专利名称:涡流水隙测量仪的制作方法
技术领域：
本发明属于一种无损检测仪器，具体应用于核反应堆用燃料元件之间的间隙测量 的水隙测量仪。
背景技术：
核燃料组件是由单管套装或单板燃料元件机械的方式组合而成的，分为管型和板 型两种。组件中相邻两元件管、板之间留有一定的间隙，以便让冷却水通过，带走核反应产 生的热量，通常称为水隙。如果水隙过于狭小，就会严重影响水的通过，致使元件温度升高 而烧坏，同时水隙不均勻，高压高速水流会使相邻元件产生较大的压力差，影响组件的结构 稳定性。常规测量器具、仪器不能深入到细长的燃料元件内部测量水隙，另外常规的测量仪 在强电离辐射场内不能正常工作，不适用于核反应堆内在线测量和出堆后乏燃料元件测量 研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够伸入窄长水隙中，测量水隙宽度的涡流水隙测量 仪。
本发明的技术方案如下
一种涡流水隙测量仪，包括由导电材料制成的上簧片和下簧片及为上簧片和下簧 片提供支撑的连杆；下簧片上装有一个检测线圈；检测线圈两端接入一个能够为检测线圈 提供交流电并能测量检测线圈电阻的检测电路中。
上述技术方案所述的检测电路包括一个交流电源；检测线圈L2与一个平衡线圈 Ll串联后并联在交流电源上；两个平衡电阻Rl，R2串联后并联在交流电源两端；检测电路 的交流电源两端并联有一个滑线变阻器W1，滑线变阻器Wl的滑动端连接在结点B上；平衡 线圈Ll两端并联有可调电阻W2 ；检测线圈L2两端也并联有可调电阻W3 ；在检测线圈L2与 平衡线圈Ll间的串联结点A和两个平衡电阻Rl，R2间的串联结点B上连接有一个电压表。
上述技术方案所述的连杆为不锈钢管，下簧片由连杆前端截取后构成，上簧片也 为不锈钢片，上簧片压弯后插入不锈钢连杆内压紧。
上述技术方案所述的检测线圈是通过双芯屏蔽线与检测电路相连的；双芯屏蔽线 的双芯线分别接检测线圈的两个端头；双芯屏蔽线的屏蔽层与下簧片临近的一端连接到连 杆，另一端接地。
上述技术方案所述的检测线圈是通过双芯屏蔽线与检测电路相连的；双芯屏蔽线 的双芯线分别接检测线圈的两个端头；双芯屏蔽线的屏蔽层与下簧片临近的一端连接到连 杆，另一端接地。
本发明的优点在于1.上簧片和下簧片及其支撑连杆能够深入水隙中，测量方 便；2.，利用可调电阻构成的桥式检测电路，将对检测线圈电阻的测量转化为电桥电压的测 量，测量精度更高；调节电桥方便，电压输出值最低为0V，易于处理；3.探头的下簧片直接由连杆代替，即可以增加探头的机械强度，提高了使用寿命，也提高了检测结果的稳定性和 可靠性；4.利用双芯屏蔽线作为连接电缆，单端接地，检测线圈的驱动电流只经过双芯线， 屏蔽层中没有电流流过，这样在有干扰时，干扰信号在屏蔽层上产生的干扰信号直接倒入 机壳接地，不会与检测信号叠加，大大提高了仪器的抗干扰能力。
图1为本发明所示的涡流水隙测量仪的结构图；
图2为本发明所示的涡流水隙测量仪的测量过程示意图；
图3为本发明所用的环形试块的结构示意图；
图4为本发明所用的板形试块的结构示意图；
图5为本发明实施例二提供的测量电路示意图；
图6为本发明实施例三提供的测量电桥电路示意图；
图7为图6的等效电路示意图。
图中
L2.检测线圈2.上簧片3.下簧片4.连杆5.双芯屏蔽线6.插头7.燃 料板8.外侧基体9.内侧基体10.隔离垫块11.环形空腔12.下基体13.上基 体14.平板型空腔15.交流电源 16.电压表
具体实施方式
实施例一
如图1所示的一种涡流水隙测量仪，包括由上簧片2和下簧片3及为上簧片2和 下簧片3提供支撑的连杆4 ；连杆4为不锈钢管，下簧片3由连杆4前端截取后构成，上簧 片2也为不锈钢片，压弯后插入不锈钢连杆4内压紧；下簧片3上粘结有一个检测线圈L2， 检测线圈L2两端通过双芯屏蔽线5接在插头6上，检测线圈L2由细径高强度漆包线密绕 成，内径0. 5mm,外径5mm，高度0. 8mm,粘接在下簧片3上；双芯屏蔽线5的双芯线分别接检 测线圈L2两个端头；双芯屏蔽线5的屏蔽层与探头临近的一端连接到连杆4，另一端接地； 双芯屏蔽线5穿过连杆4连接到一个插头6上，插头6插接入检测电路中。
上述检测电路比如可以是串接有精密电流表的交流电源，检测线圈L2与电流表 及交流电源串联形成回路。交流电源的电压恒定时，利用电流的大小就可以实现对线圈电 阻的测量，这对于本领域的技术人员来说是显而易见的。
其工作原理在于通以交变电流的线圈，会在线圈周围产生交变磁场，当它靠近金 属导体时，由于电磁感应作用，在导体中感应出闭合的涡旋电流，即涡流。感应出的涡流产 生反磁场，它和原线圈产生的原磁场相互作用，改变了原线圈的阻抗。涡流的大小、相位取 决于所加电压的大小、频率、导体的磁导率、电导率和线圈与导体间的距离等因素。这些因 素固定后，仅线圈与导体之间距离是变化参量。
上述涡流测量仪的上簧片2和下簧片3组成一个封闭的回路；如图2所示，将连杆 4连同上簧片2、下簧片3伸入燃料板7的间隙中，簧片2、3被压缩，上簧片2和下簧片3的 间距(也就是水隙)就改变了，这样，检测线圈L2的阻抗由于导体中感应出闭合的涡旋电 流的影响而改变，水隙越小，检测线圈L2阻抗越大；水隙越大，检测线圈L2阻抗越小。
4[0025]将上述涡流测量仪利用具有固定水隙的标准试块进行标定后，水隙与检测线圈L2 的电阻或者是检测电路的电流大小关系就唯一对应了。水隙大小与检测线圈L2的阻值大 致成反比关系，因而标定过程也是比较容易的。
图3和图4示出了两种标定用的标准试块的结构。
图3所示的为一种环形试块，它由外侧基体8、内侧基体9和两者之间的隔离垫块 10组成，外侧基体8和内侧集体9之间形成了一个环形空腔11，标定时，将连杆4连同上簧 片2、下簧片3伸入环形空腔11中，即可得到一个间隙与电阻(或者电流、电压)的对应关 系，通过利用不同间隙的试块可以完成标定过程。
图4所示的为一种平板型试块，它包括下基体12和上基体13，上基体13下部内 凹，形成了一个平板型空腔14，同样也可以用于上述的涡流水隙测量仪的标定。
由于水隙不同时，上簧片2、下簧片3间距变化引起的检测线圈L2阻抗变化较小， 直接测量电流时，对电流表的要求较高，标定的精度较差，为此，提供如下的实施例二。
实施例二
实施例二与实施例一的上簧片2、下簧片3、连杆4、检测线圈L2、双芯屏蔽线5、插 头6结构完全相同，所不同的是检测电路。
实施例二中检测电路如图5所示，检测线圈L2与一个限流电阻R串联后并联在交 流电源15上；在检测线圈L2两端连接有一个电压表16，
电压表16也可以替换为高灵敏度的示波器，以测量电压信号。
上述电路形成一个电压检测电路，把检测线圈L2的阻值检测转化为对应的线圈 两点间电压的测量，检测线圈L2的阻值的微小变化会引起线圈两端间电压的较大变化，测 量较为容易。
只要标定出线圈两端电压U与水隙大小的关系，就可以应用该涡流水隙测量仪测 量水隙。
由于水隙值大小变化引起检测线圈交流阻抗的变化不同，线圈两端电位U也发生 变化，其变化与水隙值近似成反比，其水隙值越小，线圈阻抗越大，线圈两端电压越大。线圈 两端电压U满足下列公式
U = UO (Rl/ (R+Rl) )，Rl 为检测线圈 L2 的阻值。
实施例三
实施例三与实施例一、实施例二的上簧片2、下簧片3、连杆4、检测线圈L2、双芯屏 蔽线5、插头6结构完全相同，所不同的是检测电路。
实施例三中检测电路如图6所示，检测线圈L2与一个平衡线圈Ll串联后并联在 交流电源15上；平衡电阻R1、R2串联后并联在交流电源15两端；在检测线圈L2与平衡线 圈Ll间的串联结点A和两个平衡电阻Rl、R2间的串联结点B上连接有一个电压表16 ；滑 线变阻器Wl的线圈两端连接在交流电源15两端，滑动端连接在结点B上；平衡线圈Ll两 端并联有可调电阻W2 ；检测线圈L2两端并联有可调电阻W3。
只要标定出A、B两点间电压U与水隙大小的关系，就可以应用该涡流水隙测量仪 测量水隙。
此检测电路的等效电路图如图7所示，它与实施例二的电路图类似，滑线变阻器 W1，可调电阻W2，平衡线圈Ll的等效电阻为R3'；滑线变阻器W1，可调电阻W3，检测线圈L2的等效电阻为R4'；通过调整W1，W2，W3，可以使电桥处于平衡状态，若交流电源15的电压 为Utl，此时电桥阻抗满足下式
R1XR4' = R2 X R3 ‘
电桥A、B两端电位U相等，为0伏，在进行测量时R1、R2、R3'值固定不动，由于水 隙值大小变化引起检测线圈交流阻抗的变化不同，进而引起R4'发生变化，电桥A、B两端 电位U也发生变化，其变化与水隙值近似成反比，其水隙值越小，A、B两点间电压越大。A、 B两点间电压满足下列公式
U = U0[R1/(R1+R2)-R3' /(R3' +R4')]
利用本实施例的优点在于电桥平衡调节比较简单，可以先用滑线变阻器Wl粗 调，再用可调电阻W2，可调电阻W3细调。
权利要求
1.一种涡流水隙测量仪，其特征在于它包括由导电材料制成的上簧片(2)和下簧片 (3)及为上簧片( 和下簧片( 提供支撑的连杆；下簧片( 上装有一个检测线圈 (L2)；检测线圈(L2)两端接入一个能够为检测线圈(L2)提供交流电并能测量检测线圈 (L2)电阻的检测电路中。
2.如权利要求
1所述的一种涡流水隙测量仪，其特征在于所述的检测电路包括一个 交流电源(15)；检测线圈(L2)与一个平衡线圈(Li)串联后并联在交流电源(15)上；两个 平衡电阻(R1，R2)串联后并联在交流电源(15)两端；检测电路的交流电源(15)两端并联 有一个滑线变阻器(Wl)，滑线变阻器(Wl)的滑动端连接在串联结点A上；平衡线圈(Li)两 端并联有第一可调电阻(W2)；检测线圈(L2)两端也并联有第二可调电阻(W3)；在检测线 圈(L2)与平衡线圈(Li)间的串联结点A和两个平衡电阻(R1，R2)间的串联结点B上连接 有一个电压表(16)。
3.如权利要求
1或2所述的一种涡流水隙测量仪，其特征在于所述的连杆(4)为不 锈钢管，下簧片(3)由连杆(4)前端截取后构成，上簧片(2)也为不锈钢片，上簧片(2)压 弯后插入不锈钢连杆内压紧。
4.如权利要求
1或2所述的一种涡流水隙测量仪，其特征在于所述的检测线圈(1) 是通过双芯屏蔽线(5)与检测电路相连的；双芯屏蔽线(5)的双芯线分别接检测线圈(1) 的两个端头；双芯屏蔽线(5)的屏蔽层与下簧片(3)临近的一端连接到连杆G)，另一端接 地。
5.如权利要求
3所述的一种涡流水隙测量仪，其特征在于所述的检测线圈(1)是通 过双芯屏蔽线(5)与检测电路相连的；双芯屏蔽线(5)的双芯线分别接检测线圈(1)的两 个端头；双芯屏蔽线(5)的屏蔽层与下簧片(3)临近的一端连接到连杆G)，另一端接地。
专利摘要
本发明属于一种无损检测仪器，具体公开了一种应用于核反应堆用燃料元件之间的间隙测量的水隙测量仪，包括由导电材料制成的上簧片和下簧片及为上簧片和下簧片提供支撑的连杆；下簧片上装有一个检测线圈；检测线圈两端接入一个能够为检测线圈提供交流电并能测量检测线圈电阻的检测电路中。本发明的优点在于1.上簧片和下簧片及其支撑连杆能够深入水隙中，测量方便；2.通过桥式检测电路，将对检测线圈电阻的测量转化为电桥电压的测量，测量精度更高。
文档编号G21C17/00GKCN101465168 B发布类型授权 专利申请号CN 200710302050
公开日2011年6月22日 申请日期2007年12月21日
发明者王玉岭, 王默宇, 郑有恒 申请人:中核北方核燃料元件有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan专利引用 (5), 非专利引用 (3),