專利名稱:渦流水隙測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種無損檢測儀器，具體應(yīng)用于核反應(yīng)堆用燃料元件之間的間隙測量 的水隙測量儀。
背景技術(shù)：
核燃料組件是由單管套裝或單板燃料元件機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，帶走核反應(yīng)產(chǎn) 生的熱量，通常稱為水隙。如果水隙過于狹小，就會嚴(yán)重影響水的通過，致使元件溫度升高 而燒壞，同時水隙不均勻，高壓高速水流會使相鄰元件產(chǎn)生較大的壓力差，影響組件的結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定性。常規(guī)測量器具、儀器不能深入到細(xì)長的燃料元件內(nèi)部測量水隙，另外常規(guī)的測量儀 在強電離輻射場內(nèi)不能正常工作，不適用于核反應(yīng)堆內(nèi)在線測量和出堆后乏燃料元件測量 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水隙中，測量水隙寬度的渦流水隙測量 儀。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種渦流水隙測量儀，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；下簧片上裝有一個檢測線圈；檢測線圈兩端接入一個能夠為檢測線圈 提供交流電并能測量檢測線圈電阻的檢測電路中。
上述技術(shù)方案所述的檢測電路包括一個交流電源；檢測線圈L2與一個平衡線圈 Ll串聯(lián)后并聯(lián)在交流電源上；兩個平衡電阻Rl，R2串聯(lián)后并聯(lián)在交流電源兩端；檢測電路 的交流電源兩端并聯(lián)有一個滑線變阻器W1，滑線變阻器Wl的滑動端連接在結(jié)點B上；平衡 線圈Ll兩端并聯(lián)有可調(diào)電阻W2 ；檢測線圈L2兩端也并聯(lián)有可調(diào)電阻W3 ；在檢測線圈L2與 平衡線圈Ll間的串聯(lián)結(jié)點A和兩個平衡電阻Rl，R2間的串聯(lián)結(jié)點B上連接有一個電壓表。
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)方案所述的檢測線圈是通過雙芯屏蔽線與檢測電路相連的；雙芯屏蔽線 的雙芯線分別接檢測線圈的兩個端頭；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)方案所述的檢測線圈是通過雙芯屏蔽線與檢測電路相連的；雙芯屏蔽線 的雙芯線分別接檢測線圈的兩個端頭；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)點在于1.上簧片和下簧片及其支撐連桿能夠深入水隙中，測量方 便；2.，利用可調(diào)電阻構(gòu)成的橋式檢測電路，將對檢測線圈電阻的測量轉(zhuǎn)化為電橋電壓的測 量，測量精度更高；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械強度，提高了使用壽命，也提高了檢測結(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，檢測線圈的驅(qū)動電流只經(jīng)過雙芯線， 屏蔽層中沒有電流流過，這樣在有干擾時，干擾信號在屏蔽層上產(chǎn)生的干擾信號直接倒入 機殼接地，不會與檢測信號疊加，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量儀的結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明所示的渦流水隙測量儀的測量過程示意圖；
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)明實施例二提供的測量電路示意圖；
圖6為本發(fā)明實施例三提供的測量電橋電路示意圖；
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
具體實施方式
實施例一
如圖1所示的一種渦流水隙測量儀，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)有一個檢測線圈L2， 檢測線圈L2兩端通過雙芯屏蔽線5接在插頭6上，檢測線圈L2由細(xì)徑高強度漆包線密繞 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 測線圈L2兩個端頭；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穿過連桿4連接到一個插頭6上，插頭6插接入檢測電路中。
上述檢測電路比如可以是串接有精密電流表的交流電源，檢測線圈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，利用電流的大小就可以實現(xiàn)對線圈電 阻的測量，這對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。
其工作原理在于通以交變電流的線圈，會在線圈周圍產(chǎn)生交變磁場，當(dāng)它靠近金 屬導(dǎo)體時，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，它和原線圈產(chǎn)生的原磁場相互作用，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。
上述渦流測量儀的上簧片2和下簧片3組成一個封閉的回路；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，檢測線圈L2阻抗越大；水隙越大，檢測線圈L2阻抗越小。
4[0025]將上述渦流測量儀利用具有固定水隙的標(biāo)準(zhǔn)試塊進(jìn)行標(biāo)定后，水隙與檢測線圈L2 的電阻或者是檢測電路的電流大小關(guān)系就唯一對應(yīng)了。水隙大小與檢測線圈L2的阻值大 致成反比關(guān)系，因而標(biāo)定過程也是比較容易的。
