專利名稱:一種基于自感式原理的單級線圈控制棒棒位測量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于反應(yīng)堆測控技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種反應(yīng)堆控制棒的棒位測量傳感器，尤其涉及一種電感式原理的反應(yīng)堆控制棒棒位測量傳感器。
背景技術(shù)：
控制棒及其驅(qū)動機構(gòu)是保證反應(yīng)堆安全運行的重要裝置。正常工況下，通過調(diào)節(jié)控制棒棒位，可以實現(xiàn)反應(yīng)堆的正常啟動與停閉，使反應(yīng)堆在給定的功率水平運行或進行反應(yīng)堆功率調(diào)節(jié)；在事故工況下，通過快速插入控制棒來降低堆芯反應(yīng)性，從而實現(xiàn)緊急停堆。棒位測量系統(tǒng)是該裝置中最重要的系統(tǒng)之一，其可靠性與安全性關(guān)系到整個反應(yīng)堆的正常運行與安全。
目前在大多數(shù)反應(yīng)堆中使用反應(yīng)堆控制棒棒位測量傳感器主要包括角度式，超聲式，電渦流式和電感式等幾種。
角度式的控制棒棒位測量傳感器根據(jù)測量自整角機的角度信號轉(zhuǎn)換為棒位信號，超聲式的控制棒棒位測量傳感器根據(jù)測量超聲回波信號的延時得到棒位信號，電渦流式的控制棒棒位測量測量傳感器將控制棒的垂直運動轉(zhuǎn)換為水平方向運動后使用電渦流傳感器測量距離轉(zhuǎn)換為棒位信號，以上傳感器或者需要比較復雜的機械結(jié)構(gòu)，或者不能使用于某些特殊的堆型，使用受到一定限制。
電感式的控制棒棒位傳感器利用測量于控制棒相連的測量芯棒引起線圈電感變化直接得到控制棒位置，不需要復雜的運動部件，可以適應(yīng)各種堆型的需要。目前已有的電感式傳感器是將由導磁材料組成的測量芯棒連接在控制棒一端并與控制棒同步運動；測量芯棒在一根空心孔道內(nèi)部運動，初級激勵線圈和測量次級線圈套裝在空心孔道外部，當測量芯棒在線圈內(nèi)部運動時，改變電感線圈的磁感應(yīng)強度使測量次級線圈輸出信號幅度發(fā)生變化。如中國專利85108640-“數(shù)字式棒位探測系統(tǒng)”介紹的電感式棒位測量傳感器。這種棒位測量方法存在的問題是傳感器引線較多，連接復雜。雖然在本申請人1992年6月4日申請的中國專利92103620.5-“自編碼數(shù)字式棒位測量系統(tǒng)”和1995年10月6日申請的中國專利95116462.9-“地址碼反應(yīng)堆控制棒棒位測量系統(tǒng)”中對于電感式棒位測量傳感器線圈結(jié)構(gòu)進行了改進。仍然存在以下問題1、體積較大；2、由于使用一個獨立的初級激勵線圈，線圈功率較大，一旦線圈發(fā)生損傷，測量系統(tǒng)完全失效。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有電感式棒位測量傳感器中體積較大，初級激勵線圈損傷會導致傳感器整體失效的問題，本發(fā)明提供了一種基于自感式原理的單級線圈控制棒棒位測量傳感器，采用測量自感測量線圈自感電壓變化原理工作，激勵線圈與測量線圈合二為一，具體包括一根由導磁材料與不導磁材料間隔排列組成的測量芯棒、一組用于位置測量的自感測量線圈、產(chǎn)生各自感測量線圈所用激勵信號的發(fā)生電路和放大電路，以及用于測量自感測量線圈的自感電壓的自感電壓測量電路；所述測量芯棒在所述自感測量線圈內(nèi)部運動；各自感測量線圈各自獨立，相互之間沒有信號連接或者作用，分別對應(yīng)獨立的激勵信號發(fā)生電路、激勵信號放大電路和自感電壓測量電路。
所述測量芯棒在自感測量線圈中移動造成各個自感測量線圈自感電壓變化，各自感測量線圈對應(yīng)的自感電壓測量電路輸出信號的組合可以用來判斷得到測量芯棒及與其相連的控制棒位置。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果由于本發(fā)明的棒位測量系統(tǒng)中使用了利用自感原理工作的電感式傳感器進行控制棒棒位測量，去除了體積較大的初級激勵線圈，因而使得整個測量系統(tǒng)的體積大為減小。由于各個電感式傳感器的獨立性，某一個傳感器損傷后不影響其它傳感器工作，在一定的條件下可以保證維持傳感器輸出正確的棒位信號。每個線圈獨立激勵，可以使用較小的功率進行工作，從而減小了導線安裝難度。與其它形式的電感式傳感器相比，引線較少。



圖1是本發(fā)明所述的單級線圈控制棒棒位測量傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明所述單級線圈控制棒棒位測量傳感器的一個實施例的示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
本發(fā)明所提供的一種基于自感式原理的單級線圈控制棒棒位測量傳感器，采用測量自感測量線圈自感電壓變化原理工作，激勵線圈與測量線圈合二為一，如圖1所示，包括一根由導磁材料與不導磁材料間隔排列組成的測量芯棒3、一組用于位置測量的自感測量線圈2、產(chǎn)生各自感測量線圈所用激勵信號的發(fā)生電路4和放大電路5，以及用于測量自感測量線圈的自感電壓的自感電壓測量電路6；測量芯棒3在所述自感測量線圈內(nèi)部運動。圖1中僅畫出了一個自感測量線圈所用的輔助電路(也就是，激勵信號放大電路4、激勵信號發(fā)生電路5和自感電壓測量電路6)，實際使用中每個自感測量線圈2各自獨立，相互之間沒有信號連接或者作用，分別使用一套相同結(jié)構(gòu)的輔助電路(也就是，激勵信號放大電路4、激勵信號發(fā)生電路5和自感電壓測量電路6)。
圖2顯示了本發(fā)明的一個具體實施例的示意圖。在該實施例中，棒位測量傳感器共使用三個等間隔布置的自感測量線圈2，自感測量線圈2的間隔為2倍控制棒步距，測量芯棒3是由三段導磁及非導磁材料組成的，其兩端布置的是非導磁材料部分，中間布置的是導磁材料部分，三段材料等長，且均為3倍控制棒步距。
在實施例中，激勵信號發(fā)生電路4采用由OP07型運算放大器組成的單諧振蕩器形式的電路，產(chǎn)生固定頻率的交流信號；激勵信號放大電路5采用由9013型和9012型晶體管組成的OTL互補對稱功率放大電路，實現(xiàn)交流激勵信號功率放大；自感電壓測量電路采用AM-T-ACU5型交流信號幅度測量模塊。
上述實施例中的舉例僅是說明性的，而非限制性的，在實際使用中根據(jù)具體的使用要求，自感測量線圈的個數(shù)和位置可以自由調(diào)節(jié)，測量芯棒的材料段數(shù)及布置方式可根據(jù)線圈布置做相應(yīng)的修改，輔助電路也可以根據(jù)需要更換具有相同功能的其它形式電路。
本發(fā)明所述的單級線圈控制棒棒位測量傳感器的工作原理如下與控制棒1連接的測量芯棒3與控制棒1同步自下向上移動，測量芯棒3在自感測量線圈2A、自感測量線圈2B和自感測量線圈2C內(nèi)部運動。
激勵信號發(fā)生電路4產(chǎn)生的固定頻率的交流信號經(jīng)過激勵信號放大電路5放大后的交流信號接入自感測量線圈2，自感電壓測量電路6的兩個自感電壓輸入接頭并聯(lián)在自感測量線圈2的兩個接頭處，測量到的自感電壓由自感電壓測量電路6轉(zhuǎn)換為一個與自感電壓幅度具有線性變化關(guān)系的直流輸出信號輸出。
