DE2010892B2 - Anordnung zur messung von volumenveraenderungen bzw ver schiebungen eines pruefstuecks im core eines kernreaktors mittels eines hochfrequenzresonators - Google Patents

Description

Diis Haupipatent betrilft eine Anordnung zur Messung von Volumenveränderungen bzw. Verschiebungen eines Prüfstücks im Core eines Kernreaktors mittels eines Hochfrequenzresonators, wobei die Volumenveiänderung bzw. Verschiebung die Ver- f> änderung des Volumens eines Meßresonanzhohlraums bewirkt und die Veränderung der Resonanzirequenz dieses MeBholilraums gemessen wird.

Bei einer Ausführungsform der Anordnung gemäß dem Huuptpatent ist ein Höchstfrequenzgenerator vorgesehen, beispielsweise vom Typ Reflexklystron, der den durch einen Richtkoppler mit einem Vergleichshohlraum und einer Halbleiterdiode verbundenen Meßhohlraum speist, wobei die von der Halbleiterdiode gelieferte Spannung auf dem Schirm eines Oszilloskops erscheint, dessen Kippspannung durch Einwirkung auf die Steuerspannung des Höchstirequenzgenerators zu dessen Modulierung dient.

Der Vergleichshohlraum ist durch eine mittels einer Mikrometerschrcrtibe verschiebbare bewegliche Wand (einen Abstimmkolben) verschlossen. Die Messung wird durchgeführt, indem man zu Beginn und am Ende der Messung die den beiden Hohlräumen entsprechenden, auf dem Schirm des Oszilloskops abgebildeten Absorptionsspitzen einander as überlagert und die Verschiebung des Mikrometers zwischen den beiden Stellungen abliest.

Diese erste Ausführungsform besitzt den Nachteil, daß sie eine Bedienungsperson erfordert.

Die zweite Ausfülltuiigsform der Anordnung gemaß dem Hauptpatcnt besitzt einen c'^ktronisch abstimmbaren Höchstfrequenzgencator. Die von der Halbleiterdiode erzeugte Spannung steu rt eine automatische Frequenzsteuerung des elektronisch abstimmbaren Generators, um seine Frequenz auf die Resonanzfrequenz des Meßhohlraums abzustimmen. Diese Anordnung besitzt auch einen Zähler, der über einen gekreuzten Richtkoppler mit dem Ausgang des Höchstfrequenzgenerators verbunden ist und die von den Verschiebungen herrührenden Frequenzänderungen mißt.

Diese zweite Ausführungsform besitzt gegenüber der ersten den Vorteil der automatischen Betriebsweise, jedenfalls nach einer Anfangseinstcllung, jeiloch ist der dazu erforderliche Ultrahochfrequenzzähler ein sehr teures (ierät.

Das Zusatzpatenl P 1« 06 794.8-52 betrifft eine Meßanordnung, welche die Nachteile der beiden ermahnten Ausfülltungsfoimen des Hauptpatents vermeidet.

Die letztgenannte Anordnung, die einen clektronKi.li abstimmbaren, den \kl.lhohlraum speisenden llöi'hstfreqMcnzuencrator. (.inen auf die Amplitude der \n111 Mcßhohlraiim reflektierten Höehstfrequenz- »velIe ansprechenden Detektor und eine automatische l^;ivi|iii.n/NkHieriirm des elektronisch ahstimmbaren (iencrators besitzt, wobei die Frequenzsteueiung durch die ihr zugeführte Ausgangsspannung des Detektors die Frequenz auf die Resonanzfrequenz des Meßhohlraums abstimmt, besitzt gegenüber den vorerwähnten Anordnungen einen Vergleichshohlraum und einen Hilfsmeßkreis, der die Resonanzfrequenz des Vcrgleichshohlraums durch Veränderung des Volumens des Vergleichshohlraums auf die Frequenz der vom Höchstfrequenzgenerator gelieferten Welle nachstellt.

