本發(fā)明涉及核電站燃料組件檢測技術(shù)，具體是水下抗輻照激光測量設(shè)備。

背景技術(shù)：
壓水堆核電站的堆芯包括燃料組件、控制棒組件及其它相關(guān)組件，其中，燃料組件是堆芯最重要的組件之一，其包括燃料棒、下管座、上管座、控制棒及定位格架。壓水堆燃料組件在加深燃耗運(yùn)行中，其會發(fā)生“S”型或香蕉型變形，嚴(yán)重的變形會導(dǎo)致控制棒無法抽拔，直接影響核安全。因此，在壓水堆核電站換料檢修過程中，需要對運(yùn)行一段時(shí)間后的燃料組件中燃料棒直徑、燃料棒之間的間隙進(jìn)行檢測。由于輻照后燃料組件具有很強(qiáng)的放射性，須存放在含硼酸的深水中，目前對燃料棒直徑、燃料棒之間的間隙進(jìn)行檢測時(shí)受測量設(shè)備的限制，無法近距離測量，這導(dǎo)致測量的精度較低，不能為反應(yīng)堆的安全運(yùn)行提供有效保障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種水下抗輻照激光測量設(shè)備，其應(yīng)用時(shí)設(shè)于含硼酸的深水中對燃料棒直徑、燃料棒之間的間隙進(jìn)行測量，能提升測量精度，進(jìn)而能為反應(yīng)堆的安全運(yùn)行提供保障。本發(fā)明解決上述問題主要通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：水下抗輻照激光測量設(shè)備，包括兩個(gè)密封箱體、設(shè)于兩個(gè)密封箱體內(nèi)的抗輻照屏蔽層、以及分別設(shè)于兩個(gè)密封箱體內(nèi)的激光發(fā)射組件和激光接收組件，兩個(gè)密封箱體均一側(cè)設(shè)有開口，且兩者開口處均連接有封閉開口的抗輻照玻璃板；所述激光發(fā)射組件和激光接收組件均包括反射鏡，兩者的反射鏡均傾斜設(shè)置且遠(yuǎn)離密封箱體的開口側(cè)；所述激光發(fā)射組件還包括激光器、激光發(fā)射鏡頭及傾斜設(shè)置的兩面鏡，所述兩面鏡、激光器及激光發(fā)射鏡頭均靠近密封箱體開口側(cè)設(shè)置，激光發(fā)射鏡頭正對抗輻照玻璃板，兩面鏡的同一鏡面同時(shí)面對激光發(fā)射組件中反射鏡的鏡面和激光器，激光發(fā)射組件中反射鏡的鏡面同時(shí)面對兩面鏡的鏡面和激光發(fā)射鏡頭；所述激光接收組件還包括光電轉(zhuǎn)換器和激光接收鏡頭，所述光電轉(zhuǎn)換器和激光接收鏡頭均靠近密封箱體開口側(cè)設(shè)置，激光接收鏡頭正對抗輻照玻璃板，激光接收組件中反射鏡的鏡面同時(shí)面對光電轉(zhuǎn)換器和激光接收鏡頭。本發(fā)明應(yīng)用時(shí)不局限于在水下對燃料棒直徑、燃料棒之間的間隙進(jìn)行測量，還可以在水下對輻照后的控制棒組件及相關(guān)組件的棒外徑及間隙進(jìn)行測量。本發(fā)明用于檢測燃料組件中燃料棒直徑、燃料棒之間的間隙時(shí)，使兩面鏡旋轉(zhuǎn)，激光器發(fā)射的激光束投射到旋轉(zhuǎn)的兩面鏡上，經(jīng)激光發(fā)射組件的反射鏡反射后依次經(jīng)過激光發(fā)射鏡頭、抗輻照玻璃板及激光接收鏡頭，再經(jīng)過激光接收組件的反射鏡由光電轉(zhuǎn)換器接收。本發(fā)明通過測量由掃描的激光束造成的高電平和低電平區(qū)域之間的計(jì)時(shí)差別達(dá)到測量被測物體外徑和物體間隙的目的，其中，具體測量過程為由兩面鏡的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生激光束在兩面透鏡之間形成掃描場，當(dāng)激光束以速度v在時(shí)間Δt1內(nèi)掃過被測物體時(shí)，光電接收器接收黑暗區(qū)信號為低電平；在時(shí)間Δt2內(nèi)掃過被測物體之間間隙時(shí)，光電接收器接收明亮區(qū)信號為高電平。顯然，被測物寬度D=v×Δt1，被測物間隙d=v×Δt2。通過測出時(shí)間Δt1和Δt2，即可求出寬度D和間隙d。進(jìn)一步的，所述激光發(fā)射組件和激光接收組件的數(shù)量均為兩個(gè)，兩個(gè)激光發(fā)射組件設(shè)于同一密封箱體內(nèi)，兩個(gè)激光發(fā)射組件水平高度相同且在縱向上間隔一定距離設(shè)置；兩個(gè)激光接收組件設(shè)于同一密封箱體內(nèi)，兩個(gè)激光接收組件水平高度相同且在縱向上間隔一定距離設(shè)置。進(jìn)一步的，所述激光發(fā)射鏡頭和激光接收鏡頭均采用含鈰玻璃材料制成，所述抗輻照屏蔽層采用鉛制成。其中，激光發(fā)射鏡頭和激光接收鏡頭采用含鈰玻璃材料制成，能解決光學(xué)鏡頭組在強(qiáng)輻射環(huán)境中變色問題，保證了本發(fā)明在惡劣強(qiáng)輻射環(huán)境中的使用壽命。進(jìn)一步的，所述密封箱體內(nèi)設(shè)有水下電源主板，所述水下電源主板通過通信電纜同時(shí)為激光發(fā)射組件和激光接收組件供電。進(jìn)一步的，所述密封箱體連接有防水接頭組件，所述防水接頭組件包括管狀的防水接座和管狀的防水接頭，所述防水接座與密封箱體的側(cè)壁連接且接通密封箱體內(nèi)部與外界，所述防水接頭一端套設(shè)在防水接座上，所述密封箱體和防水接頭兩者與防水接座之間均設(shè)置有密封墊圈。其中，防水接頭組件供通訊電纜穿過。進(jìn)一步的，所述檢漏管一端與兩個(gè)密封箱體中容置激光發(fā)射組件的密封箱體連接且接通外界與該密封箱體內(nèi)部，其另一端連接有封頭；所述檢漏管與封頭之間設(shè)置有密封墊圈。本發(fā)明的檢漏管為箱體密封檢查使用的水壓、氦檢漏二合一的檢漏管，能解決工程應(yīng)用中設(shè)備的密封性檢查難題。進(jìn)一步的，水下抗輻照激光測量設(shè)備，還包括控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括水上控制箱、水下處理電路板及上位機(jī)，所述水上控制箱包括控制器及與控制器連接的顯示器和鍵盤板，控制器與上位機(jī)連接；所述水下處理電路板設(shè)于容置激光接收組件的密封箱體內(nèi)，水下處理電路板包括順次連接的信號放大電路、檢波電路、波形處理電路、數(shù)字信號處理電路，所述處理器通過通訊電纜與水上控制箱的控制器連接，所述信號放大電路與光電轉(zhuǎn)換器連接，信號放大電路上設(shè)置有數(shù)字電位器。本發(fā)明應(yīng)用時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器對激光信號進(jìn)行接收后將接收的信號轉(zhuǎn)換成高低電平的電壓信號，測量信號依次通過信號放大電路放大、檢波電路濾波及波形處理電路整形，處理后的信號傳輸至高速數(shù)字信號處理電路完成測量信號從模擬信號到數(shù)字信號轉(zhuǎn)換，通過處理器對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、校正、轉(zhuǎn)換、參數(shù)處理、通訊解碼軟件算法處理，再將測量信號傳輸至水上控制箱的控制器。其中，顯示器用于顯示測量數(shù)據(jù)，鍵盤板用于對水下激光信號增益等參數(shù)進(jìn)行修正，如此，在水上可完成本發(fā)明測量的設(shè)定。本發(fā)明的上位機(jī)通過水上控制箱讀取測量結(jié)果，在正常通訊情況下水上控制箱會定時(shí)的向水下測量系統(tǒng)請求測量結(jié)果，而上位機(jī)則處于監(jiān)聽狀態(tài)，當(dāng)上位機(jī)監(jiān)聽到水下返傳數(shù)據(jù)后即可將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。進(jìn)一步的，所述處理器和控制器均采用STM32系列的ARM處理器，數(shù)字信號處理電路采用EPM1270芯片。其中，處理器和控制器均采用STM32系列的ARM處理器，能提升測量數(shù)據(jù)處理功能，降低本發(fā)明的發(fā)熱量。進(jìn)一步的，所述處理器和控制器均連接有磁隔離的485通訊芯片，所述處理器與控制器通過兩端分別連接在兩者磁隔離的485通訊芯片上的通訊電纜連接。如此，本發(fā)明應(yīng)用時(shí)采用RS485總線通訊，能提升傳輸效率和穩(wěn)定性，保證通訊的可靠性和抗干擾性。進(jìn)一步的，所述水下處理電路板設(shè)置在同一PCB板上，該P(yáng)CB板具有四層PCB。本發(fā)明采用四層PCB電路板設(shè)計(jì)，能提高電路抗干擾性，同時(shí)也便于PCB布線和布局。綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：（1）本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡單，便于實(shí)現(xiàn)，成本低，本發(fā)明應(yīng)用時(shí)在高輻照劑量的10m水深環(huán)境下，密封箱體能保證本發(fā)明水下部位的密封性能，本發(fā)明對先進(jìn)壓水堆核電站輻照后燃料組件進(jìn)行檢測，能夠?qū)椪蘸笕剂辖M件的燃料棒的腫脹、燃料棒之間的間隙進(jìn)行檢查，為反應(yīng)堆的安全運(yùn)行提供了保障。（2）本發(fā)明還包括控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括水上控制箱、水下處理電路板及上位機(jī)，水上控制箱包括控制器及與控制器連接的顯示器和鍵盤板，水下處理電路板包括順次連接的信號放大電路、檢波電路、波形處理電路、數(shù)字信號處理器及處理電路，信號放大電路上設(shè)置有數(shù)字電位器，本發(fā)明應(yīng)用時(shí)可通過操控水上控制箱或上位機(jī)使數(shù)字電位器調(diào)節(jié)可調(diào)電阻的阻值，在陸上實(shí)現(xiàn)水下激光測量信號增益調(diào)節(jié)，通過控制數(shù)字電位器即可以將大多數(shù)衰減信號補(bǔ)償回來，減少因信號衰減而引起的誤差，能解決不同水質(zhì)造成激光信號衰減而帶來的測量數(shù)據(jù)擾動(dòng)難題，進(jìn)一步提升本發(fā)明的測量精度。（3）本發(fā)明包括兩個(gè)激光發(fā)射組件和兩個(gè)激光接收組件，兩個(gè)激光發(fā)射組件設(shè)于同一密封箱體內(nèi)，兩個(gè)激光接收組件設(shè)于同一密封箱體內(nèi)，如此，能減少連接線，調(diào)試起來更加便捷，本發(fā)明應(yīng)用時(shí)可采用激光雙發(fā)雙收模式，能提高同步采集速率和精度，能提高信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性。（4）本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)鏡頭采用兩面鏡，其能解決激光光斑漂移的問題，能提高信號接收穩(wěn)定性。附圖說明圖1為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例中密封箱體與防水接頭組件的連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例中密封箱體與檢漏管的連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例中控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中附圖標(biāo)記所對應(yīng)的名稱為：1、密封箱體，2、抗輻照屏蔽層，3、抗輻照玻璃板，4、反射鏡，5、激光器，6、激光發(fā)射鏡頭，7、兩面鏡，8、光電轉(zhuǎn)換器，9、激光接收鏡頭，10、防水接座，11、防水接頭，12、檢漏管，13、封頭，14、水下處理電路。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步地的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1：如圖1所示，水下抗輻照激光測量設(shè)備，包括密封箱體1、抗輻照屏蔽層2、激光發(fā)射組件及激光接收組件，其中，密封箱體1采用不銹鋼材料制成，抗輻照屏蔽層2采用鉛制成。本實(shí)施例中密封箱體1的數(shù)量均為兩個(gè)，抗輻照屏蔽層2設(shè)于密封箱體1內(nèi)，兩個(gè)密封箱體1的內(nèi)壁均連接有抗輻照屏蔽層2，激光發(fā)射組件和激光接收組件分別設(shè)于兩個(gè)密封箱體1內(nèi)。本實(shí)施例中兩個(gè)密封箱體1均一側(cè)設(shè)有開口，兩者開口處均連接有封閉開口的抗輻照玻璃板3，抗輻照玻璃板3采用含鈰玻璃材料制成。本實(shí)施例的激光發(fā)射組件和激光接收組件均包括反射鏡4，兩者的反射鏡4均傾斜設(shè)置且遠(yuǎn)離密封箱體1的開口側(cè)。本實(shí)施例的激光發(fā)射組件還包括激光器5、激光發(fā)射鏡頭6及傾斜設(shè)置的兩面鏡7，兩面鏡7、激光器5及激光發(fā)射鏡頭6均靠近密封箱體1開口側(cè)設(shè)置，激光發(fā)射鏡頭6正對抗輻照玻璃板3，兩面鏡7的同一鏡面同時(shí)面對激光發(fā)射組件中反射鏡4的鏡面和激光器5，激光發(fā)射組件中反射鏡4的鏡面同時(shí)面對兩面鏡7的鏡面和激光發(fā)射鏡頭6。本實(shí)施例的激光接收組件還包括光電轉(zhuǎn)換器8和激光接收鏡頭9，光電轉(zhuǎn)換器8和激光接收鏡頭9均靠近密封箱體1開口側(cè)設(shè)置，激光接收鏡頭9正對抗輻照玻璃板3，激光接收組件中反射鏡4的鏡面同時(shí)面對光電轉(zhuǎn)換器8和激光接收鏡頭9。本實(shí)施例的密封箱體1內(nèi)設(shè)有水下電源主板，水下電源主板通過通信電纜同時(shí)為激光發(fā)射組件和激光接收組件供電。本實(shí)施例的密封箱體1經(jīng)過水壓試驗(yàn)證明，能夠承受0.3MPa水壓30min，滿足水下10米水深測量的設(shè)備密封性要求。本實(shí)施例經(jīng)過深水輻照考驗(yàn)和檢測裝置的性能試驗(yàn)檢查，在高劑量率的情況下可以承受16250Gy的累積輻照劑量，可以在10米水深的條件下長時(shí)間工作，測量不確定度在0.05mm，重復(fù)測量精度在0.03mm以內(nèi)，測量范圍1~230mm。本實(shí)施例應(yīng)用時(shí)，燃料組件設(shè)于兩個(gè)密封箱體1之間，兩個(gè)密封箱體1連接有抗輻照屏蔽層2的一側(cè)正對燃料組件。本實(shí)施例在對燃料組件第一個(gè)對面檢測完成后，旋轉(zhuǎn)90°進(jìn)行另外一個(gè)對面測量。實(shí)施例2：本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上做出了如下進(jìn)一步限定：本實(shí)施例中激光發(fā)射組件和激光接收組件的數(shù)量均為兩個(gè)，兩個(gè)激光發(fā)射組件設(shè)于同一密封箱體1內(nèi)，兩個(gè)激光發(fā)射組件水平高度相同且在縱向上間隔一定距離設(shè)置。兩個(gè)激光接收組件設(shè)于同一密封箱體1內(nèi)，兩個(gè)激光接收組件水平高度相同且在縱向上間隔一定距離設(shè)置。本實(shí)施例在具體設(shè)置時(shí)，兩個(gè)激光發(fā)射組件互為鏡像對稱設(shè)置，兩個(gè)激光接收組件互為鏡像對稱設(shè)置。實(shí)施例3：如圖2所示，本實(shí)施例在實(shí)施例1或?qū)嵤├?的基礎(chǔ)上做出了如下進(jìn)一步限定：本實(shí)施例的密封箱體1連接有防水接頭組件，其中，防水接頭組件包括管狀的防水接座10和管狀的防水接頭11，密封箱體1設(shè)置有貫穿其側(cè)壁的螺紋孔，防水接座10一端構(gòu)成有與密封箱體1上螺紋孔匹配的外螺紋，防水接座10的螺紋端嵌入密封箱體1的螺紋孔內(nèi)，且通過螺紋匹配的方式與密封箱體1連接。如此，防水接座10接通密封箱體1內(nèi)部與外界。本實(shí)施例的防水接座10側(cè)壁外凸構(gòu)成有與防水接座10同軸設(shè)置的第一定位凸環(huán)，第一定位凸環(huán)一側(cè)的環(huán)形端面與密封箱體1的外側(cè)壁接觸，為了保證密封箱體1與防水接座10之間的密封性能，第一定位凸環(huán)與密封箱體1的外側(cè)壁之間設(shè)置有密封墊圈。本實(shí)施例的防水接頭11一端套設(shè)在防水接座10未設(shè)置螺紋的一端上，防水接頭11嵌入防水接座10一端的端頭部位外側(cè)壁外凸構(gòu)成有與防水接頭11同軸設(shè)置的第二定位凸環(huán)，第二定位凸環(huán)與第一定位凸環(huán)接觸，且第二定位凸環(huán)與第一定位凸環(huán)之間設(shè)置有密封墊圈。實(shí)施例4：如圖3所示，本實(shí)施例在實(shí)施例1～實(shí)施例3中任意一個(gè)實(shí)施例的基礎(chǔ)上做出了如下進(jìn)一步限定：本實(shí)施例還包括檢漏管12，其中，檢漏管12一端與兩個(gè)密封箱體1中容置激光發(fā)射組件的密封箱體1連接且接通外界與該密封箱體1內(nèi)部，其另一端連接有封頭13。為了保證檢漏管12與封頭13之間的密封性能，本實(shí)施例的檢漏管12與封頭13之間設(shè)置有密封墊圈。本實(shí)施例在對密封箱體1進(jìn)行水壓試驗(yàn)時(shí)，打開檢漏管12的封頭13，通過水壓試驗(yàn)接頭使水壓管與檢漏管12固定，并確保水壓管與水壓試驗(yàn)接頭密封性。本實(shí)施例在進(jìn)行密封箱體1氦檢漏試驗(yàn)過程中，采用吸槍法對密封箱體1進(jìn)行檢查，打開檢漏管12上的封頭13，往密封箱體1內(nèi)通入氦氣，達(dá)到一定濃度時(shí)將檢漏管12的封頭13安裝就位，此時(shí)用吸槍在密封箱體1各密封部位、焊縫處進(jìn)行氦氣泄漏密封性檢查，確保密封箱體1的密封效果。實(shí)施例5：如圖4所示，本實(shí)施例在實(shí)施例1～實(shí)施例4的基礎(chǔ)上做出了如下進(jìn)一步限定：本實(shí)施例還包括控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括水上控制箱、水下處理電路板14及上位機(jī)，其中，上位機(jī)采用計(jì)算機(jī)，水上控制箱包括控制器及與控制器連接的顯示器和鍵盤板，控制器與上位機(jī)連接。水下處理電路板14設(shè)于容置激光接收組件的密封箱體1內(nèi)，水下處理電路板14包括順次連接的信號放大電路、檢波電路、波形處理電路、數(shù)字信號處理電路，處理器通過通訊電纜與水上控制箱的控制器連接，所述信號放大電路與光電轉(zhuǎn)換器8連接，信號放大電路上設(shè)置有數(shù)字電位器。本實(shí)施例的數(shù)字電位器采用耐壓值達(dá)15V的高速數(shù)字電位器，通過SPI或I2C接口可以控制其電阻20K內(nèi)256級可調(diào)，這樣可以更方面的從水上控制箱控制激光接收組件的信號幅度，接收端的信號幅度因?yàn)樗|(zhì)的原因經(jīng)常發(fā)生大幅度的衰減，通過控制數(shù)字電位器即可以實(shí)現(xiàn)對激光檢測信號補(bǔ)償回來，減少信號衰減帶來的測量誤差。本實(shí)施例的處理器和控制器均采用STM32系列的ARM處理器，數(shù)字信號處理電路采用EPM1270芯片。實(shí)施例6：本實(shí)施例在實(shí)施例5的基礎(chǔ)上做出了如下進(jìn)一步限定：本實(shí)施例的處理器和控制器均連接有磁隔離的485通訊芯片，其中，處理器與控制器通過兩端分別連接在兩者磁隔離的485通訊芯片上的通訊電纜連接。實(shí)施例7：本實(shí)施例在實(shí)施例5或?qū)嵤├?的基礎(chǔ)上做出了如下進(jìn)一步限定：本實(shí)施例的水下處理電路板14設(shè)置在同一PCB板上，該P(yáng)CB板具有四層PCB。本實(shí)施例在具體設(shè)置時(shí)，其中兩層PCB分別作為電源和地線層，地線和密封箱體1殼體直接與大地相連接，能進(jìn)一步提升抗干擾效果。如上所述，可較好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。