當測量芯棒3的導磁材料部分進入自感測量線圈2內(nèi)部時，由于材料磁導率較非導磁材料部分大，在自感測量線圈2上感應(yīng)得到一個較大的自感電壓值，自感電壓測量電路6輸出信號U；而當測量芯棒3的非導磁材料部分進入自感測量線圈2內(nèi)部時，由于材料磁導率較導磁材料部分小，在自感測量線圈2上感應(yīng)得到一個明顯小于U的自感電壓值，自感電壓測量電路6輸出信號V。
則當測量芯棒3與控制棒1共同由自感測量線圈下方向上方運動時，三個自感測量線圈上在控制棒每一步運動后自感電壓測量電路輸出信號變化如表1。由表中數(shù)據(jù)，控制棒運動各步對應(yīng)的自感測量線圈2A、自感測量線圈2B和自感測量線圈2C的輸出信號組合形式唯一，各步對應(yīng)輸出信號組合沒有重復，可以用來表示控制棒運動步數(shù)，即控制棒位置。由此，測量傳感器三個輸出信號組合情況即可以得到控制棒的位置。
表1


權(quán)利要求
1.一種基于自感式原理的單級線圈控制棒棒位測量傳感器，其特征在于所述棒位測量傳感器采用測量自感測量線圈自感電壓變化原理工作，激勵線圈與測量線圈合二為一，具體包括一根由導磁材料與不導磁材料間隔排列組成的測量芯棒、一組用于位置測量的自感測量線圈、產(chǎn)生各自感測量線圈所用激勵信號的發(fā)生電路和放大電路，以及用于測量自感測量線圈的自感電壓的自感電壓測量電路；所述測量芯棒在所述自感測量線圈內(nèi)部運動；各自感測量線圈各自獨立，相互之間沒有信號連接或者作用，分別對應(yīng)獨立的激勵信號發(fā)生電路、激勵信號放大電路和自感電壓測量電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的基于自感式原理的單級線圈控制棒棒位測量傳感器，其特征在于所述各自感測量線圈等間隔布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的基于自感式原理的單級線圈控制棒棒位測量傳感器，其特征在于所述激勵信號發(fā)生電路采用單諧振蕩器形式的電路，產(chǎn)生固定頻率的波形信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的基于自感式原理的單級線圈控制棒棒位測量傳感器，其特征在于所述的激勵信號放大電路采用互補對稱形式的功率放大器電路，實現(xiàn)交流激勵信號功率放大。
專利摘要
一種基于自感式原理的單級線圈控制棒棒位測量傳感器，屬于反應(yīng)堆測控技術(shù)領(lǐng)域：
。為解決現(xiàn)有電感式控制棒棒位測量傳感器體積大，容錯性能較低，抗干擾能力較低的問題，本發(fā)明公開了一種基于自感式原理的單級線圈控制棒棒位測量傳感器，包括一根由導磁材料與不導磁材料間隔排列組成的測量芯棒、一組用于位置測量的自感測量線圈、產(chǎn)生各自感測量線圈所用激勵信號的發(fā)生電路和放大電路，以及用于測量自感測量線圈的自感電壓的自感電壓測量電路；各自感測量線圈各自獨立，相互之間沒有信號連接或者作用。本發(fā)明體積小，安裝維護簡單，運行穩(wěn)定，為反應(yīng)堆的控制與安全運行提供了保障。
文檔編號G21C17/10GKCN1808630SQ200510011226
公開日2006年7月26日 申請日期2005年1月21日
發(fā)明者張佑杰, 李勝強, 李德重, 楊念祖, 劉志勇, 楊星團 申請人:清華大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan