本發(fā)明屬于核工業(yè)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水下高放射性密集管束長度測量裝置及其測量方法。

背景技術(shù)：

在燃料棒材料研制過程中，將不同型號的鋯合金材料制備成類似于可燃毒物的樣管束插入燃料組件中進行輻照考驗，經(jīng)過若干個考驗循環(huán)后，每根樣管發(fā)生輻照伸長，且各不相同。入堆前在樣管兩端刻有刻度，輻照后需要測量出每根樣管兩刻度之間距離的微小變化。

樣管束通常由18根3m細長的考驗樣管和若干根短棒組成，且僅上端相對位置固定，下端自由，在水中像風(fēng)鈴一樣，水下對近3m的距離準確測量難度巨大。目前，主要采用間接測量法，通過圖想法加拉線位移傳感器進行3m全行程移動觀察，該方法難度大，誤差大。因此，需要建立一種適合樣管束長度測量的新技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是目前樣管束長度測量困難，測量的難度大，誤差大，其目的在于提供一種水下高放射性密集管束長度測量裝置及其測量法方法，該裝置及其測量法方法采用直接測量法，旨在解決間接測量法誤差大，難度大等問題，其適用于在水下對類似于可燃毒物的樣管束進行輻照后樣管長度測量，測量高效、安全、可靠，也可作為樣管束拆卸的工裝。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種水下高放射性密集管束長度測量裝置，包括測量臺架，所述測量臺架上安裝有攝像組件，測量臺架上設(shè)置有若干根測量管，測量管外壁上設(shè)置有窺視裝置，攝像組件能夠完全看見所有的窺視裝置。目前對于水中測量樣管，由于樣管束其僅僅是上端相對位置固定，下端自由，在水中像風(fēng)鈴一樣，水下對近3m的距離準確測量難度巨大。而經(jīng)過若干個考驗循環(huán)后，每根樣管發(fā)生輻照伸長，且各不相同，入堆前在樣管兩端刻有刻度，輻照后需要測量出每根樣管兩刻度之間距離的微小變化。目前，主要采用間接測量法，通過圖想法加拉線位移傳感器進行3m全行程移動觀察，由于樣管的不停且無規(guī)律擺動，使得傳感器很難跟上樣管，造成測量誤差大，因此，需要建立一種適合樣管束長度測量的新技術(shù)，本方案設(shè)計的測量裝置，其涉及核電廠或研究堆高放射性輻照樣管束的水下長度測量裝置，則是采用直接測量法，通過將樣管設(shè)置在測量管中，而測量管位置固定，不會產(chǎn)生擺動，然后窺視長度變化，拍攝得到準確的數(shù)據(jù)進行測量，測量高效、安全、可靠。

同時還在測量管下方設(shè)置有回彈裝置，且回彈裝置一端插入到測量管中并且能夠在測量管中移動?；貜椦b置用以適應(yīng)拆卸后樣管頭部的回彈，為后續(xù)單根樣管的抓取轉(zhuǎn)移提供了便利，還可以作為樣管束拆卸工裝。

而測量臺架包括抓具定位板、外套管以及支撐架，且外套管設(shè)置在抓具定位板下端并與抓具定位板固定，抓具定位板和外套管均與支撐架固定，在測量管和外套管上設(shè)置有若干個隔板，測量管穿過抓具定位板和隔板后設(shè)在外套管中，且回彈裝置設(shè)置在外套管中，攝像組件與支撐架固定。抓具定位板是用于可燃毒物抓具進行定位，支撐架是用于對可拆高清彩色攝像組件進行安裝的支架，外套管和隔板是用于測量管相對位置固定，通過測量管的數(shù)量為5根，其上端插入抓具定位板中用于長度測量，測量管的布局與樣管束的位置對應(yīng)，保證測量時待測量的樣管束能夠完全插入到測量管中。

在測量管下端用于樣管束拆卸后回彈出樣管抓頭的回彈裝置，回彈裝置包括固定架、氣缸、導(dǎo)向銷以及彈簧裝置，固定架安裝在外套管的卡槽上，氣缸設(shè)置在固定架上，導(dǎo)向銷與氣缸固定，彈簧裝置設(shè)置在導(dǎo)向銷頂端，彈簧裝置和導(dǎo)向銷插入測量管中，且能夠在測量管中沿著測量管的軸線滑動。氣缸優(yōu)選為雙位置氣缸，以適用兩種類型樣管長度的回彈。

而窺視裝置包括窺視槽，窺視槽開設(shè)在測量管的上下兩端外壁處，窺視槽中設(shè)置有有機玻璃，并且有機玻璃與窺視槽壁面無縫貼合，有機玻璃與窺視槽的連接處形成光滑且平整面，防止樣管束插入時發(fā)生卡澀現(xiàn)象，且有機玻璃上刻有刻度線，使用之前進行兩刻度線間距離標定。

攝像組件包括攝像頭、長桿、調(diào)節(jié)槽以及調(diào)節(jié)支撐座，長桿一端與支撐架固定，另一端與攝像頭固定，調(diào)節(jié)槽設(shè)置在長桿上，調(diào)節(jié)支撐座設(shè)置在長桿上并且能夠在長桿上滑動，通過調(diào)節(jié)可調(diào)支撐座的位置可以實現(xiàn)調(diào)整高清彩色攝像頭組件在測量臺架上的位置，以便清楚準確地觀察出劃線與刻度線的關(guān)系。為了觀察清楚刻度，攝像組件的數(shù)量優(yōu)選為兩組，兩組件結(jié)構(gòu)一致，其中一組攝像組件用于拍攝位于測量管上端處的有機玻璃上的刻度線，另一組攝像組件用于拍攝位于測量管下端處的有機玻璃上的刻度線。

還包括安裝臺架，所述安裝臺架包括安裝臺架本體和調(diào)節(jié)支腿，安裝臺架本體固定在裝載井池壁上，調(diào)節(jié)支腿一端與安裝臺架本體固定，另一端與裝載井池壁接觸，測量臺架固定在安裝臺架本體上。其中安裝臺架本體由槽鋼焊接而成，調(diào)節(jié)支腿數(shù)量優(yōu)選為8個，從上而下分為四組，調(diào)節(jié)支腿包括螺桿，以及固定在螺桿端部的支撐板。工作時，安裝臺架固定在裝載井池壁，通過調(diào)節(jié)支腿實現(xiàn)安裝臺架與池壁緊密貼合，防止安裝臺架晃動。

一種水下高放射性密集管束長度測量方法，包括以下步驟：

(1)將安裝臺架本體安裝在裝載井池壁上，并通過調(diào)整調(diào)節(jié)支腿，使安裝臺架與池壁緊密貼合；

(2)將測量臺架和兩組攝像組件吊入安裝臺架本體安裝槽內(nèi)，測量管與測量臺架固定；

(3)使用可燃毒物抓具將輻照樣管束從組件中抓出，移至測量臺架上方，并選擇合適的朝向?qū)⒖扇级疚锏亩ㄎ话舨迦霚y量臺架的抓具定位板中，并做好標識；

(4)操作可燃毒物抓具使用低速檔將輻照樣管束插入測量臺架，直至輻照樣管束完全落入對應(yīng)的測量管；

(5)通過上下兩組攝像組件讀取插入測量管的樣管上下兩端劃線在有機玻璃刻度尺中位置，并拍照；

(6)使用圖想法，以兩刻度線之間的距離作為標準值，計算出劃線在刻度線中的位置，并將該值與兩刻度尺之間距離的標定值組合得到輻照后樣管劃線距離，從而計算出該樣管的輻照生長；

(7)待步驟(6)完成后，將已測量的輻照考驗樣管束提出測量臺架，并按照步驟(3)的標識順時針旋轉(zhuǎn)90°，并做好標識，重復(fù)步驟(3)至步驟(6)，完成該部分樣管輻照生長；

(8)待步驟(7)完成后，將已測量的輻照考驗樣管束提出測量臺架，并按照步驟(7)的標識順時針旋轉(zhuǎn)90°，并做好標識，重復(fù)步驟(3)至步驟(6)，完成該部分樣管輻照生長；

(9)待步驟(8)完成后，將已測量的輻照考驗樣管束提出測量臺架，并按照步驟(8)的標識順時針旋轉(zhuǎn)90°，并做好標識，重復(fù)步驟(3)至步驟(6)，完成該部分樣管輻照生長，至此完成所有的樣管輻照生產(chǎn)測量。

本方法采用攝像頭直接對樣管上下兩端劃線在有機玻璃刻度尺中位置進行讀取拍攝，然后使用圖想法，以兩刻度線之間的距離作為標準值，計算出劃線在刻度線中的位置，并將該值與兩刻度尺之間距離的標定值組合得到輻照后樣管劃線距離，從而計算出該樣管的輻照生長，然后依次轉(zhuǎn)動角度，完成對所有樣管的測量，圖想法是工業(yè)測量中較為常用的方法，由于在測量過程中，樣管是被固定的，位置保持不動，而且是通過直接的數(shù)據(jù)對比得出尺寸，能夠測出尺寸的細微變化，相對于現(xiàn)有的間接測量方式而言，操作便利性和精確度大大提高，而且測量設(shè)備之間不會碰撞，安全性也大大提高。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：

1、本發(fā)明可以在水下準確地測量出高放射性密集管束的單根管的尺寸，其精度可達0.05mm；

2、本發(fā)明使測量安全、高效、可靠；

3、本發(fā)明可以作為樣管束拆卸工裝，并在測量裝置上附加了回彈裝置以適應(yīng)拆卸后樣管頭部的回彈，為后續(xù)單根樣管的抓取轉(zhuǎn)移提供了便利。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明實施例的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明實施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為測量臺架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為攝像組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為長度測量示意圖；

圖5為樣管束的位置圖。

附圖中標記及對應(yīng)的零部件名稱：

1-槽鋼，2-支撐板，3-螺桿，4-抓具定位板，5-支撐架，6-外套管，7-樣管，8-樣管劃線，9-機玻璃刻度尺，10-測量管，11-隔板，12-彈簧裝置，13-導(dǎo)向銷，14-固定架，15-雙位置氣缸，16-長桿，17-調(diào)節(jié)支撐座，18-調(diào)節(jié)螺母，19-攝像頭，20-裝載井池壁。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的示意性實施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對本發(fā)明的限定。

實施例1：

如圖1至圖5所示，一種水下高放射性密集管束長度測量裝置，其硬件結(jié)構(gòu)為，包括安裝臺架，而安裝臺架包括安裝臺架本體和8個調(diào)節(jié)支腿，安裝臺架本體固定在裝載井池壁20上，調(diào)節(jié)支腿一端與安裝臺架本體固定，另一端與裝載井池壁接觸，測量臺架固定在安裝臺架本體上。其中安裝臺架本體由槽鋼1焊接而成，調(diào)節(jié)支腿包括螺桿3，以及固定在螺桿3端部的支撐板2。工作時，安裝臺架固定在裝載井池壁，通過調(diào)節(jié)支腿實現(xiàn)安裝臺架與池壁緊密貼合，防止安裝臺架晃動。而測量臺架包括抓具定位板4、外套管6以及支撐架5，且外套管6設(shè)置在抓具定位板4下端并與抓具定位板4固定，抓具定位板4和外套管6均與支撐架5固定，在測量管10和外套管6上設(shè)置有若干個隔板11，測量管10穿過抓具定位板4和隔板11后設(shè)在外套管6中，攝像組件與支撐架5固定，測量管10底部可以根據(jù)實際情況選擇是否密封。

還在測量管10外壁上設(shè)置有窺視裝置，要保證攝像組件能夠完全看見所有的窺視裝置，窺視裝置包括窺視槽，窺視槽開設(shè)在測量管的上下兩端外壁處，窺視槽中設(shè)置有有機玻璃并無縫貼合，且有機玻璃上刻有刻度線。攝像組件的數(shù)量為兩組，其結(jié)構(gòu)一致，只是一長一短，短的攝像組件用于拍攝位于測量管10上端處的有機玻璃上的刻度線，而長的攝像組件用于拍攝位于測量管10下端處的有機玻璃上的刻度線。支撐架與外套管成一個合理的角度，使得其上端高清彩色攝像頭組件能從側(cè)面依次看清楚5根樣管的窺視槽。攝像組件采用可拆高清彩色攝像頭組件，攝像組件包括攝像頭19、長桿16、調(diào)節(jié)槽以及調(diào)節(jié)支撐座17，長桿16一端與支撐架5固定，另一端與攝像頭19固定，調(diào)節(jié)槽設(shè)置在長桿16上，調(diào)節(jié)支撐座17設(shè)置在長桿16上并且能夠在長桿16上滑動，通過調(diào)節(jié)可調(diào)支撐座17的位置可以實現(xiàn)調(diào)整高清彩色攝像頭組件在測量臺架上的位置，以便清楚準確地觀察出劃線與刻度線的關(guān)系。可調(diào)支撐座17通過調(diào)節(jié)螺母18與長桿16連接。

輻照樣管束由18根輻照樣管組成，布局對應(yīng)圖5中1-18位置，將圖5的布置方式分4組進行測量，每次測量5根樣管的輻照伸長。圖4中樣管7插入到測量管10的機玻璃刻度尺9中，通過透明的機玻璃刻度尺9能夠看到樣管劃線8。

本實施例用于長度測量，實施例中用到的可燃毒物抓具為核電廠成熟產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)不在本發(fā)明中闡述。

一種水下高放射性密集管束長度測量方法，包括以下步驟：

(1)將安裝臺架本體安裝在裝載井池壁20上，并通過調(diào)整調(diào)節(jié)支腿，使安裝臺架與池壁緊密貼合，防止晃動；

(2)通過四個吊耳將測量臺架和兩組可拆高清彩色攝像頭組件吊入安裝臺架安裝槽內(nèi)，測量管10與測量臺架固定；

(3)使用核電廠可燃毒物抓具將輻照樣管束從組件中抓出，移至測量臺架上方，并選擇合適的朝向?qū)⒖扇级疚锏亩ㄎ话舨迦霚y量臺架的抓具定位板4中，并做好標識；

(4)操作可燃毒物抓具使用低速檔將輻照樣管束插入測量臺架，直至輻照樣管束完全落入對應(yīng)的測量管；

(5)通過上下兩組高清彩色攝像頭組件讀取1-5號樣管上下兩端劃線在有機玻璃刻度尺9中位置，并拍照；

(6)使用圖想法，以兩刻度線之間的距離作為標準值，計算出劃線在刻度線中的位置，并將該值與兩刻度尺之間距離的標定值組合得到輻照后樣管劃線距離，從而分別計算出5根樣管的輻照生長；

(7)待步驟(6)完成后，將已測量的輻照考驗樣管束提出測量臺架，并按照步驟(3)的標識順時針旋轉(zhuǎn)90°，并做好標識，重復(fù)步驟(3)至步驟(6)，完成測量編號6-9的考驗樣管輻照生長；

(8)待步驟(7)完成后，將已測量的輻照考驗樣管束提出測量臺架，并按照步驟(7)的標識順時針旋轉(zhuǎn)90°，并做好標識，重復(fù)步驟(3)至步驟(6)，完成測量編號10-14的考驗樣管輻照生長；

(9)待步驟(8)完成后，將已測量的輻照考驗樣管束提出測量臺架，并按照步驟(8)的標識順時針旋轉(zhuǎn)90°，并做好標識，重復(fù)步驟(3)至步驟(6)，完成測量編號15-18的考驗樣管輻照生長，至此完成所有的樣管輻照生產(chǎn)測量。

實施例2：

如圖1至圖5所示，本發(fā)明還有另一種功能，作為樣管束拆卸的工裝，其中的引用到的螺母拆卸工具以及樣管抓取工具不屬于本發(fā)明，本實施例相對于實施例1增加了回彈裝置，回彈裝置設(shè)置在外套管6中，回彈裝置包括固定架14、雙位置氣缸15、導(dǎo)向銷13以及彈簧裝置12，固定架14安裝在外套管6的卡槽上，雙位置氣缸15設(shè)置在固定架14上，導(dǎo)向銷13與雙位置氣缸15固定，彈簧裝置12設(shè)置在導(dǎo)向銷13頂端，彈簧裝置12和導(dǎo)向銷13插入測量管10中，且能夠在測量管10中沿著測量管10的軸線滑動。樣管束具體拆卸步驟如下：

(1)將安裝臺架安裝在裝載井池壁，如附圖1所示，并通過調(diào)整8組可調(diào)支撐腿，使安裝臺架與池壁緊密貼合，防止晃動；

(2)通過四個吊耳將測量臺架和兩組可拆高清彩色攝像頭組件吊入安裝臺架安裝槽內(nèi)，如附圖1所示；

(3)使用核電廠可燃毒物抓具將輻照樣管束從組件中抓出，移至測量臺架上方，并選擇合適的朝向?qū)⒖扇级疚锏亩ㄎ话舨迦霚y量臺架的抓具定位板中，并做好標識；

(4)操作可燃毒物抓具使用低速檔將輻照樣管束插入測量臺架，直至輻照樣管束完全落入測量裝置，移除可燃毒物抓具；

(5)使用專用工具拆除1-5號樣管上端螺母，樣管掉入測量管10內(nèi)，由于底部彈簧裝置12的緩沖，樣管不受到任何損傷；

(6)使用核電廠可燃毒物抓具將輻照樣管束從測量裝置中抓出；

(7)驅(qū)動雙位置氣缸15將輻照樣管抓頭部分彈出測量管，以便抓?。?/p>

(8)使用樣管抓取工具移除輻照樣管；

(9)重復(fù)步驟三至步驟八完成剩余樣管拆除。

本發(fā)明通過高清彩色攝像頭讀出樣管劃線在有機玻璃刻度尺中的位置，通過圖想法計算出樣管的輻照伸長。本發(fā)明可以在水下準確地測量出高放射性密集管束的單根管的尺寸，其精度可達0.05mm，其適用于在水下對類似于可燃毒物的樣管束進行輻照后樣管長度測量，測量高效、安全、可靠，本發(fā)明可以作為樣管束拆卸工裝，并在測量裝置上附加了回彈裝置以適應(yīng)拆卸后樣管頭部的回彈，為后續(xù)單根樣管的抓取轉(zhuǎn)移提供了便利。

以上所述的具體實施方式，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。