铅垂线坐标仪的光栅校准设备的制作方法

本实用新型是关于核发电设备领域，特别是关于一种应用于核电厂安全壳铅垂线坐标仪的定期校准工作的光栅校准设备。

背景技术：

铅垂线坐标仪是用于监测核电站第三道安全屏障安全壳径向和切向形变的在线设备。为安全壳打压试验及日常监测安全壳的形变提供重要的基础数据。因此，对垂线坐标仪进行定期测试和校验，保证该设备正常运行，以便获得及时、准确、可靠的数据显得尤为重要。

目前核电厂的垂线坐标仪系统使用光学线阵CCD传感器进行位移测量，其精度为0.1mm，精度要求较高，而校准工作只能使用机械游标尺进行测量，由于作业环境、水平度、人员误差等原因，测量精度一直不高，经常存在反复测量数据不准，一些测点初次测量不满足精度要求，反复测量或换工作负责人测量又满足要求的情况。为提高坐标仪校验数据的精度，本项目拟使用目前非常成熟高精度光栅尺作为铅垂线坐标仪校验核心部件，设计一种核电厂铅垂线坐标仪光栅校准设备，用于对在线垂线坐标仪进行定期测试和校验，并在垂线坐标仪故障情况下提供临时的测量替代。

目前国内CPR1000机组广泛使用基于CCD传感器为核心的光学垂线坐标仪，用于监测安全壳的径向和切向形变，但一直缺乏与之配套的高精度校准装置，因此，需要一种核电厂铅垂线坐标仪的校准设备，用于提高铅垂线坐标仪的校准精度，改善原试验方法试验精度低，测量误差大，机械设备调整不方便等问题，从而更好的保障核电站第三道屏障的完整性。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种铅垂线坐标仪的光栅校准设备，其能够有效地克服现有技术存在的缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种铅垂线坐标仪的光栅校准设备，包括固定夹、辅助支架、标尺光栅和光栅读数头、光栅校准铅垂线以及调整旋钮。固定夹用于固定在坐标仪支架上，固定夹的后部设置有销孔以及调整螺柱；辅助支架为L型结构，辅助支架的竖梁的底端设置有螺纹孔以及调整长孔，辅助支架通过销轴穿过销孔和螺纹孔与固定夹连接，调整螺柱穿过调整长孔；标尺光栅和光栅读数头的组合体设置在辅助支架的横梁上，光栅读数头通过滑道设置在标尺光栅上，且光栅读数头能沿滑道滑动；光栅校准铅垂线悬吊在光栅读数头上；调整旋钮旋锁在调整螺柱上；其中旋转调整旋钮能够使辅助支架以销轴为轴前后摆动。

在一优选的实施方式中，固定夹包括U型夹以及两个支耳。U型夹呈U型结构，U型夹的底边上设置有固定螺孔，调整螺柱设置在U型夹的竖边的上部中间位置；两个支耳对称设置在U型夹的竖边的下部，每个支耳上包括一个销孔。

在一优选的实施方式中，辅助支架的横梁包括两个螺纹通孔以及两个螺纹沉孔。两个螺纹通孔用以通过螺栓将标尺光栅固定在辅助支架的横梁的一侧；两个螺纹沉孔设置在辅助支架的横梁的另一侧上。

在一优选的实施方式中，铅垂线坐标仪的光栅校准设备还包括水平仪，其通过螺钉固定在辅助支架的横梁的另一侧上的两个螺纹沉孔上，水平仪用以观测辅助支架的横梁是否处于水平状态。

在一优选的实施方式中，铅垂线坐标仪的光栅校准设备还包括固定旋钮，其螺锁在固定螺孔内，固定旋钮用以将固定夹固定在坐标仪支架上。

在一优选的实施方式中，固定螺孔和固定旋钮的数量为最少两个。

在一优选的实施方式中，调整螺柱的尺寸介于M8～M12之间。

在一优选的实施方式中，调整旋钮为尺寸介于M8～M12的螺母。

在一优选的实施方式中，调整旋钮的数量为最少两个，在调整长孔的两侧各设置最少一个调整旋钮。

在一优选的实施方式中，销轴为尺寸介于M8～M12的螺杆。

与现有技术相比，本实用新型的铅垂线坐标仪的光栅校准设备具有以下有益效果：其能够用于提高铅垂线坐标仪的校准精度，改善原试验方法试验精度低，测量误差大，机械设备调整不方便等问题，从而更好的保障核电站第三道屏障的完整性。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备的立体示意图。

图2是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备的平面示意图。

图3是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备的辅助支架的主视剖视示意图。

图4是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备的辅助支架的侧视剖视示意图。

图5是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备的辅助支架的俯视剖视示意图。

图6是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备的固定夹的主视剖视示意图。

图7是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备的固定夹的仰视剖视示意图。

图8是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备的标尺光栅和光栅读数头组合体的俯视示意图。

图9是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备的水平仪的主视示意图。

图10是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备的使用示意图。

图11a至11c是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备的标尺光栅的测量原理图。

主要附图标记说明：

1-固定夹，101-U型夹，1011-固定螺孔，102-调整螺柱，103-支耳，1031-销孔，2-辅助支架，201-调整长孔，202-螺纹孔，203-螺纹通孔，204-螺纹沉孔，3-标尺光栅，4-光栅读数头，5-光栅校准铅垂线，6-固定旋钮，7-销轴，8-调整旋钮，9-水平仪，10-螺钉，11-螺栓，12-坐标仪支架，13-现有测量装置，14-现有测量装置的测量线。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图2所示，图1是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备100的立体示意图。图2是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备100的平面示意图。根据本实用新型优选实施方式的一种铅垂线坐标仪的光栅校准设备100，包括固定夹1、辅助支架2、标尺光栅3和光栅读数头4、光栅校准铅垂线5以及调整旋钮8。

