CN117916819A - 测量垂直方向延伸通道挠度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及测量技术，可用于实现一种测量垂直方向延伸通道挠度的方法。光纤传感器被放置在通道内，连接到一根柔性空心支撑杆的末端。通过连接传感器的光纤线路发送光信号，并记录反射光信号。光纤传感器配有一个重力摆。沿通道移动带有光纤传感器的柔性空心支撑杆，并借助光电探测器和计算机固定重力摆杆上端面与连接到光电探测器并固定在传感器上的光纤线下端面之间的气体间隙中反射光信号干涉图案的偏移，当移动光纤传感器时，由于重力摆杆偏离弯曲通道的轴线而发生变化根据所记录的偏移，记录每条光纤线路的气隙变化剖面图，并根据所获得的气隙剖面图，计算通道偏离垂直轴的大小和方向，以简化垂直方向通道偏移的测量，同时保持测量精度。
Description
发明涉及的技术领域
本发明涉及测量技术，可用于实现一种测量垂直方向延伸通道挠度的方法。
有关现有技术的信息
与所要求的方法最接近的技术解决方案是一种测量核反应堆工艺通道偏转的方法，包括在燃料组件的中心管内放置一个至少装有一个光纤传感器的支撑元件，沿着传感器的光纤线路提供光信号，并通过分析反射光信号以轮廓图的形式记录燃料组件中心管的偏转情况（俄罗斯联邦专利号 2626301，公布日期 2017 年 7 月 25 日，МПК G01B 5/20）。
已知的方法使用光纤应变传感器，即在抗辐射石英光纤结构中嵌入几个层次的布拉格光栅。要产生光信号，需要使用波长为800纳米到1600纳米（800·10-9米到1600·10-9米）的激光辐射，并使用一根柔性空心棒作为载体元件，棒内放置光纤应变传感器。当工艺通道发生偏转时，燃料组件的中心管会发生偏转，因此中心管中带有光纤传感器的柔性杆也会发生偏转，拉力或压缩力会作用在光纤变形传感器上。当由窄波段可调谐激光器发出的光信号通过应变传感器的光纤线路时，布拉格光栅反射的波长会发生变化。这种变化由光电探测器检测到，并通过安装在计算机上的软件进行分析。
用于测量核反应堆工艺通道挠度的已知方法的缺点是光纤应变传感器的制造技术复杂且耗时，这与在抗辐射石英光纤中形成布拉格晶格的折射率改变的微观点的复杂技术执行有关。
发明的本质
本发明所要解决的问题是创造一种测量垂直方向技术长通道偏转的方法，从而排除使用具有微观点的抗辐射石英光纤，这些微观点具有变化的折射率，形成布拉格光栅，在制造过程中，需要进行复杂的劳动密集型技术操作，以获得这些微观点，同时还要保证能够获得技术通道在运行过程中几何参数变化的可靠信息。
本发明的一项技术成果是在保持测量精度的同时，简化了垂直方向通道偏转的测量。
本发明的技术成果是测量垂直方向延伸通道挠度的方法，包括在固定于柔性空心支撑杆末端的通道内放置至少一个光纤传感器，光信号通过光纤线路连接到传感器，通过与光纤线路连接的光电探测器对反射光信号进行登记，并通过与光电探测器连接的计算机根据对光信号参数的分析确定通道偏转，通过在光纤传感器的下端悬挂一个可偏转的重力摆来实现，沿通道移动带有光纤传感器的柔性空心支撑杆，并借助光电探测器和计算机固定重力摆杆上端面与连接到光电探测器并固定在传感器上的光纤线下端面之间的气体间隙中反射光信号干涉图案的偏移，当移动光纤传感器时，由于重力摆杆偏离弯曲通道的轴线而发生变化，根据所记录的反射光信号干涉图的偏移，记录每条光纤线路的气隙变化剖面图，并根据获得的气隙剖面图计算通道偏离垂直轴的幅度和方向。
图表、图纸和其他材料清单
附图解释了本发明的本质：
图1显示了一种用于测量垂直方向延伸通道偏转方法的设备的总体示意图，
图2显示了用于测量的光纤传感器的总视图，
