一种导线矩阵液态金属泄漏检测及定位方法与流程

本发明属于液态金属泄漏检测技术领域，具体涉及一种导线矩阵液态金属泄漏检测及定位方法。

背景技术：

液态金属钠、铅锂、铅铋等，由于具有良好的中子学性能、抗辐照性能和传热性能，已被广泛的作为核能领域冷却剂材料。用于快中子反应堆的冷却剂液态金属(钠、铅铋等)熔点约在80℃～150℃，其正常运行温度范围为200℃～600℃。同时，液态金属锂、铅锂等由于其良好的传热特性和氚增值特性，在未来先进核聚变反应堆研究中被优选为反应堆中的冷却剂材料和氚增值材料。为了将液态金属铅锂等应用于未来的聚变堆，需进行一系列关键技术研究，目前国内外很多国家已经建造或正在建造液态金属回路。

回路中管道焊缝或其它部位会由于外力破坏、设计不合理、安装质量及检测验收不合格等原因造成泄漏。由于泄漏发生的时间和位置不确定性，为了将泄漏事故带来的损失降到最低，需要对焊缝处及易泄漏处进行在线泄漏监测。专利CN103018780A公开了一种探针式高频响液态金属泄漏检测装置。该专利检测方法存在如下缺点：

1.该专利所发明探针放于泄漏点，但泄漏点因腐蚀和管道制作工艺一般是无法明确判定的，所以应用范围具有局限性。

2.如探测管道较粗，且泄漏是远离探针的微小泄漏，发明中所依靠的重力检测将是一个很漫长的过程。

3.该发明探针可进行多点集成，其每个测量点均需处理器有对应的端口进行测量，如测量点数较多时需要占用大量的CPU硬件IO资源或额外增加硬件资源。

4.如果区域有不规则焊缝，如要快速探测泄漏，其发明探针布置将会很繁琐。

本发明针对上述专利的问题，提出了一种使用灵活、成本低廉、检测及定位精准的基于导线矩阵的液态金属泄漏检测及定位方法。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题：针对液态金属泄漏发生的时间和位置的不确定性，及被检测焊缝的不规则性，提出了一种基于导线矩阵的液态金属泄漏在线检测及定位方法。

本发明采用的技术方案为：一种导线矩阵液态金属泄漏检测及定位方法，该方法使用导线矩阵进行泄漏检测，导线矩阵包括若干纵向导线和若干横向导线，其中若干纵向导线和若干横向导线交叉分布在焊缝处或需要监测泄漏处，纵向导线和横向导线交叉处有陶瓷装置进行隔离，导线矩阵通过接线端口与处理模块连接；该方法步骤如下：

步骤(1)、处理模块通过接线端口给纵向导线连续输出低电平信号，对横向导线进行电平监测，或者处理模块通过接线端口给横向导线连续输出低电平信号，对纵向导线进行电平监测，如未检测到低电平则表明未发生泄漏，则继续监测；若检测到低电平则表明有泄漏发生，转步骤(2)；

步骤(2)、进行泄漏点定位，处理模块通过接线端口依次给纵向导线输出低电平信号，然后检测横向导线处电平，如检测到相应导线为低电平则表明该导线与输出低电平的导线的交叉点附近发生泄漏；或者处理模块通过接线端口依次给横向导线输出低电平信号，然后检测纵向导线处电平，如检测到相应导线为低电平则表明该导线与输出低电平的导线的交叉点附近发生泄漏。

其中，所述若干纵向导线和若干横向导线，其走向在布置时根据实际情况进行，纵向导线和横向导线数量根据具体应用进行增减，以提高测量灵活性和灵敏度。

其中，所述的处理模块，它由中央处理器模块、通信接口、隔离电路、电源转换电路、供电接口、指示灯电路和蜂鸣器电路组成；所述中央处理器模块与通信接口、蜂鸣器电路、指示灯电路和隔离电路连接，负责对蜂鸣器电路和指示灯电路进行控制，负责对导线矩阵进行控制与检测，所述中央处理器模块还负责与外部设备的通信；所述通信接口与中央处理器连接，作为接口部件可使外部设备与中央处理器模块双向通信；所述隔离电路作为隔离单元使中央处理器与接线端口隔离连接，隔离电路采用电磁隔离芯片进行隔离，其逻辑输出高电平不高于5V；所述蜂鸣器电路和指示灯电路分别与中央处理器模块连接，利用声、光方式提供泄漏警示作用；所述供电接口可与市电连接，通过电源转换电路进行电压转换为中央处理器模块、通信接口、隔离电路、电源转换电路、供电接口、指示灯电路和蜂鸣器电路提供工作电压。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)、本发明可用于大范围泄漏检测及定位，灵活性强，不受空间限制；

(2)、对于多泄漏点监测，本发明可以大幅度降低硬件成本。

附图说明

图1为基于导线矩阵的液态金属泄漏检测及定位方法框图；

图2为特殊焊缝的泄漏检测导线矩阵布置图，其中，图2(a)为导线矩阵布置应用图，图2(b)为导线矩阵的布置形状；

图3为泄漏点检测示意图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。

如图1所示，一种液态金属泄漏检测及定位方法，其中纵向导线3、4、5和横向导线7、8、9交叉分布在焊缝处或需要监测泄漏处6，纵向和横向导线交叉处有陶瓷装置进行隔离，导线矩阵通过接线端口2与处理模块1连接；处理模块1通过接线端口2给纵向(或横向)导线连续输出低电平信号，对横向(或纵向)导线进行电平监测，如未检测到低电平则表明未发生泄漏，若检测到低电平则表明有泄漏发生，然后进行泄漏点定位，处理模块1通过端口2依次给纵向(或横向)导线3、4、5输出低电平信号，然后检测横向(或纵向)导线7、8、9处电平，如检测到相应导线为低电平则表明该导线与输出低电平的导线的交叉点附近发生泄漏。所述纵向和横向导线，其走向在布置时根据实际情况进行，导线数量根据具体应用进行增减，以提高测量灵活性和灵敏度。所述的处理模块1，它由中央处理器模块、通信接口、隔离电路、电源转换电路、供电接口、指示灯电路和蜂鸣器电路组成；所述中中央处理器模块负责对导线矩阵进行控制与检测和与外部设备的通信；所述隔离电路采用电磁隔离芯片进行隔离，其逻辑输出高电平不高于5V；所述蜂鸣器电路和指示灯电路提供是否泄漏和警示作用。

如图2所示是针对一种特殊焊缝的泄漏检测导线矩阵布置图，图2(a)是导线矩阵布置于实际需要检测泄漏区域的实际应用图，图2(b)是导线矩阵的布置形状。其中导线可选取直径1mm的铜线作为导线，导线距离所测区域高度最低距离3mm，最高距离5mm，导线间间距可根据实际情况进行布置。

如图3所示，如果泄漏点出现在图中位置11处，则无论泄露方向如何，都将首先在导线矩阵4、5和9、10交叉点处被测出。假设导线5与导线10处先测出，则一种工作检测流程可为导线8、9、10输出低电平，处理模块检测到导线5处低电平信号，处理模块处理器可判定有泄漏发生。接下来处理器进行泄漏点定位，依次给导线8、9、10输出低电平，仅有导线10输出低电平时才能再次检测到导线5处于低电平状态，所以可判定泄漏发生在导线5和10交叉点附近。通过将导线密集分布可以提高泄漏点定位精度。