如图6至图7所示，图6是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备的固定夹的主视剖视示意图。图7是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备的固定夹的仰视剖视示意图。在一些实施方式中，固定夹1固定在坐标仪支架12上，固定夹1包括U型夹101、调整螺柱102以及支耳103。本实施例的U型夹101是用5mm后的钢板弯制呈U型结构(也可以用相应尺寸的槽钢制作)，U型夹101的底边上设置有两到三个M12的固定螺孔1011，固定螺孔1011旋入固定旋钮6(可以用一般的M12的螺栓制作)以将U型夹101固定在坐标仪支架12上。在U型夹101的竖边的背面上部的中间位置垂直于竖边的背面焊接一个M10×120mm的螺柱作为调整螺柱102，其中螺纹长度为100mm。在调整螺柱102的下方，在竖边中线两侧对称焊接两个支耳103，支耳103的后端部个设置一个销孔1031。

如图3至图5所示，图3是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备的辅助支架的主视剖视示意图。图4是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备的辅助支架的侧视剖视示意图。图5是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备的辅助支2的俯视剖视示意图。在一些实施方式中，辅助支架2为L型结构，辅助支架2的竖梁的底端设置有一个M10的螺纹孔202；在螺纹孔202的上方，与螺纹孔202轴向垂直的方向上开设有一个高50mm，宽15mm的调整长孔201。在辅助支架2的横梁的水平方向上设置有两个相距一定距离的M8的螺纹通孔203；在横梁的一侧且位于两个螺纹通孔203之间设置有两个M5的螺纹沉孔204。

请参阅图1和图2，在一些实施方式中，标尺光栅3和光栅读数头4的组合体通过两个螺栓11固定在辅助支架2的横梁上的两个螺纹通孔203上；光栅读数头4通过水平方向的滑道设置在标尺光栅3上，且光栅读数头4能沿滑道作水平方向的滑动；光栅校准铅垂线5悬吊在光栅读数头4上，光栅校准铅垂线5同样能随光栅读数头4做水平移动。在辅助支架2的横梁的安装标尺光栅3和光栅读数头4的组合体背侧，水平仪9通过两个螺钉10固定在两个螺纹沉孔204上。

请继续参阅图1和图2，在一些实施方式中，辅助支架2通过一个M10螺杆作为销轴7，销轴7拧入到螺纹孔202内，同时销轴7的两端穿过支耳103上的销孔1031，且在销轴7的两端再个拧上一个螺母(亦或是蝶形螺母)作为锁母。两个支耳103之间的间距略大于辅助支架2的竖梁的宽度，这样在两个锁母未拧紧时，辅助支架2能够以销轴7为圆心进行前后摆动。调整螺柱102从调整长孔201中穿过，同时在调整螺柱102上且位于调整长孔201的两侧各拧上一个螺母(亦或是蝶形螺母)作为调整旋钮8，旋转两个调整旋钮8即可带动辅助支架2以销轴7为圆心进行前后摆动。此时观察水平仪9中的气泡确认辅助支架2的横梁是否处于水平状态，待确认后锁紧两个调整旋钮8和两个锁母使辅助支架2固定。然后操作标尺光栅3和光栅读数头4以及光栅校准铅垂线5即可进行校验工作。

本实用新型的铅垂线坐标仪的光栅校准设备100的操作方法如下，同时请参阅图10至图11c，图10是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备的使用示意图。图11a至11c是根据本实用新型一实施方式的光栅校准设备的标尺光栅的测量原理图。。

将光栅校准设备100按垂直于墙面的方向固定在坐标仪支架12上，通过观察水平仪9并同步调整辅助支架2的水平度，保证光栅校准设备100水平安装后，将光栅校准测铅垂线5替换现有测量装置13的测量线14并穿过坐标仪读数盘。

连接光栅尺的位移传感器与数显读数装置，打开读数装置开关，在读数装置上调整读数头量程0点，记录坐标仪读数初始值，具备读数条件。

标尺光栅3利用光栅的光学透射原理，当指示光栅上的线纹和标尺光栅3上的线纹之间形成一个小角度θ，并且两个标尺光栅3刻面相对平行放置时，在光源的照射下，位于几乎垂直的栅纹上，形成明暗相间的条纹。这种条纹称为“莫尔条纹”。标尺光栅3使用电子细分方法，当两块光栅以微小倾角重叠时，在与光栅刻线大致垂直的方向上就会产生莫尔条纹，随着光栅的移动，莫尔条纹也随之上下移动。这样就把对光栅栅距的测量转换为对莫尔条纹个数的测量。从而以高精度实现位移的测量。

开始测量时，水平移动光栅读数头4，分别记录数显读数仪和坐标仪的显示读数，在垂直于墙面的方向多次测量，从而实现坐标仪读数此水平方向的校准工作。

当此方向校准结束后，将光栅校准装置放置于平行于墙面方向，并固定在坐标仪支架12上，重复上面流程，实现坐标仪读数此方向上的校准工作。

综上所述，本实用新型的铅垂线坐标仪的光栅校准设备具有以下优点：

其使用高精度的光栅原理实现核电厂EAU系统垂线坐标仪高精度自主校准工作，避免人的因素引入的读数误差及其他误差，从而保证安全壳打压及日常期间安全壳形变的持续监测，保证第三道屏障的的稳定运行。同时该设备造价低廉，具备大面积推广价值。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。