图3显示了用于测量通道偏转的垂直直线通道中的光纤传感器布置示意图，
图4显示了垂直方向通道中的光纤传感器布置示意图。
确认实施本发明的可能性的信息
测量垂直方向延伸通道挠度的方法如下。
在垂直延伸的通道内，放置了一根柔性空心支撑杆，支撑杆的末端安装了至少一个光纤传感器。光信号通过与传感器相连的光纤线路输入，反射光信号通过与光纤线路相连的光电探测器记录。根据对光信号参数的分析，使用连接到光电探测器的计算机确定通道偏转。光纤传感器的下端悬挂一个可偏转的重力摆来，沿通道移动带有光纤传感器的柔性空心支撑杆，并借助光电探测器和计算机固定重力摆杆上端面与连接到光电探测器并固定在传感器上的光纤线下端面之间的气体间隙中反射光信号干涉图案的偏移，当移动光纤传感器时，由于重力摆杆偏离弯曲通道的轴线而发生变化根据所记录的反射光信号干涉图的偏移，记录每条光纤线路的气隙变化剖面图，并根据获得的气隙剖面图计算通道偏离垂直轴的幅度和方向。
下面以一个具体实施例来解释本发明。给出的示例并不是唯一可能的示例，但清楚地表明了通过这组基本特征实现所述技术结果的可能性。
例如。
一根柔性空心支撑杆 1 安装在垂直延伸的通道 3 内，支撑杆的末端至少固定有一个光纤传感器 2。然后将光纤传感器 2 与可重新配置的激光器 4 和光电探测器 5 相连，再通过初级信息处理模块 6 与计算机 7 相连。光纤传感器 2 的主体通过套筒 8 与柔性空心支撑杆 1 刚性连接。光纤传感器外壳 2 的管子 9 和盖子 10 为光纤传感器 2提供了一个密封腔，腔内充满惰性气体。将柔性空心支撑杆 1 固定在原点位置（柔性空心支撑杆 1 完全下降到延伸的垂直导向通道 3 中）后，开始提升柔性空心支撑杆 1。通过在垂直方向的延伸通道 3 中移动柔性空心支撑杆 1 来测量偏转，可调谐激光器 4 发出的光信号通过光纤线路 11 送入光纤传感器 2，光纤传感器 2 反射的信号被光电探测器 5接收。
在柔性空心支撑杆 1 沿其移动的垂直方向延伸通道 3 发生偏转的情况下，光纤传感器 2 的重力摆 12 通过柔性元件 13 发生偏转，偏转角度与光纤传感器 2 偏离重力矢量的角度成正比。
当提升柔性空心支撑杆 1 时，光纤传感器 2 相对于重力场发生偏转，因此重力摆 12 相对于光纤传感器 2 的中心轴发生偏转。因此，气隙 14 的几何参数发生了变化，即重力摆 12 的反射面与光纤线 11 两端之间的距离发生了变化，从而导致干涉图案发生偏移，通过光电探测器 5 将其记录下来，并通过安装在计算机 7 上的专用软件进行分析。测量结果将记录每个光纤线路 11 的气体间隙 14 的轮廓图。根据所获得的气体间隙 14的剖面图，计算出垂直方向延伸通道 3 偏离垂直轴的幅度和方向的剖面图。
所提出的方法可用于测量各行各业的长垂直通道。
Claims (1)
1.本测量垂直方向延伸通道挠度的方法，包括在固定于柔性空心支撑杆末端的通道内放置至少一个光纤传感器，光信号通过光纤线路连接到传感器，通过与光纤线路连接的光电探测器对反射光信号进行登记，并通过与光电探测器连接的计算机根据对光信号参数的分析确定通道偏转，通过在光纤传感器的下端悬挂一个可偏转的重力摆来实现，沿通道移动带有光纤传感器的柔性空心支撑杆，并借助光电探测器和计算机固定重力摆杆上端面与连接到光电探测器并固定在传感器上的光纤线下端面之间的气体间隙中反射光信号干涉图案的偏移，当移动光纤传感器时，由于重力摆杆偏离弯曲通道的轴线而发生变化，根据所记录的反射光信号干涉图的偏移，记录每条光纤线路的气隙变化剖面图，并根据获得的气隙剖面图计算通道偏离垂直轴的幅度和方向。
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