RU2774260C1 - Method for measuring the deflection of an extended vertically directed channel - Google Patents
Method for measuring the deflection of an extended vertically directed channel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2774260C1 RU2774260C1 RU2021128445A RU2021128445A RU2774260C1 RU 2774260 C1 RU2774260 C1 RU 2774260C1 RU 2021128445 A RU2021128445 A RU 2021128445A RU 2021128445 A RU2021128445 A RU 2021128445A RU 2774260 C1 RU2774260 C1 RU 2774260C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- deflection
- channel
- sensor
- photodetector
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000003287 optical Effects 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 101700078171 KNTC1 Proteins 0.000 description 7
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 3
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к измерительной технике и может быть использована при реализации способа измерения прогиба протяженных вертикально направленных каналов.The present invention relates to measuring technology and can be used to implement a method for measuring the deflection of extended vertically directed channels.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому способу является способ измерения прогиба технологического канала ядерного реактора, включающий размещение в центральной трубке тепловыделяющей сборки несущего элемента как минимум с одним волоконно-оптическим датчиком, подачу светового сигнала по волоконно-оптическим линиям датчика и регистрацию прогиба центральной трубки тепловыделяющей сборки в виде профилограмм путем анализа отраженных световых сигналов (патент РФ №2626301, дата публикации 25.07.2017, МПК G01B 5/20).The closest technical solution to the claimed method is a method for measuring the deflection of the technological channel of a nuclear reactor, including placing a carrier element with at least one fiber optic sensor in the central tube of the fuel assembly, supplying a light signal through the fiber optic lines of the sensor and recording the deflection of the central tube of the fuel assembly in the form of profilograms by analyzing reflected light signals (RF patent No. 2626301, publication date 07/25/2017, IPC G01B 5/20).
В известном способе используют волоконно-оптические датчики деформации, представляющие собой решетки Брэгга, внедренные на нескольких уровнях в структуру радиационно-стойкого кварцевого оптического волокна. Для создания светового сигнала используют лазерное излучение длиной волны от 800 нм до 1600 нм (800*10-9 м до 1600*10-9 м), а в качестве несущего элемента применяют гибкий полый стержень, внутри которого размещены волоконно-оптические датчики деформации. При прогибе технологического канала происходит прогиб центральной трубки тепловыделяющей сборки, а, следовательно, и прогиб расположенного в центральной трубке гибкого стержня с волоконно-оптическими датчиками, при этом на волоконно-оптические датчики деформации воздействуют усилия растяжения или сжатия. При прохождении по волоконно-оптическим линиям датчиков деформации светового сигнала, инициированного узкополосным перестраиваемым лазером, длина волны, отраженной решеткой Брэгга, меняется. Это изменение регистрируется фотоприемником и анализируется при помощи программных средств, установленных на компьютере.In the known method, fiber-optic strain sensors are used, which are Bragg gratings embedded at several levels in the structure of a radiation-resistant quartz optical fiber. To create a light signal, laser radiation with a wavelength from 800 nm to 1600 nm (800 * 10 -9 m to 1600 * 10 -9 m) is used, and a flexible hollow rod is used as a carrier element, inside which fiber-optic strain sensors are placed. When the technological channel is deflected, the central tube of the fuel assembly is deflected, and, consequently, the flexible rod with fiber-optic sensors located in the central tube is deflected, while tension or compression forces act on the fiber-optic strain gauges. When a light signal initiated by a narrow-band tunable laser passes through the fiber-optic lines of the deformation sensors, the wavelength reflected by the Bragg grating changes. This change is recorded by a photodetector and analyzed using software installed on a computer.
Недостатком известного способа измерения прогиба технологического канала ядерного реактора является сложная и трудоемкая технология изготовления волоконно-оптического датчика деформации, связанная с технически сложным выполнением в радиационно-стойком кварцевом оптическом волокне микроскопических точек с измененным показателем преломления, образующих решетку Брэгга.The disadvantage of the known method for measuring the deflection of the technological channel of a nuclear reactor is the complex and time-consuming technology for manufacturing a fiber-optic strain sensor, associated with the technically complex implementation of microscopic dots with a changed refractive index in a radiation-resistant quartz optical fiber, forming a Bragg grating.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание способа измерения прогиба вертикально направленных и технологических длинномерных каналов, позволяющего исключить применение радиационно-стойкого кварцевого оптического волокна с микроскопическими точками с измененным показателем преломления, образующими решетку Брэгга, изготовление которого включает в себя сложную и трудоемкую технологическую операцию получения указанных микроскопических точек при одновременном сохранении возможности получения достоверной информации об изменении геометрических параметров технологического канала в процессе его эксплуатации.The task to be solved by the invention is to create a method for measuring the deflection of vertically directed and technological long-length channels, which makes it possible to exclude the use of radiation-resistant quartz optical fiber with microscopic dots with a changed refractive index, forming a Bragg grating, the manufacture of which includes a complex and time-consuming the technological operation of obtaining the indicated microscopic points while maintaining the possibility of obtaining reliable information about the change in the geometric parameters of the technological channel during its operation.