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之間形成了一個環(huán)形空腔11，標(biāo)定時，將連桿4連同上簧 片2、下簧片3伸入環(huán)形空腔11中，即可得到一個間隙與電阻(或者電流、電壓)的對應(yīng)關(guān) 系，通過利用不同間隙的試塊可以完成標(biāo)定過程。
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下部內(nèi) 凹，形成了一個平板型空腔14，同樣也可以用于上述的渦流水隙測量儀的標(biāo)定。
由于水隙不同時，上簧片2、下簧片3間距變化引起的檢測線圈L2阻抗變化較小， 直接測量電流時，對電流表的要求較高，標(biāo)定的精度較差，為此，提供如下的實施例二。
實施例二
實施例二與實施例一的上簧片2、下簧片3、連桿4、檢測線圈L2、雙芯屏蔽線5、插 頭6結(jié)構(gòu)完全相同，所不同的是檢測電路。
實施例二中檢測電路如圖5所示，檢測線圈L2與一個限流電阻R串聯(lián)后并聯(lián)在交 流電源15上；在檢測線圈L2兩端連接有一個電壓表16，
電壓表16也可以替換為高靈敏度的示波器，以測量電壓信號。
上述電路形成一個電壓檢測電路，把檢測線圈L2的阻值檢測轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的線圈 兩點間電壓的測量，檢測線圈L2的阻值的微小變化會引起線圈兩端間電壓的較大變化，測 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)用該渦流水隙測量儀測 量水隙。
由于水隙值大小變化引起檢測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 為檢測線圈 L2 的阻值。
實施例三
實施例三與實施例一、實施例二的上簧片2、下簧片3、連桿4、檢測線圈L2、雙芯屏 蔽線5、插頭6結(jié)構(gòu)完全相同，所不同的是檢測電路。
實施例三中檢測電路如圖6所示，檢測線圈L2與一個平衡線圈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；在檢測線圈L2與平衡線 圈Ll間的串聯(lián)結(jié)點A和兩個平衡電阻Rl、R2間的串聯(lián)結(jié)點B上連接有一個電壓表16 ；滑 線變阻器Wl的線圈兩端連接在交流電源15兩端，滑動端連接在結(jié)點B上；平衡線圈Ll兩 端并聯(lián)有可調(diào)電阻W2 ；檢測線圈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)用該渦流水隙測量儀 測量水隙。
此檢測電路的等效電路圖如圖7所示，它與實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，檢測線圈L2的等效電阻為R4'；通過調(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)行測量時R1、R2、R3'值固定不動，由于水 隙值大小變化引起檢測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兩點間電壓越大。A、 B兩點間電壓滿足下列公式
U = U0[R1/(R1+R2)-R3' /(R3' +R4')]
利用本實施例的優(yōu)點在于電橋平衡調(diào)節(jié)比較簡單，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
1.一種渦流水隙測量儀，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( 上裝有一個檢測線圈 (L2)；檢測線圈(L2)兩端接入一個能夠為檢測線圈(L2)提供交流電并能測量檢測線圈 (L2)電阻的檢測電路中。
2.如權(quán)利要求
1所述的一種渦流水隙測量儀，其特征在于所述的檢測電路包括一個 交流電源(15)；檢測線圈(L2)與一個平衡線圈(Li)串聯(lián)后并聯(lián)在交流電源(15)上；兩個 平衡電阻(R1，R2)串聯(lián)后并聯(lián)在交流電源(15)兩端；檢測電路的交流電源(15)兩端并聯(lián) 有一個滑線變阻器(Wl)，滑線變阻器(Wl)的滑動端連接在串聯(lián)結(jié)點A上；平衡線圈(Li)兩 端并聯(lián)有第一可調(diào)電阻(W2)；檢測線圈(L2)兩端也并聯(lián)有第二可調(diào)電阻(W3)；在檢測線 圈(L2)與平衡線圈(Li)間的串聯(lián)結(jié)點A和兩個平衡電阻(R1，R2)間的串聯(lián)結(jié)點B上連接 有一個電壓表(16)。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的一種渦流水隙測量儀，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量儀，其特征在于所述的檢測線圈(1) 是通過雙芯屏蔽線(5)與檢測電路相連的；雙芯屏蔽線(5)的雙芯線分別接檢測線圈(1) 的兩個端頭；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量儀，其特征在于所述的檢測線圈(1)是通 過雙芯屏蔽線(5)與檢測電路相連的；雙芯屏蔽線(5)的雙芯線分別接檢測線圈(1)的兩 個端頭；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)明屬于一種無損檢測儀器，具體公開了一種應(yīng)用于核反應(yīng)堆用燃料元件之間的間隙測量的水隙測量儀，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；下簧片上裝有一個檢測線圈；檢測線圈兩端接入一個能夠為檢測線圈提供交流電并能測量檢測線圈電阻的檢測電路中。本發(fā)明的優(yōu)點在于1.上簧片和下簧片及其支撐連桿能夠深入水隙中，測量方便；2.通過橋式檢測電路，將對檢測線圈電阻的測量轉(zhuǎn)化為電橋電壓的測量，測量精度更高。
文檔編號G21C17/00GKCN101465168 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 200710302050
公開日2011年6月22日 申請日期2007年12月21日
發(fā)明者王玉嶺, 王默宇, 鄭有恒 申請人: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),