Dabei K-sitzt der Vergleichshohlraum eine mittels einer Mikrometerschraube verschiebbare Wand oder Abstimmkolben, während der Hilfsmeßkreis einen zweiten gekreuzten Richtkoppler enthält, der auf die vom Vergleidishohlraum reflektierte Höchstfrequenzwelle anspricht, und einen Servomotor zur Betätigung der Mikioineterschraube. Der Servomotor ist vorzugsweise mit einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige der Stellung seiner Welle versehen, wobei als Anzeigevorrichtung vorzugsweise ein auf der Welle des Servomotors angebrachtes Drehpotentiometer .Jient.

Die im Hauptpatent und dem Zusatzpatent beschriebenen Anordnungen gestatten die Messung von Verschiebungen eines Punkts, der starr mit einem den Meßresonanzhohlraum abschließenden Abstimmkolben verbunden ist, oder der Dimensionsveränderungen eines Prüstücks, dessen eines Ende fest gehalten und dessen anderes Ende mit dem Abstimmkolben verbunden ist. Die Anordnungen gestatten auch die Messung der Volumenveränderungen im Inneren eines hohlen leitenden Körpers, beispielsweise eines Metallrohrs, welches selbst den Meßraum bildet.

Dagegen ermöglichen sie keine genaue Messung der Abstandsveränderungen zwischen zwei bestimmten Punkten des leitenden Körpers und auch nicht der Abstandsverändeningen zwischen zwei gegeneinander frei verschiebbaren Punkten.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterbildung der Meßanordnung des genannten Hauptpatents und des Zusatzpatents, welche diese Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird gemäß der erfindungsgemäßen Weiterbildung der Meßanordnungen des Hauptpatents und des Zusatzpatents durch eine zum Messen der Relativverschiebungen zweier Punkte geeignete Meßanordnung gelöst, die sich dadurch auszeichnet, daß der Meßresonanzhohlraum gemäß einer Ebene geschlitzt ist und jeder der beiden auf der einen und anderen Seite dieser Ebene gelegenen Teile desMeßresonanzliohlraumseinenMcßfühler trägt, dessen Tastspitze gegen einen der beiden Punkte drückt, so daß die Veränderungen der relativm Entfernung zu Veränderungen der Schlitzbreite bzw. des Innenvolumens des Meßhohlraums führen.

Im folgenden ist mit Bezug auf die Zeichnung nur als Beispiel zur Erläuterung der Erfindung eine Ausführungsform der Meßanordnung gemäß der vorliegenden Zusatzpatentanmeldung beschrieben. Selbstverständlich umfaßt die Erfindung auch alle äquivalenten Anordnungen.

Die einzige Figur zeigt schematisch im Schnitt einen Teil der Meßanordnung gemäß der vorliegenden Zii'at/patcntanmeldung zur Messung des Innendurchmessers eines Rohrs 204.

Der Meßhohlraum 6 wird mittels eines Hohlleiters 14. der auch die vom Meßhohlraum reflektierte Welle weiterleitet, von einem nicht gezeigten Höchstfrcquen/generator 16 gespeist. Der Meßhohlraum ist durch einen Schlitz 208 gemäß einer zur Zeichenebene der Figur senkrechten und durch die Achse des Hohlleiters 14 gehenden Symmetrieebene in zwei gleiche Hälften geteilt, von denen jede mechanisch starr jeweils mit einem Meßfühler 200 oder 202 verbunden ist, dessen Tastspitze gegen die Innenwand des /u prüfenden Rohrs 204 drückt. Zu diesem Zweck sind die beiden Meßfühler 200 und 202 durch eine unter Druck stehende Feder 206 verbunden.

Die mit dem Meßhohlraum verbundene elektronische Einrichtung ist in der Figur nicht gezeigt; sie

fr

kanu eine der im Hauptpatent und im Zusatzpatent P 10 I)Ct 704.8 genannten Anordnungen sein.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemüßen Anordnung ist ohne weiteres klar: Die Abstandsveränderungen zwischen den beiden Meilfühlern führen zu Veränderungen der mittleren Breite (/>) des Schlitzes 208 und damit zu Veränderungen des Volumens des Meßhohlruums 6, und diese Veränderungen werden gemessen w'k im Hauptpatent und/oder im Zusatzpatent P I¹J 06 794.8 angegeben.