Техническим результатом настоящего изобретения является упрощение проведения измерений прогиба вертикально направленного канала при одновременном сохранении точности измерения.The technical result of the present invention is to simplify the measurements of the deflection of a vertically directed channel while maintaining the measurement accuracy.
Указанный технический результат в заявляемом способе измерения прогиба протяженного вертикально направленного канала, включающем размещение внутри канала закрепленного на конце гибкой полой несущей штанги, по крайней мере, одного волоконно-оптического датчика, подачу светового сигнала по подключенным к датчику волоконно-оптическим линиям, регистрацию отраженных световых сигналов с помощью соединенного с волоконно-оптическими линиями фотоприемника и определение прогиба канала на основе анализа параметров светового сигнала с помощью подключенного к фотоприемнику компьютера, достигается тем, что, волоконно-оптический датчик снабжают гравитационным маятником, подвешенным с возможностью отклонения на нижнем конце волоконно-оптического датчика, перемещают гибкую полую несущую штангу с волоконно-оптическим датчиком вдоль канала и с помощью фотоприемника и компьютера фиксируют сдвиг интерференционной картины отраженного светового сигнала в газовом зазоре между верхней торцевой поверхностью гравитационного маятника и нижней торцевой поверхностью соединенных с фотоприемником и закрепленных на датчике волоконно-оптических линий, изменяющемся при перемещении волоконно-оптического датчика за счет отклонения гравитационного маятника от оси искривленного канала, на основании зафиксированных сдвигов интерференционной картины отраженного светового сигнала регистрируют профилограммы изменений газового зазора для каждой волоконно-оптической линии, а на основании полученных профилограмм газового зазора рассчитывают величину и направление прогиба канала от вертикальной оси.The specified technical result in the claimed method for measuring the deflection of an extended vertically directed channel, including placing inside the channel fixed at the end of a flexible hollow carrier rod, at least one fiber optic sensor, supplying a light signal through fiber optic lines connected to the sensor, registering reflected light signals using a photodetector connected to the fiber optic lines and determining the channel deflection based on the analysis of the parameters of the light signal using a computer connected to the photodetector, is achieved in that the fiber optic sensor is equipped with a gravitational pendulum suspended with the possibility of deflection at the lower end of the fiber optic sensor, a flexible hollow carrier rod with a fiber-optic sensor is moved along the channel and, using a photodetector and a computer, the shift of the interference pattern of the reflected light signal in the gas gap between the upper end surface of the graph is fixed. of the vibrational pendulum and the lower end surface of the fiber-optic lines connected to the photodetector and fixed on the sensor, which changes when the fiber-optic sensor is moved due to the deviation of the gravitational pendulum from the axis of the curved channel, based on the recorded shifts in the interference pattern of the reflected light signal, profilograms of changes in the gas gap are recorded for each fiber-optic line, and on the basis of the obtained profilograms of the gas gap, the magnitude and direction of the channel deflection from the vertical axis are calculated.
Сущность настоящего изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена общая схема устройства для осуществления способа измерения прогиба протяженного вертикально направленного канала, на фиг. 2 изображен общий вид волоконно-оптического датчика для проведения измерений, на фиг. 3 представлена схема расположения волоконно-оптического датчика в прямом вертикально направленном канале для осуществления способа измерения прогиба канала, на фиг. 4 показана схема расположения волоконно-оптического датчика в вертикально направленном канале с прогибом.The essence of the present invention is illustrated by the drawings, where in Fig. 1 shows a general diagram of a device for implementing a method for measuring the deflection of an extended vertically directed channel, FIG. 2 shows a general view of a fiber optic sensor for measurements, FIG. 3 shows the layout of a fiber optic sensor in a straight vertically directed channel for implementing the channel deflection measurement method, FIG. 4 shows the layout of the fiber optic sensor in a vertically directed channel with a deflection.
Способ измерения прогиба протяженного вертикально направленного канала осуществляется следующим образом.The method for measuring the deflection of an extended vertically directed channel is as follows.
Внутри протяженного вертикально направленного канала размещают гибкую полую несущую штангу на конце которой установлен, по крайней мере, один волоконно-оптический датчик. Световой сигнал подают по подключенным к датчику волоконно-оптическим линиям, регистрируют отраженный световой сигнал с помощью соединенного с волоконно-оптическими линиями фотоприемником. На основе анализа параметров светового сигнала определяют прогиб канала с помощью подключенного к фотоприемнику компьютера. Волоконно-оптический датчик снабжают гравитационным маятником, подвешенным с возможностью отклонения на нижнем конце волоконно-оптического датчика, перемещают гибкую полую несущую штангу с волоконно-оптическим датчиком вдоль канала и с помощью фотоприемника и компьютера фиксируют сдвиг интерференционной картины отраженного светового сигнала в газовом зазоре между верхней торцевой поверхностью гравитационного маятника и нижней торцевой поверхностью соединенных с фотоприемником и закрепленных на датчике волоконно-оптических линий, изменяющемся при перемещении волоконно-оптического датчика за счет отклонения гравитационного маятника от оси искривленного протяженного вертикально направленного канала. На основании зафиксированных сдвигов интерференционной картины отраженного светового сигнала регистрируют профилограммы изменений газового зазора для каждой волоконно-оптической линии, а на основании полученных профилограмм газового зазора рассчитывают величину и направление прогиба протяженного вертикально направленного канала от вертикальной оси.Inside the extended vertically directed channel, a flexible hollow bearing rod is placed at the end of which at least one fiber-optic sensor is installed. The light signal is fed through fiber optic lines connected to the sensor, the reflected light signal is recorded using a photodetector connected to the fiber optic lines. Based on the analysis of the parameters of the light signal, the deflection of the channel is determined using a computer connected to the photodetector. The fiber-optic sensor is equipped with a gravitational pendulum suspended with the possibility of deflection at the lower end of the fiber-optic sensor, the flexible hollow carrier rod with the fiber-optic sensor is moved along the channel and, using a photodetector and a computer, the shift of the interference pattern of the reflected light signal in the gas gap between the upper the end surface of the gravitational pendulum and the lower end surface of the fiber optic lines connected to the photodetector and fixed on the sensor, which changes when the fiber optic sensor is moved due to the deviation of the gravitational pendulum from the axis of the curved extended vertically directed channel. Based on the recorded shifts of the interference pattern of the reflected light signal, the profilograms of changes in the gas gap are recorded for each fiber-optic line, and based on the obtained profilograms of the gas gap, the magnitude and direction of the deflection of an extended vertically directed channel from the vertical axis are calculated.
Предлагаемое изобретение поясняется примером конкретного выполнения, описанными ниже. Приведенный пример не является единственно возможными, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заявленного технического результата.The present invention is illustrated by an example of a specific implementation, described below. The given example is not the only possible one, but clearly demonstrates the possibility of achieving the claimed technical result by this set of essential features.
Пример.Example.
Гибкую полую несущую штангу 1, с закрепленным на ее конце как минимум одним волоконно-оптическим датчиком 2 устанавливают внутри протяженного вертикально направленного канала 3. Затем подключают волоконно-оптический датчик 2 к перенастраиваемому лазеру 4 и фотоприемнику 5, которые, в свою очередь, подключают через блок 6 первичной обработки информации к компьютеру 7. Корпус волоконно-оптического датчика 2 жестко соединен посредством втулки 8 с гибкой полой несущей штангой 1. Трубка 9 и крышка 10 корпуса волоконно-оптического датчика 2 обеспечивают герметичность полости волоконно-оптического датчика 2, которая заполнена инертным газом. После установки гибкой полой несущей штанги 1 в исходное положение (гибкая полая несущая штанга 1 полностью опущена в протяженный вертикально направленный канал 3) начинают подъем гибкой полой несущей штанги 1. Измерение прогиба проводят при перемещении гибкой полой несущей штанги 1 в протяженном вертикально направленном канале 3, при этом на волоконно-оптический датчик 2 по волоконно-оптическим линиям 11 подают световой сигнал от перестраиваемого лазера 4, а отраженный волоконно-оптическим датчиком 2 сигнал принимают фотоприемником 5.A flexible
При наличии прогиба протяженного вертикально направленного канала 3, по которому движется гибкая полая несущая штанга 1, гравитационный маятник 12 волоконно-оптического датчика 2 за счет гибкого элемента 13 отклоняется на угол, пропорциональный углу отклонения волоконно-оптического датчика 2 от вектора силы тяжести.In the presence of a deflection of an extended vertically directed
При подъеме гибкой полой несущей штанги 1 происходит отклонение волоконно-оптического датчика 2 относительно поля силы тяжести и, как следствие, отклонение гравитационного маятника 12 относительно центральной оси волоконно-оптического датчика 2. В результате происходит изменение геометрических параметров газового зазора 14, а именно происходит изменение расстояний между отражающей поверхностью гравитационного маятника 12 и торцами волоконно-оптических линий 11, что вызывает сдвиг интерференционной картины, который регистрируют посредством фотоприемника 5 и анализируют при помощи специализированных программных средств, установленных на компьютере 7. В результате измерений для каждой волоконно-оптической линии 11 регистрируют профилограммы газового зазора 14. На основании полученных профилограмм газового зазора 14 рассчитывают профилограммы величины и направления отклонения протяженного вертикально направленного канала 3 от вертикальной оси.When lifting the flexible
Предлагаемый способ может быть использован при измерении длинномерных вертикальных каналов в различных отраслях промышленности.The proposed method can be used for measuring long vertical channels in various industries.
Claims (1)
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP21959591.5A EP4411753A1 (en) | 2021-09-29 | 2021-12-08 | Method of measuring bending of an elongate vertically oriented channel |
CA3225722A CA3225722A1 (en) | 2021-09-29 | 2021-12-08 | Method of measuring bending of an extended vertically directed channel |
PCT/RU2021/000552 WO2023055253A1 (en) | 2021-09-29 | 2021-12-08 | Method of measuring bending of an elongate vertically oriented channel |
KR1020247003107A KR20240032881A (en) | 2021-09-29 | 2021-12-08 | Reactor Technology Channel Curvature Measurement Method |
CN202180101487.0A CN117916819A (en) | 2021-09-29 | 2021-12-08 | Method for measuring deflection of extending channel in vertical direction |
JP2024517514A JP2024538865A (en) | 2021-09-29 | 2021-12-08 | Method for measuring deflection of a vertically extending channel |
ZA2024/00605A ZA202400605B (en) | 2021-09-29 | 2024-01-17 | Method for measuring bending of an extended vertically directed channel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2774260C1 true RU2774260C1 (en) | 2022-06-16 |
Family
ID=
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5594819A (en) * | 1995-07-26 | 1997-01-14 | Electric Power Research Institute | Field-mountable fiber optic sensors for long term strain monitoring in hostile environments |
RU2246144C2 (en) * | 2003-04-07 | 2005-02-10 | Смоленская атомная электростанция | Method and device for checking gas gap in process channel of uranium-graphite reactor |
RU2361173C2 (en) * | 2007-08-13 | 2009-07-10 | Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Device for controlling bending of reactor fuel channels |
DE102010000876A1 (en) * | 2009-01-19 | 2010-07-22 | Mitutoyo Corp., Kawasaki-shi | Surface texture measuring apparatus and method and program for generating a sensor model |
RU163742U1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-08-10 | Устав пристроёве техники АВ ЦР, в.в.и. | FIBER OPTICAL SENSOR AND KIT FOR MEASURING DEFORMATIONS OF THE PROTECTIVE SHELL OF THE NUCLEAR REACTOR |
RU2626301C1 (en) * | 2016-11-15 | 2017-07-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Пролог" | Method of measuring technological channel curvature of rbmk-type nuclear reactor and device for its implementation |
FR3045833B1 (en) * | 2015-12-18 | 2018-02-09 | Electricite De France | DEVICE FOR MONITORING AND MEASURING WELDING DEFECTS OF A CYLINDRICAL WALL AND METHOD USING SAME |
KR101870381B1 (en) * | 2017-11-21 | 2018-06-22 | 케이.엘.이.에스 주식회사 | Noncontact Vibration Monitoring System for Small Diameter Plumbing Pipes for nuclear power plants of capable of Self-Vibration Correction |
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5594819A (en) * | 1995-07-26 | 1997-01-14 | Electric Power Research Institute | Field-mountable fiber optic sensors for long term strain monitoring in hostile environments |
RU2246144C2 (en) * | 2003-04-07 | 2005-02-10 | Смоленская атомная электростанция | Method and device for checking gas gap in process channel of uranium-graphite reactor |
RU2361173C2 (en) * | 2007-08-13 | 2009-07-10 | Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Device for controlling bending of reactor fuel channels |
DE102010000876A1 (en) * | 2009-01-19 | 2010-07-22 | Mitutoyo Corp., Kawasaki-shi | Surface texture measuring apparatus and method and program for generating a sensor model |
RU163742U1 (en) * | 2014-12-17 | 2016-08-10 | Устав пристроёве техники АВ ЦР, в.в.и. | FIBER OPTICAL SENSOR AND KIT FOR MEASURING DEFORMATIONS OF THE PROTECTIVE SHELL OF THE NUCLEAR REACTOR |
FR3045833B1 (en) * | 2015-12-18 | 2018-02-09 | Electricite De France | DEVICE FOR MONITORING AND MEASURING WELDING DEFECTS OF A CYLINDRICAL WALL AND METHOD USING SAME |
RU2626301C1 (en) * | 2016-11-15 | 2017-07-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Пролог" | Method of measuring technological channel curvature of rbmk-type nuclear reactor and device for its implementation |
KR101870381B1 (en) * | 2017-11-21 | 2018-06-22 | 케이.엘.이.에스 주식회사 | Noncontact Vibration Monitoring System for Small Diameter Plumbing Pipes for nuclear power plants of capable of Self-Vibration Correction |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Бутов О.В. и др. О возможности применения оптоволоконных датчиков для контроля температуры и деформации графитовых колонн ядерного реактора РБМК-1000, Фотон-экспресс, N 6, стр. 43-44, 2011 г. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Guo et al. | Temperature-insensitive fiber Bragg grating liquid-level sensor based on bending cantilever beam | |
US6541758B2 (en) | Liquid-level gauge | |
US20060013523A1 (en) | Fiber optic position and shape sensing device and method relating thereto | |
RU2540258C1 (en) | Device to measure deformations and method to measure deformations | |
US9612394B2 (en) | Fibre-optic sensor and use thereof | |
CN105783866B (en) | A kind of tank gage and sedimentation monitoring system based on low coherence interference technology | |
JPH0229963B2 (en) | ||
EP0192659A1 (en) | Distributed, spatially resolving optical fiber strain gauge. | |
US11473943B2 (en) | Optical fiber sensor | |
RU2626301C1 (en) | Method of measuring technological channel curvature of rbmk-type nuclear reactor and device for its implementation | |
RU2774260C1 (en) | Method for measuring the deflection of an extended vertically directed channel | |
Liu et al. | Strongly coupled multicore fiber with FBGs for multipoint and multiparameter sensing | |
RU2768260C1 (en) | Method for measuring the deflection of the technological channel of a nuclear reactor | |
Leffers et al. | Optical bend sensor based on eccentrically micro-structured multimode polymer optical fibers | |
KR20110120485A (en) | Fiber bragg grating sensor and method for fabricating the same | |
EP4411753A1 (en) | Method of measuring bending of an elongate vertically oriented channel | |
Caucheteur et al. | Simultaneous bend and temperature sensor using tilted FBG | |
EA046863B1 (en) | METHOD FOR MEASURING THE DEFLECTION OF AN EXTENDED, VERTICALLY DIRECTED CHANNEL | |
RU2775863C1 (en) | Device for measuring the deflection of an extended, vertically directed channel | |
EA046858B1 (en) | METHOD FOR MEASURING THE DEFLECTION OF A NUCLEAR REACTOR TECHNOLOGICAL CHANNEL | |
EP4411315A1 (en) | Device for measuring bending of an elongate vertically oriented channel | |
EA046798B1 (en) | DEVICE FOR MEASURING THE DEFLECTION OF AN EXTENDED VERTICALLY DIRECTED CHANNEL | |
Burnett et al. | Optical Fibre‐based Vectoral Shape Sensor | |
Jung et al. | Optimal FBG sensor deployment via Gaussian Quadrature formula for measurement of displacement of laterally loaded piles | |
CN108431558A (en) | The device that liquid level is measured by optical reflectance measurements meter includes structure and the corresponding measurement method of the device |