徑5mm，高度0. 8mm,粘接在下簧片3上；雙芯屏蔽線5的雙芯線分別接檢 測(cè)線圈L2兩個(gè)端頭；雙芯屏蔽線5的屏蔽層與探頭臨近的一端連接到連桿4，另一端接地； 雙芯屏蔽線5穿過(guò)連桿4連接到一個(gè)插頭6上，插頭6插接入檢測(cè)電路中。
上述檢測(cè)電路比如可以是串接有精密電流表的交流電源，檢測(cè)線圈L2與電流表 及交流電源串聯(lián)形成回路。交流電源的電壓恒定時(shí)，利用電流的大小就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)線圈電 阻的測(cè)量，這對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
其工作原理在于通以交變電流的線圈，會(huì)在線圈周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，當(dāng)它靠近金 屬導(dǎo)體時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用，在導(dǎo)體中感應(yīng)出閉合的渦旋電流，即渦流。感應(yīng)出的渦流產(chǎn) 生反磁場(chǎng)，它和原線圈產(chǎn)生的原磁場(chǎng)相互作用，改變了原線圈的阻抗。渦流的大小、相位取 決于所加電壓的大小、頻率、導(dǎo)體的磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率和線圈與導(dǎo)體間的距離等因素。這些因 素固定后，僅線圈與導(dǎo)體之間距離是變化參量。
上述渦流測(cè)量?jī)x的上簧片2和下簧片3組成一個(gè)封閉的回路；如圖2所示，將連桿 4連同上簧片2、下簧片3伸入燃料板7的間隙中，簧片2、3被壓縮，上簧片2和下簧片3的 間距(也就是水隙)就改變了，這樣，檢測(cè)線圈L2的阻抗由于導(dǎo)體中感應(yīng)出閉合的渦旋電 流的影響而改變，水隙越小，檢測(cè)線圈L2阻抗越大；水隙越大，檢測(cè)線圈L2阻抗越小。
4[0025]將上述渦流測(cè)量?jī)x利用具有固定水隙的標(biāo)準(zhǔn)試塊進(jìn)行標(biāo)定后，水隙與檢測(cè)線圈L2 的電阻或者是檢測(cè)電路的電流大小關(guān)系就唯一對(duì)應(yīng)了。水隙大小與檢測(cè)線圈L2的阻值大 致成反比關(guān)系，因而標(biāo)定過(guò)程也是比較容易的。
圖3和圖4示出了兩種標(biāo)定用的標(biāo)準(zhǔn)試塊的結(jié)構(gòu)。
圖3所示的為一種環(huán)形試塊，它由外側(cè)基體8、內(nèi)側(cè)基體9和兩者之間的隔離墊塊 10組成，外側(cè)基體8和內(nèi)側(cè)集體9之間形成了一個(gè)環(huán)形空腔11，標(biāo)定時(shí)，將連桿4連同上簧 片2、下簧片3伸入環(huán)形空腔11中，即可得到一個(gè)間隙與電阻(或者電流、電壓)的對(duì)應(yīng)關(guān) 系，通過(guò)利用不同間隙的試塊可以完成標(biāo)定過(guò)程。
圖4所示的為一種平板型試塊，它包括下基體12和上基體13，上基體13下部?jī)?nèi) 凹，形成了一個(gè)平板型空腔14，同樣也可以用于上述的渦流水隙測(cè)量?jī)x的標(biāo)定。
由于水隙不同時(shí)，上簧片2、下簧片3間距變化引起的檢測(cè)線圈L2阻抗變化較小， 直接測(cè)量電流時(shí)，對(duì)電流表的要求較高，標(biāo)定的精度較差，為此，提供如下的實(shí)施例二。
實(shí)施例二
實(shí)施例二與實(shí)施例一的上簧片2、下簧片3、連桿4、檢測(cè)線圈L2、雙芯屏蔽線5、插 頭6結(jié)構(gòu)完全相同，所不同的是檢測(cè)電路。
實(shí)施例二中檢測(cè)電路如圖5所示，檢測(cè)線圈L2與一個(gè)限流電阻R串聯(lián)后并聯(lián)在交 流電源15上；在檢測(cè)線圈L2兩端連接有一個(gè)電壓表16，
電壓表16也可以替換為高靈敏度的示波器，以測(cè)量電壓信號(hào)。
上述電路形成一個(gè)電壓檢測(cè)電路，把檢測(cè)線圈L2的阻值檢測(cè)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的線圈 兩點(diǎn)間電壓的測(cè)量，檢測(cè)線圈L2的阻值的微小變化會(huì)引起線圈兩端間電壓的較大變化，測(cè) 量較為容易。
只要標(biāo)定出線圈兩端電壓U與水隙大小的關(guān)系，就可以應(yīng)用該渦流水隙測(cè)量?jī)x測(cè) 量水隙。
由于水隙值大小變化引起檢測(cè)線圈交流阻抗的變化不同，線圈兩端電位U也發(fā)生 變化，其變化與水隙值近似成反比，其水隙值越小，線圈阻抗越大，線圈兩端電壓越大。線圈 兩端電壓U滿足下列公式
U = UO (Rl/ (R+Rl) )，Rl 為檢測(cè)線圈 L2 的阻值。
實(shí)施例三
實(shí)施例三與實(shí)施例一、實(shí)施例二的上簧片2、下簧片3、連桿4、檢測(cè)線圈L2、雙芯屏 蔽線5、插頭6結(jié)構(gòu)完全相同，所不同的是檢測(cè)電路。
實(shí)施例三中檢測(cè)電路如圖6所示，檢測(cè)線圈L2與一個(gè)平衡線圈Ll串聯(lián)后并聯(lián)在 交流電源15上；平衡電阻R1、R2串聯(lián)后并聯(lián)在交流電源15兩端；在檢測(cè)線圈L2與平衡線 圈Ll間的串聯(lián)結(jié)點(diǎn)A和兩個(gè)平衡電阻Rl、R2間的串聯(lián)結(jié)點(diǎn)B上連接有一個(gè)電壓表16 ；滑 線變阻器Wl的線圈兩端連接在交流電源15兩端，滑動(dòng)端連接在結(jié)點(diǎn)B上；平衡線圈Ll兩 端并聯(lián)有可調(diào)電阻W2 ；檢測(cè)線圈L2兩端并聯(lián)有可調(diào)電阻W3。
只要標(biāo)定出A、B兩點(diǎn)間電壓U與水隙大小的關(guān)系，就可以應(yīng)用該渦流水隙測(cè)量?jī)x 測(cè)量水隙。
此檢測(cè)電路的等效電路圖如圖7所示，它與實(shí)施例二的電路圖類似，滑線變阻器 W1，可調(diào)電阻W2，平衡線圈Ll的等效電阻為R3'；滑線變阻器W1，可調(diào)電阻W3，檢測(cè)線圈L2的等效電阻為R4'；通過(guò)調(diào)整W1，W2，W3，可以使電橋處于平衡狀態(tài)，若交流電源15的電壓 為Utl，此時(shí)電橋阻抗?jié)M足下式
R1XR4' = R2 X R3 ‘
電橋A、B兩端電位U相等，為0伏，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)R1、R2、R3'值固定不動(dòng)，由于水 隙值大小變化引起檢測(cè)線圈交流阻抗的變化不同，進(jìn)而引起R4'發(fā)生變化，電橋A、B兩端 電位U也發(fā)生變化，其變化與水隙值近似成反比，其水隙值越小，A、B兩點(diǎn)間電壓越大。A、 B兩點(diǎn)間電壓滿足下列公式
U = U0[R1/(R1+R2)-R3' /(R3' +R4')]
利用本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于電橋平衡調(diào)節(jié)比較簡(jiǎn)單，可以先用滑線變阻器Wl粗 調(diào)，再用可調(diào)電阻W2，可調(diào)電阻W3細(xì)調(diào)。
權(quán)利要求
1.一種渦流水隙測(cè)量?jī)x，其特征在于它包括由導(dǎo)電材料制成的上簧片(2)和下簧片 (3)及為上簧片( 和下簧片( 提供支撐的連桿；下簧片( 上裝有一個(gè)檢測(cè)線圈 (L2)；檢測(cè)線圈(L2)兩端接入一個(gè)能夠?yàn)闄z測(cè)線圈(L2)提供交流電并能測(cè)量檢測(cè)線圈 (L2)電阻的檢測(cè)電路中。
2.如權(quán)利要求
1所述的一種渦流水隙測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的檢測(cè)電路包括一個(gè) 交流電源(15)；檢測(cè)線圈(L2)與一個(gè)平衡線圈(Li)串聯(lián)后并聯(lián)在交流電源(15)上；兩個(gè) 平衡電阻(R1，R2)串聯(lián)后并聯(lián)在交流電源(15)兩端；檢測(cè)電路的交流電源(15)兩端并聯(lián) 有一個(gè)滑線變阻器(Wl)，滑線變阻器(Wl)的滑動(dòng)端連接在串聯(lián)結(jié)點(diǎn)A上；平衡線圈(Li)兩 端并聯(lián)有第一可調(diào)電阻(W2)；檢測(cè)線圈(L2)兩端也并聯(lián)有第二可調(diào)電阻(W3)；在檢測(cè)線 圈(L2)與平衡線圈(Li)間的串聯(lián)結(jié)點(diǎn)A和兩個(gè)平衡電阻(R1，R2)間的串聯(lián)結(jié)點(diǎn)B上連接 有一個(gè)電壓表(16)。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的一種渦流水隙測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的連桿(4)為不 銹鋼管，下簧片(3)由連桿(4)前端截取后構(gòu)成，上簧片(2)也為不銹鋼片，上簧片(2)壓 彎后插入不銹鋼連桿內(nèi)壓緊。
4.如權(quán)利要求
1或2所述的一種渦流水隙測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的檢測(cè)線圈(1) 是通過(guò)雙芯屏蔽線(5)與檢測(cè)電路相連的；雙芯屏蔽線(5)的雙芯線分別接檢測(cè)線圈(1) 的兩個(gè)端頭；雙芯屏蔽線(5)的屏蔽層與下簧片(3)臨近的一端連接到連桿G)，另一端接 地。
5.如權(quán)利要求
3所述的一種渦流水隙測(cè)量?jī)x，其特征在于所述的檢測(cè)線圈(1)是通 過(guò)雙芯屏蔽線(5)與檢測(cè)電路相連的；雙芯屏蔽線(5)的雙芯線分別接檢測(cè)線圈(1)的兩 個(gè)端頭；雙芯屏蔽線(5)的屏蔽層與下簧片(3)臨近的一端連接到連桿G)，另一端接地。
專利摘要
本發(fā)明屬于一種無(wú)損檢測(cè)儀器，具體公開(kāi)了一種應(yīng)用于核反應(yīng)堆用燃料元件之間的間隙測(cè)量的水隙測(cè)量?jī)x，包括由導(dǎo)電材料制成的上簧片和下簧片及為上簧片和下簧片提供支撐的連桿；下簧片上裝有一個(gè)檢測(cè)線圈；檢測(cè)線圈兩端接入一個(gè)能夠?yàn)闄z測(cè)線圈提供交流電并能測(cè)量檢測(cè)線圈電阻的檢測(cè)電路中。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1.上簧片和下簧片及其支撐連桿能夠深入水隙中，測(cè)量方便；2.通過(guò)橋式檢測(cè)電路，將對(duì)檢測(cè)線圈電阻的測(cè)量轉(zhuǎn)化為電橋電壓的測(cè)量，測(cè)量精度更高。
文檔編號(hào)G21C17/00GKCN101465168 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請(qǐng)?zhí)朇N 200710302050
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2007年12月21日
發(fā)明者王玉嶺, 王默宇, 鄭有恒 申請(qǐng)人:中核北方核燃料元件有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (5), 非專利引用 (3),