Der Meßhohlraum kann zylindrisch mit senkrechter Achse oder prismatisch sein. Im ersten Fall folgt der Schlitz einer durch seine Drehachse gehenden Ebene. Es ist erforderlich, daß die Länge des Meßhohlraums in Richtung der Symmetrieachse 210 verhältnismäßig groß gegenüber seinen anderen Abmessungen ist, damit die Dimensionsveränderungen des Meßhohlraums in der axialen Richtung von untergeordneter Bedeutung gegenüber den Dimensionsveränderungen in der Richtung senkrecht zur Sym- metrieachse sind.

Die Anordnung arbeitet offensichtlich nur dann richtig, wenn die Schlitze praktisch keine elektromagnetische Energie aus dem Meßhohlraum abstrahlen. Die Schwingungsart der Höchstfrequen/welle im Meßhohlraum ist daher entsprechend gewählt, und es ist vorzugsweise eine Abdeckung der Wände der beiden Teile des Meßhohlraums vorgesehen.

Es sei gemerkt, daß diese erfindungsgemäße Anordnung eine sehr genaue Messung von Dimensionen ermöglicht, vor allem, wenn man die zweite Ausführungsform des Hauptpatents anwendet. In diesem Fall wird das Meßergebnis numerisch durch Zählung der Resonanzfrequenz der Welle mit einer Genauigkeit von bis zu 10~³, d. h. 0,1 μ auf 10 mm, erhalten.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann selbstverständlich abgewandelt werden. Insbesondere kann sie zur Messung des Außendurchmessers des Rohrs oder jeder Abmessung eines massiven festen Körpers eingerichtet werden, indem die Wirkungsrichtung der Meßfühler umgekehrt und eine unter Zugwirkung stehende Feder benutzt wird.

Die Anordnung kann auch noch allgemeiner zur Messung der relativen Abstände zweier Punkte ^in und desselben festen Körpers oder verschiedener fester Körper benutzt werden, wobei die Meßfühler durch starre Stangen prsetzt sind, die mit irgendeiner geeigneten Befestigungseinrichtung versehen sind.

Schließlich kann offensichtlich entweder ein geschlitzter Meßresonanzhohlraum über nur einen Teil seiner Höhe benutzt werden, wobei dieser Teil allein der Volumenveränderung unterliegt, oder es kann ein in besondere Teile unterteilter Meßresonanzhohlraum benutzt werden, dessen Teile sich voneinander entfernen und so gesteuert werden, daß sie sich beispielsweise verschieben, so daß nur eine Dimensiun des Meßhohlraums verändert wird, während seine Form unverändert bleibt.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Messung von Volumenveränderungen bzw. Verschiebungen eines im Cores eines Kernreaktors und in der Nähe einer radioaktiven Quelle angeordneten Prüfstücks mittels eines Höchstfrequenzgenerators gemäß Patent 1284 463 und/oder Patentanmeldung P 19 06 794.8-52 zur Urre/rsuchung der Relativentfernung zweier Punkte, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßresonanzhohlraum gemäß einer Ebene (210) geschlitzt ist und jeder der beiden auf der einen und anderen Seite dieser Ebene (210) gelegenen Teile des Meßresonanzhohlraums (6) einen Meßfühler trägt, dessen Tastspitze gegen einen der beiden Punkte drückt, so daß die Veränderungen der relativen Entfernung zu Veränderungen der Schlitzbreite (b) bzw. des Innenvolumens des Meßhohlraums führen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile des Meßhohlraums längs einer gemeinsamen Kante vereinigt sind, um welche sie Winkelbewegungen ausführen können.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teiie des Meßhohlraums mechanisch verbunden sind.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3 zur Messung einer Innenabmessung eines hohlen festen Körpers, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühler (200, 202) durch eine unter Druck arbeitende Feder (206) verbunden sind.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3 zur Messung einer Außenabmessung eines festen Körpers, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßfühler durch eine unter Zug arbeitende Feder verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen