CN113029286A

CN113029286A - 一种辐照环境下的导电溶液液位连续测量装置及方法

Info

Publication number: CN113029286A
Application number: CN202110206545.8A
Authority: CN
Inventors: 冯艳明; 吕仙镜; 王育坤; 斯俊平
Original assignee: Nuclear Power Institute of China
Current assignee: Nuclear Power Institute of China
Priority date: 2021-02-24
Filing date: 2021-02-24
Publication date: 2021-06-25

Abstract

本发明公开了一种辐照环境下的导电溶液液位连续测量装置及方法，涉及液位测量技术领域，其技术方案要点是：包括电信号处理单元、电阻测量模块、液位测量导体以及存放有导电溶液的存放容器；液位测量导体伸入导电溶液中，电阻测量模块与液位测量导体通过导线连接，电阻测量模块与电信号处理单元的信号输入端连接；存放容器位于放射性区域，电信号处理单元、电阻测量模块位于非放射性区域。本发明能够适用于在高放射性环境下、极端温度下、狭小空间内进行温度和浓度变化不大的导电溶液的液位测量与监测，包括腐蚀性和高低温导电溶液。本发明具有超强耐辐照，耐腐蚀，可靠性高，可对液位进行连续测量，安装要求低，结构简单，维护检修方便等特点。

Description

一种辐照环境下的导电溶液液位连续测量装置及方法

技术领域

本发明涉及液位测量技术领域，更具体地说，它涉及一种辐照环境下的导电溶液液位连续测量装置及方法。

背景技术

目前，针对在高放射性环境下、狭小空间内进行温度和浓度变化不大的导电溶液(包括腐蚀性和高低温导电溶液)的液位测量与监测时，一般通过液位计或液位传感器进行测量，然而由于液位计、液位传感器的体积大，导致安装困难，以及在高放射性环境下无法稳定工作、寿命短，可靠性差等问题导致无法进行液位测量。因此，研究设计出一种在辐照环境下、狭小空间内对导电溶液的液位进行连续测量的装置及方法是我们目前急需解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种辐照环境下的导电溶液液位连续测量装置及方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了一种辐照环境下的导电溶液液位连续测量装置，包括电信号处理单元、电阻测量模块、液位测量导体以及存放有导电溶液的存放容器；液位测量导体伸入导电溶液中，电阻测量模块与液位测量导体通过导线连接，电阻测量模块与电信号处理单元的信号输入端连接；存放容器位于放射性区域，电信号处理单元、电阻测量模块位于非放射性区域。

进一步的，所述液位测量导体由电阻小且不与被测导电溶液反应的耐辐照、耐腐蚀、耐高低温的材料制成。

进一步的，所述液位测量导体浸在导电溶液中的部分的径向截面面积固定，不随轴向路径变化。

第二方面，提供了一种辐照环境下的导电溶液液位连续测量方法，包括以下步骤：

S101：将电阻测量模块与液位测量导体通过导线连接，电阻测量模块与电信号处理单元的信号输入端连接；

S102：将液位测量导体竖向伸入存放有导电溶液的存放容器中，使液位测量导体下端部侵入导电溶液中；

S103：将存放容器置于放射性区域，电信号处理单元、电阻测量模块位于非放射性区域；

S104：通过电阻测量模块测量由导线、液位测量导体、存放容器、导电溶液组成的回路电阻；

S105：通过电信号处理单元依据电阻测量模块实时传输的回路电阻计算出导电溶液液面与液位测量导体底端之间的液面高度，并根据输出对应的信号值。

进一步的，若所述存放容器为电导体，则液位测量导体选取一个；电阻测量模块的测量端通过两根导线分别与液位测量导体、存放容器连接；液位测量导体与存放容器相对固定且绝缘。

进一步的，若所述存放容器为绝缘体，则液位测量导体选取两个；电阻测量模块的测量端通过两根导线分别与两个液位测量导体连接；两个液位测量导体之间相对固定且绝缘。

进一步的，所述液面高度计算具体为：

其中，Hx表示液面高度；R0表示由电阻测量模块测得液面处于距离液位测量导体底端距离H时的回路电阻；R1表示由电阻测量模块测得液面刚好与液位测量导体底端相接触时的回路电阻；Rx表示由电阻测量模块测得液面距离液位测量导体底端Hx时的回路电阻。

进一步的，所述液位测量导体浸入导电溶液的长度与被测导电溶液的液面变化范围呈正相关；当液面变化范围大时，液位测量导体浸入导电溶液的长度增长，反之缩短。

进一步的，所述液位测量导体浸入导电溶液的截面周长与被测导电溶液的电阻率呈负相关；当电阻率较小时，液位测量导体浸入导电溶液的截面周长增大，反之减小。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的导电溶液测量装置及方法能够适用于在高放射性环境下、极端温度下、狭小空间内进行温度和浓度变化不大的导电溶液的液位测量与监测，包括腐蚀性和高低温导电溶液。本发明具有超强耐辐照，耐腐蚀，可靠性高，可对液位进行连续测量，安装要求低，结构简单，维护检修方便等特点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是本发明实施例中测量装置的原理示意图；

图2是本发明实施例中测量装置的另一原理示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1、存放容器；2、液位测量导体；3、电阻测量模块；4、电信号处理单元。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图1-2，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1：一种辐照环境下的导电溶液液位连续测量装置，如图1所示，包括电信号处理单元4、电阻测量模块3、液位测量导体2以及存放有导电溶液的存放容器1；液位测量导体2伸入导电溶液中，电阻测量模块3与液位测量导体2通过导线连接，电阻测量模块3与电信号处理单元4的信号输入端连接；存放容器1位于放射性区域，电信号处理单元4、电阻测量模块3位于非放射性区域。

液位测量导体2由电阻小且不与被测导电溶液反应的耐辐照、耐腐蚀、耐高低温的材料制成。例如，金、石墨烯。

液位测量导体2浸在导电溶液中的部分的径向截面面积固定，不随轴向路径变化。

实施例2：一种辐照环境下的导电溶液液位连续测量方法，包括以下步骤：

S101：将电阻测量模块3与液位测量导体2通过导线连接，电阻测量模块3与电信号处理单元4的信号输入端连接；

S102：将液位测量导体2竖向伸入存放有导电溶液的存放容器1中，使液位测量导体2下端部侵入导电溶液中；存放容器1可替换为孔道；

S103：将存放容器1置于放射性区域，电信号处理单元4、电阻测量模块3位于非放射性区域；

S104：通过电阻测量模块3测量由导线、液位测量导体2、存放容器1、导电溶液组成的回路电阻；

S105：通过电信号处理单元4依据电阻测量模块3实时传输的回路电阻计算出导电溶液液面与液位测量导体2底端之间的液面高度，并根据输出对应的信号值。

如图1所示，若存放容器1为电导体，则液位测量导体2选取一个；电阻测量模块3的测量端通过两根导线分别与液位测量导体2、存放容器1连接；液位测量导体2与存放容器1相对固定且绝缘。

如图2所示，若所述存放容器1为绝缘体，则液位测量导体2选取两个；电阻测量模块3的测量端通过两根导线分别与两个液位测量导体2连接；两个液位测量导体2之间相对固定且绝缘。

由于导线、液位测量导体2、存放导电溶液的存放容器1或孔道均为优良导体，电阻很小且在温度变化不大的情况下电阻值恒定。在温度和导电溶液浓度变化不大的情况下导电溶液的电阻变化很小可视为定值，由导体电阻大小与其横截面积成反比可知，回路电阻R只与导电溶液和存放导电溶液的存放容器1或孔道的接触面积S1以及导电溶液和液位测量导体2的接触面积S2有关。由于S1远大于S2，因此回路电阻R只与S2有关且成反比例关系。而S2＝液位测量导体2的径向横截面周长L×导电溶液液面以下液位测量导体2的长度H。由于L为定值，因此回路电阻R只与导电溶液液面以下液位测量导体2的长度H有关且成反比例关系。进行液位测量时先进行校核标定，该校核标定可通过实验进行。

液面高度计算具体为：

其中，Hx表示液面高度；R0表示由电阻测量模块3测得液面处于距离液位测量导体2底端距离H时的回路电阻；R1表示由电阻测量模块3测得液面刚好与液位测量导体2底端相接触时的回路电阻；Rx表示由电阻测量模块3测得液面距离液位测量导体2底端Hx时的回路电阻。

液位测量导体2浸入导电溶液的长度与被测导电溶液的液面变化范围呈正相关；当液面变化范围大时，液位测量导体2浸入导电溶液的长度增长，反之缩短。

液位测量导体2浸入导电溶液的截面周长与被测导电溶液的电阻率呈负相关；当电阻率较小时，液位测量导体2浸入导电溶液的截面周长增大，反之减小。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种辐照环境下的导电溶液液位连续测量装置，其特征是，包括电信号处理单元(4)、电阻测量模块(3)、液位测量导体(2)以及存放有导电溶液的存放容器(1)；液位测量导体(2)伸入导电溶液中，电阻测量模块(3)与液位测量导体(2)通过导线连接，电阻测量模块(3)与电信号处理单元(4)的信号输入端连接；存放容器(1)位于放射性区域，电信号处理单元(4)、电阻测量模块(3)位于非放射性区域。

2.根据权利要求1所述的一种辐照环境下的导电溶液液位连续测量装置，其特征是，所述液位测量导体(2)由电阻小且不与被测导电溶液反应的耐辐照、耐腐蚀、耐高低温的材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种辐照环境下的导电溶液液位连续测量装置，其特征是，所述液位测量导体(2)浸在导电溶液中的部分的径向截面面积固定，不随轴向路径变化。

4.一种辐照环境下的导电溶液液位连续测量方法，其特征是，包括以下步骤：

S101：将电阻测量模块(3)与液位测量导体(2)通过导线连接，电阻测量模块(3)与电信号处理单元(4)的信号输入端连接；

S102：将液位测量导体(2)竖向伸入存放有导电溶液的存放容器(1)中，使液位测量导体(2)下端部侵入导电溶液中；

S103：将存放容器(1)置于放射性区域，电信号处理单元(4)、电阻测量模块(3)位于非放射性区域；

S104：通过电阻测量模块(3)测量由导线、液位测量导体(2)、存放容器(1)、导电溶液组成的回路电阻；

S105：通过电信号处理单元(4)依据电阻测量模块(3)实时传输的回路电阻计算出导电溶液液面与液位测量导体(2)底端之间的液面高度，并根据输出对应的信号值。

5.根据权利要求4所述的一种辐照环境下的导电溶液液位连续测量方法，其特征是，若所述存放容器(1)为电导体，则液位测量导体(2)选取一个；电阻测量模块(3)的测量端通过两根导线分别与液位测量导体(2)、存放容器(1)连接；液位测量导体(2)与存放容器(1)相对固定且绝缘。

6.根据权利要求4所述的一种辐照环境下的导电溶液液位连续测量方法，其特征是，若所述存放容器(1)为绝缘体，则液位测量导体(2)选取两个；电阻测量模块(3)的测量端通过两根导线分别与两个液位测量导体(2)连接；两个液位测量导体(2)之间相对固定且绝缘。

7.根据权利要求4所述的一种辐照环境下的导电溶液液位连续测量方法，其特征是，所述液面高度计算具体为：

其中，Hx表示液面高度；R0表示由电阻测量模块(3)测得液面处于距离液位测量导体(2)底端距离H时的回路电阻；R1表示由电阻测量模块(3)测得液面刚好与液位测量导体(2)底端相接触时的回路电阻；Rx表示由电阻测量模块(3)测得液面距离液位测量导体(2)底端Hx时的回路电阻。

8.根据权利要求4所述的一种辐照环境下的导电溶液液位连续测量方法，其特征是，所述液位测量导体(2)浸入导电溶液的长度与被测导电溶液的液面变化范围呈正相关；当液面变化范围大时，液位测量导体(2)浸入导电溶液的长度增长，反之缩短。

9.根据权利要求4所述的一种辐照环境下的导电溶液液位连续测量方法，其特征是，所述液位测量导体(2)浸入导电溶液的截面周长与被测导电溶液的电阻率呈负相关；当电阻率较小时，液位测量导体(2)浸入导电溶液的截面周长增大，反之减小。