專利名稱:基于誤差帶校正方法的棒位測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于棒位測控技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種反應(yīng)堆的棒位測量系統(tǒng)，尤其涉及一種基于誤差帶校正方法的棒位測量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
控制棒及其驅(qū)動機構(gòu)是保證反應(yīng)堆安全運行的重要組成部分。正常工況下，通過調(diào)節(jié)控制棒棒位，可以實現(xiàn)反應(yīng)堆的正常啟動、停閉，以及維持反應(yīng)堆在某一給定功率水平運行和進行功率調(diào)節(jié)；在事故工況下，通過快速將控制棒插入反應(yīng)堆堆芯，實現(xiàn)緊急停堆。 棒位測量裝置是該組成部分中的最重要的裝置之一，其可靠性和安全性直接關(guān)系到整個反應(yīng)堆的正常運行與安全。
目前已有的反應(yīng)堆控制棒棒位測量裝置主要包括角度式、超聲式、電渦流式和感應(yīng)式等幾種。
其中感應(yīng)式是最常見，也是應(yīng)用最廣泛的反應(yīng)堆控制棒棒位測量裝置。感應(yīng)式棒位測量裝置又分為互感式和自感式兩大類，互感式大量存在于早期的感應(yīng)式棒位測量裝置設(shè)計中，設(shè)計將由導磁材料組成的測量芯棒連接在控制棒一端并與控制棒同步運行；測量芯棒在一根空心孔道內(nèi)部運動，初級激勵線圈和測量次級線圈套裝在空心孔道外部，當測量芯棒在線圈內(nèi)部運動是，改變電感線圈的磁感應(yīng)強度是測量次級線圈輸出信號幅度發(fā)生變化，其缺點是結(jié)構(gòu)復雜，線圈繞制難度大，連接復雜。在中國專利92103620. 5-“自編碼數(shù)字式棒位測量系統(tǒng)”和中國專利95116462. 9- “地址碼反應(yīng)堆控制棒棒位測量系統(tǒng)”中對于線圈結(jié)構(gòu)進行了改進。但是由于其依舊采用互感形式的電感式棒位測量裝置，仍然存在體積較大，初級線圈功率大和線圈工藝一致性要求高等不足。而自感式棒位測量裝置，則對缺點進行有效的改進，如本申請人2005年I月21日申請的中國專利200510011225.8- “一種基于線圈自感原理的控制棒棒位測量系統(tǒng)”和中國專利200510011226. 2- “一種基于自感式原理的單級線圈控制棒棒位測量傳感器”中，對于棒位測量裝置的感應(yīng)形式進行了改進，采用了自感形式的電感式棒位測量原理，達到了簡化棒位測量裝置結(jié)構(gòu)，提供可靠性的目的。但是，所述以上各種設(shè)計中仍存在以下不足1、每個自感測量線圈由獨立對應(yīng)的輔助信號電路產(chǎn)生放大了的激勵信號，由于多個放大電路長期運行存在溫度漂移等物理現(xiàn)象， 各個自感測量線圈信號長期工作存在相對參數(shù)漂移。2、多個放大電路之間存在參數(shù)差異， 使用和維護中各電路之間一致性調(diào)試難度大。3、由于使用參比線圈，使得整個棒位測量系統(tǒng)的傳感器部分必須完全處于近似環(huán)境中，而造成傳感器安裝高度較大，增大了反應(yīng)堆艙室布置和設(shè)計的難度。4、由于使用參比線圈，使得在參比線圈由于長期工作和工作環(huán)境條件波動而導致的參數(shù)變化后，整個棒位測量系統(tǒng)的測量精度受到明顯影響。5、由于溫度影響，以及線圈繞制影響造成線圈的信號電平差異可能導致信號產(chǎn)生錯誤判斷。6、由于反應(yīng)堆系統(tǒng)溫度變化造成的整體熱膨脹會導致棒位測量裝置初始的零點位置產(chǎn)生變化，進而導致可能的控制棒位置指示偏差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種解決上述棒位測量裝置存在問題，特別特別是解決常見的感應(yīng)式棒位測量裝置存在問題的新型棒位測量系統(tǒng)。
本發(fā)明的特征在于，是一種反應(yīng)堆的棒位測量系統(tǒng)，含有測量線圈組、校正副邊線圈組、校正原邊線圈、校正激勵信號發(fā)生單元、測量激勵信號發(fā)生單元、現(xiàn)場測量單元、測量芯棒以及信息處理單元，其中
測量線圈組，第I個到第η個共η個同向串聯(lián)的測量線圈Al An，各測量線圈的繞制方式相同，在空間上各測量線圈的共軸地安裝，各測量線圈兩端輸入測量激勵信號；
校正線圈組,其中包括一個校正原邊線圈CO,第I個到第m個共m個校正副邊線圈Cl Cm, m = 4,所述一個校正原邊線圈CO和m個校正副邊線圈共磁軸安裝,所述m個校正副邊線圈C1，C2，C3，C4從下到上地順次緊密排列，其中，中間兩個校正副邊線圈C2，C3 的纏繞方向相反，且兩者串聯(lián)連接；兩端兩個校正副邊線圈Cl，C4纏繞方向相反，且兩者串聯(lián)連接；偏下方的兩個校正副邊線圈Cl，C2安裝后線圈螺旋方向與所述校正原邊線圈CO的線圈螺旋方向相同，偏上方的兩個校正副邊線圈C3，C4安裝后的線圈螺旋方向與所述校正原邊線圈CO的線圈螺旋方向相反，所述校正線圈組用于棒位測量的零點誤差帶校正；
測量芯棒，由導磁材料段與非導磁材料段間隔排列組成，該測量芯棒的一端與控制棒的驅(qū)動軸直接連接，并在所述各測量線圈Al An及校正線圈組內(nèi)部上下往復運動，所述η個同向串聯(lián)的測量線圈安裝于所述測量芯棒頂端面的行程范圍內(nèi)，在控制棒沒有運動前，且所述反應(yīng)堆沒有加熱前的冷態(tài)初始條件下，所述測量芯棒中某個固定的導磁材料段頂端面位于串聯(lián)反接的所述中間兩個校正副邊線圈C2，C3中靠下方的一個所述校正副邊線圈C2的上下端面之間，所述冷態(tài)初始條件下測量芯棒中固定的導磁材料段頂端面的位置與串聯(lián)反接的所述中間兩個校正副邊線圈C2，C3中靠上方一個所述校正副邊線圈C3的上端面間的距離大于所述控制棒的驅(qū)動軸部分整體在所述反應(yīng)堆達到最高工作溫度時，以冷態(tài)初始條件下的所述測量芯棒中固定的導磁材料段頂端面的位置為起點開始，由于包括熱膨脹在內(nèi)的各種因素而導致的的伸長總長度，同時在所述控制棒開始運動前的冷態(tài)初始條件下，位于兩端的兩個串聯(lián)反接的所述校正副邊線圈Cl，C4中，始終保持其中一個內(nèi)部有所述測量芯棒的導磁材料段存在，而另一個內(nèi)部只有測量芯棒的非導磁材料段部分存在或者沒有測量芯棒存在；
測量激勵信號發(fā)生單元，由測量激勵信號發(fā)生器和測量激勵信號放大器依次串聯(lián)構(gòu)成，所述測量激勵信號發(fā)生器產(chǎn)生的固定頻率的交流激勵信號經(jīng)測量激勵信號放大器功率放大后輸入到所述測量線圈組的兩個輸入端；
校正激勵信號發(fā)生單元，由校正激勵信號發(fā)生器和校正激勵信號放大器依次串聯(lián)構(gòu)成，所述校正激勵信號發(fā)生器產(chǎn)生的固定頻率的交流激勵信號經(jīng)校正激勵信號放大器進行功率放大后輸入到所述校正線圈組中校正原邊線圈的兩個輸入端；
現(xiàn)場測量單元，由現(xiàn)場棒位信號測量子單元和現(xiàn)場零點誤差帶校正信號測量子單元構(gòu)成，其中
現(xiàn)場棒位信號測量子單元由P路現(xiàn)場棒位信號測量電路和一路測量激勵信號測量電路組成，P = η，其中，每一路現(xiàn)場棒位信號測量電路依次由差分信號放大器，低通濾波器和轉(zhuǎn)換模塊串聯(lián)而成，所述轉(zhuǎn)換模塊把對應(yīng)測量線圈產(chǎn)生且經(jīng)過放大了的線圈自感電壓信號濾波后對應(yīng)的直流電壓信號成比例地轉(zhuǎn)換為便于通過電纜遠程傳輸?shù)闹绷麟娏餍盘枺?所述每一路現(xiàn)場棒位信號測量電路中的差分信號放大器的兩個輸入端分別與所述測量線圈組中對應(yīng)的一個測量線圈的兩個輸出端相連；測量激勵信號測量電路組成也由差分信號放大器，低通濾波器和轉(zhuǎn)換模塊串聯(lián)而成；所述測量激勵信號測量電路中的轉(zhuǎn)換模塊把對應(yīng)測量激勵信號發(fā)生單元產(chǎn)生的經(jīng)過放大器調(diào)整的測量激勵信號濾波后對應(yīng)的直流電壓信號成比例地轉(zhuǎn)換為便于通過電纜遠程傳輸?shù)闹绷麟娏餍盘?，所述測量激勵信號測量電路中的差分信號放大器的兩個輸入端分別與所述測量激勵信號發(fā)生單元中測量激勵信號放大器對應(yīng)的兩個輸出端相連；
現(xiàn)場零點誤差帶校正信號測量子單元由兩路現(xiàn)場零點誤差帶校正信號測量電路構(gòu)成，其中，每一路現(xiàn)場零點誤差帶校正信號測量電路由差分信號放大器，低通濾波器和轉(zhuǎn)換模塊串聯(lián)而成，第一路現(xiàn)場零點誤差帶校正信號測量電路中的差分信號放大器的兩個輸入端分別與所述中間兩個校正副邊線圈C2，C3中靠下方的一個所述校正副邊線圈C2的下方輸出端和所述中間兩個校正副邊線圈C2，C3中靠上方一個所述校正副邊線圈C3的上方輸出端相連，所述中間兩個校正副邊線圈C2，C3中靠下方的一個所述校正副邊線圈C2的上方輸出端和所述中間兩個校正副邊線圈C2，C3中靠上方一個所述校正副邊線圈C3的下方輸出端相互連接；第二路現(xiàn)場零點誤差帶校正信號測量電路中的差分信號放大器的兩個輸入端分別與所述兩端的兩個串聯(lián)反接的校正副邊線圈Cl，C4中的最下端的校正副邊線圈 Cl的下方輸出端和所述兩端的兩個串聯(lián)反接的校正副邊線圈Cl，C4中的最上端的校正副邊線圈C4的上方輸出端相連，所述兩端的兩個串聯(lián)反接的校正副邊線圈Cl，C4中的最下端的校正副邊線圈Cl的上方輸出端和所述兩端的兩個串聯(lián)反接的校正副邊線圈Cl，C4中的最上端的校正副邊線圈C4的下方輸出端相互連接；所述現(xiàn)場零點誤差帶校正信號測量電路中的轉(zhuǎn)換模塊把對應(yīng)兩個串聯(lián)的校正副邊線圈產(chǎn)生且經(jīng)過放大了的感應(yīng)電壓信號濾波后對應(yīng)的直流電壓信號成比例地轉(zhuǎn)換為便于通過電纜遠程傳輸?shù)闹绷麟娏餍盘枺?br>信息處理單元，依次由一組信號接收電路，一個A/D轉(zhuǎn)換電路及一臺工業(yè)計算機依次串聯(lián)構(gòu)成，所述信號接收電路是一個電阻式的采樣電路，在所述信息處理單元中
一組信號接收電路，由q個棒位測量信號接收電路和兩個零點誤差帶校正信號接收電路，以及一個測量激勵信號接收電路構(gòu)成，q = P = n，其中
每一個棒位測量信號接收電路的輸入端與所述現(xiàn)場測量單元中的所述棒位信號測量電路中對應(yīng)的一個所述轉(zhuǎn)換模塊的輸出端經(jīng)過電纜相連；
兩個零點誤差帶校正信號接收電路中每一個的輸入端分別與所述兩路現(xiàn)場零點誤差帶校正信號測量電路中對應(yīng)一路的所述轉(zhuǎn)換模塊的輸出端經(jīng)過電纜相連；
一個測量激勵信號接收電路的輸入端與所述測量激勵信號測量電路中對應(yīng)的一個轉(zhuǎn)換模塊的輸出端經(jīng)過電纜相連；
A/D轉(zhuǎn)換電路輸入所述信息處理單元中各信號接收電路輸出的對應(yīng)表示所述各測量線圈產(chǎn)生的信號的直流電壓信號，對應(yīng)表示兩路串聯(lián)反接的校正副邊線圈產(chǎn)生的信號的直流電壓信號以及對應(yīng)表示所述測量激勵信號的直流電壓信號，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路處理后得到對應(yīng)使用數(shù)字直流電壓信號表示的各個信號并進一步將所述用數(shù)字直流電壓信號表示的各個信號送給所述工業(yè)計算機；
工業(yè)計算機，按以下步驟實現(xiàn)具有測量誤差帶校正特性的棒位測量功能
8[0022]步驟(I):對從所述A/D轉(zhuǎn)換電路輸入的各個對應(yīng)于所述各個測量線圈輸出的自感電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號按照由小到大方式進行排序；
步驟⑵分別比較步驟⑴中各個所述數(shù)字直流電壓信號和從所述A/D轉(zhuǎn)換電路輸入的對應(yīng)于測量激勵信號發(fā)生單元產(chǎn)生的測量激勵信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號;
若對應(yīng)某個所述測量線圈輸出的自感電壓信號的數(shù)字直流電壓信號等于對應(yīng)于測量激勵信號發(fā)生單元產(chǎn)生的測量激勵信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號，或者與對應(yīng)于測量激勵信號發(fā)生單元產(chǎn)生的測量激勵信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號之間的差值在小于5%的對應(yīng)于測量激勵信號發(fā)生單元產(chǎn)生的測量激勵信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號有效值大小的范圍內(nèi)，而同時其他各個測量線圈輸出自感電壓信號所對應(yīng)的數(shù)字直流電壓信號與零值的差值在小于5%的對應(yīng)于測量激勵信號發(fā)生單元產(chǎn)生的測量激勵信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號有效值大小的范圍內(nèi)，則判斷對應(yīng)所述的測量線圈發(fā)生斷路，輸出報警信號；
若對應(yīng)某個所述測量線圈輸出的自感電壓信號的數(shù)字直流電壓信號與零值的差值在小于5%的對應(yīng)于測量激勵信號發(fā)生單元產(chǎn)生的測量激勵信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號有效值大小的范圍內(nèi)，而同時其他各個測量線圈輸出的自感電壓信號的數(shù)字直流電壓信號與對應(yīng)于測量激勵信號發(fā)生單元產(chǎn)生的測量激勵信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號之間的差值在大于5%的對應(yīng)于測量激勵信號發(fā)生單元產(chǎn)生的測量激勵信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號有效值大小的范圍內(nèi)，則判斷對應(yīng)所述的的測量線圈發(fā)生短路， 輸出報警信號；
步驟⑶把步驟⑴中所述的排序后的對應(yīng)于本次各個所述測量線圈輸出的自感電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號中的較高電平信號中的極大值和較低電平信號中的極小值取出，將上述極大值和極小值求平均值作為一階比較閾值FTA ；
步驟⑷把步驟⑴中所述的排序后的對應(yīng)于本次各個所述測量線圈輸出的自感電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號與步驟(3)中所述的一階比較閾值FTA進行比較；對應(yīng)大于所述一階比較閾值FTA的所述對應(yīng)于本次各個所述測量線圈輸出的自感電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號中的極大值和極小值求取平均值TAA，并對小于所述一階比較閾值FTA的所述對應(yīng)于本次各個所述測量線圈輸出的自感電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號中的極大值和極小值求取平均值TAB ；
步驟(5):把步驟(4)中所述平均值TAA和平均值TAB再次求取平均值，并將所得到的平均值作為二階比較閾值STA ；
步驟￠):把對應(yīng)于本次各個所述測量線圈輸出的自感電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號與所述二階比較閾值STA進行比較，大于所述二階比較閾值STA的數(shù)字直流電壓信號對應(yīng)的測量線圈的狀態(tài)記為“1”，小于所述二階比較閾值STA的數(shù)字直流電壓信號對應(yīng)的測量線圈的狀態(tài)記為“O” ；
步驟(7):把步驟￠)中表示對應(yīng)于各個測量線圈狀態(tài)的二進制值組合后與預先存儲的“各測量線圈狀態(tài)的二進制值組合與控制棒位置關(guān)系表”中的對應(yīng)于控制棒各個位置的二進制值組合進行比較，即可獲得對應(yīng)測試條件狀態(tài)下控制棒位置信息；
所述工業(yè)計算機在進行所述具有測量誤差帶校正特性的棒位測量工作前，有一個零點誤差帶校正過程，其步驟如下
步驟(Γ ):在控制棒工作前的反應(yīng)堆沒有加熱前的冷態(tài)初始條件下，分別采集并記錄對應(yīng)表示串聯(lián)反接的所述中間兩個校正副邊線圈C2，C3輸出的感應(yīng)電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號，以及對應(yīng)表示位于兩端的兩個串聯(lián)反接的所述校正副邊線圈 Cl，C4輸出的感應(yīng)電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號；
步驟(2'):用步驟(I')中所述的表示所述中間兩個校正副邊線圈C2，C3中靠下方的一個所述校正副邊線圈C2和所述中間兩個校正副邊線圈C2，C3中靠上方一個所述校正副邊線圈C3輸出的感應(yīng)電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號，除以對應(yīng)表示位于兩端的兩個串聯(lián)反接的所述校正副邊線圈Cl，C4輸出的感應(yīng)電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號，得到控制棒初始零點偏移修正系數(shù)ZCl ;再把所述控制棒初始零點偏移修正系數(shù)ZCl乘以單個所述校正副邊線圈的軸向高度，得到控制棒初始零點偏移距離Xl ；
步驟(3'):在反應(yīng)堆工作條件下，重復步驟(I');
步驟(4'):在所述反應(yīng)堆工作條件下，重復步驟(2')得到控制棒零點偏移校正系數(shù)ZC2 ；
步驟(5'):用步驟(4')得到的所述控制棒零點偏移校正系數(shù)ZC2減去步驟 (2/ )得到的控制棒初始零點偏移修正系數(shù)ZC1，并把所得的差值乘以單個所述校正副邊線圈的軸向高度，得到控制棒零點偏移距離X2 ；
步驟(6'):當所述控制棒初始零點偏移距離Xl小于所述棒位測量系統(tǒng)所能夠區(qū)分的一個最小單位長度S，且所述控制棒初始零點偏移距離Xl與控制棒零點偏移距離X2 之和大于所述棒位測量系統(tǒng)所能夠區(qū)分的一個最小單位長度S時，則該條件下的工業(yè)計算機經(jīng)過測量誤差帶校正方法判斷得到的用距離控制棒運動起始位置為最小單位長度S整數(shù)倍長度表示的控制棒位置減去所述一個最小單位長度S表示的控制棒移動距離后，就得到了再經(jīng)過零點誤差帶校正后的控制棒有效的實際位置；當所述控制棒初始零點偏移距離 Xl小于所述棒位測量系統(tǒng)所能夠區(qū)分的一個最小單位長度S，且所述控制棒初始零點偏移距離Xl與控制棒零點偏移距離X2之和小于所述棒位測量系統(tǒng)所能夠區(qū)分的一個最小單位長度S時，則該條件下的工業(yè)計算機經(jīng)過測量誤差帶校正方法判斷得到的用距離控制棒運動起始位置為最小單位長度S整數(shù)倍長度表示的控制棒位置即作為再經(jīng)過零點誤差帶校正后的控制棒有效的實際位置；
所述的測量線圈個數(shù)η大于等于3，并且各測量線圈中任意兩個相鄰測量線圈之間的距離相等且為控制棒步距的整數(shù)倍，所述控制棒步距是預先設(shè)定的。
本發(fā)明的效果在于，所述基于誤差帶校正方法的棒位測量系統(tǒng)基于測量誤差帶校正和零點誤差帶校正方法工作，與原有各種棒位測量技術(shù)相比，特別是感應(yīng)式棒位測量技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果1、由于采用了誤差帶校正方法進行測量線圈狀態(tài)的判斷，克服了溫度影響和線圈繞制誤差影響等隨機因素可能導致的對線圈狀態(tài)的錯誤判斷問題；2、由于采用了用于控制棒位置零點誤差帶校正的校正線圈組，解決了由于反應(yīng)堆工作中溫度變化而導致結(jié)構(gòu)熱膨脹伸長進而造成的棒位初始零點位置誤差以及可能導致的控制棒位置錯誤判斷問題；3、由于本發(fā)明采用了各測量線圈串聯(lián)連接，共同使用一組測量激勵信號發(fā)生單元的結(jié)構(gòu)形式，從根本上解決了原有設(shè)計中存在的多個測量線圈之間，長期工作條件下可能存在的參數(shù)無規(guī)則相對漂移；4、降低了測量激勵信號發(fā)生單元調(diào)試和維護的難度；5、由于去除了參比線圈，不但可以有效縮短棒位測量系統(tǒng)的整體高度，更完全解決了可能的由于參比線圈與測量線圈工作溫度差異導致的測量誤差。


圖I是基于誤差帶校正方法的棒位測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖
圖2是基于誤差帶校正方法的棒位測量系統(tǒng)的一個實施例的示意圖
圖3是圖2實施例中各步位置測量線圈信號變化，測量誤差帶及判斷閾值的示意圖
圖4A是圖2實施例在冷態(tài)初始條件下狀態(tài)的示意圖
圖4B是圖2實施例在加熱后工作條件下狀態(tài)的示意圖
對附圖中各標號說明如下
圖I中標號說明
權(quán)利要求
1.基于誤差帶校正方法的棒位測量系統(tǒng)，其特征在于，是一種反應(yīng)堆的棒位測量系統(tǒng)， 含有測量線圈組、校正副邊線圈組、校正原邊線圈、校正激勵信號發(fā)生單元、測量激勵信號發(fā)生單元、現(xiàn)場測量單元、測量芯棒以及信息處理單元，其中測量線圈組，第I個到第η個共η個同向串聯(lián)的測量線圈(Al An)，各測量線圈的繞制方式相同，在空間上各測量線圈的共軸地安裝，各測量線圈兩端輸入測量激勵信號；校正線圈組，其中包括一個校正原邊線圈(CO)，第I個到第m個共m個校正副邊線圈 (Cl Cm), m = 4,所述一個校正原邊線圈(CO)和m個校正副邊線圈共磁軸安裝,所述m 個校正副邊線圈(Cl，C2，C3，C4)從下到上地順次緊密排列，其中，中間兩個校正副邊線圈 (C2，C3)的纏繞方向相反，且兩者串聯(lián)連接；兩端兩個校正副邊線圈(Cl，C4)纏繞方向相反，且兩者串聯(lián)連接；偏下方的兩個校正副邊線圈(Cl，C2)安裝后線圈螺旋方向與所述校正原邊線圈(CO)的線圈螺旋方向相同，偏上方的兩個校正副邊線圈(C3，C4)安裝后的線圈螺旋方向與所述校正原邊線圈(CO)的線圈螺旋方向相反，所述校正線圈組用于棒位測量的零點誤差帶校正；測量芯棒，由導磁材料段與非導磁材料段間隔排列組成，該測量芯棒的一端與控制棒的驅(qū)動軸直接連接，并在所述各測量線圈(Al An)及校正線圈組內(nèi)部上下往復運動，所述 η個同向串聯(lián)的測量線圈安裝于所述測量芯棒頂端面的行程范圍內(nèi)，在控制棒沒有運動前， 且所述反應(yīng)堆沒有加熱前的冷態(tài)初始條件下，所述測量芯棒中某個固定的導磁材料段頂端面位于串聯(lián)反接的所述中間兩個校正副邊線圈(C2，C3)中靠下方的一個所述校正副邊線圈(C2)的上下端面之間，所述冷態(tài)初始條件下測量芯棒中固定的導磁材料段頂端面的位置與串聯(lián)反接的所述中間兩個校正副邊線圈(C2，C3)中靠上方一個所述校正副邊線圈 (C3)的上端面間的距離大于所述控制棒的驅(qū)動軸部分整體在所述反應(yīng)堆達到最高工作溫度時，以冷態(tài)初始條件下的所述測量芯棒中固定的導磁材料段頂端面的位置為起點開始， 由于包括熱膨脹在內(nèi)的各種因素而導致的的伸長總長度，同時在所述控制棒開始運動前的冷態(tài)初始條件下，位于兩端的兩個串聯(lián)反接的所述校正副邊線圈(Cl，C4)中，始終保持其中一個內(nèi)部有所述測量芯棒的導磁材料段存在，而另一個內(nèi)部只有測量芯棒的非導磁材料段部分存在或者沒有測量芯棒存在；測量激勵信號發(fā)生單元，由測量激勵信號發(fā)生器和測量激勵信號放大器依次串聯(lián)構(gòu)成，所述測量激勵信號發(fā)生器產(chǎn)生的固定頻率的交流激勵信號經(jīng)測量激勵信號放大器功率放大后輸入到所述測量線圈組的兩個輸入端；校正激勵信號發(fā)生單元，由校正激勵信號發(fā)生器和校正激勵信號放大器依次串聯(lián)構(gòu)成，所述校正激勵信號發(fā)生器產(chǎn)生的固定頻率的交流激勵信號經(jīng)校正激勵信號放大器進行功率放大后輸入到所述校正線圈組中校正原邊線圈的兩個輸入端；現(xiàn)場測量單元，由現(xiàn)場棒位信號測量子單元和現(xiàn)場零點誤差帶校正信號測量子單元構(gòu)成，其中現(xiàn)場棒位信號測量子單元由P路現(xiàn)場棒位信號測量電路和一路測量激勵信號測量電路組成，P = η，其中，每一路現(xiàn)場棒位信號測量電路依次由差分信號放大器，低通濾波器和轉(zhuǎn)換模塊串聯(lián)而成，所述轉(zhuǎn)換模塊把對應(yīng)測量線圈產(chǎn)生且經(jīng)過放大了的線圈自感電壓信號濾波后對應(yīng)的直流電壓信號成比例地轉(zhuǎn)換為便于通過電纜遠程傳輸?shù)闹绷麟娏餍盘枺雒恳宦番F(xiàn)場棒位信號測量電路中的差分信號放大器的兩個輸入端分別與所述測量線圈組中對應(yīng)的一個測量線圈的兩個輸出端相連；測量激勵信號測量電路組成也由差分信號放大器，低通濾波器和轉(zhuǎn)換模塊串聯(lián)而成；所述測量激勵信號測量電路中的轉(zhuǎn)換模塊把對應(yīng)測量激勵信號發(fā)生單元產(chǎn)生的經(jīng)過放大器調(diào)整的測量激勵信號濾波后對應(yīng)的直流電壓信號成比例地轉(zhuǎn)換為便于通過電纜遠程傳輸?shù)闹绷麟娏餍盘?，所述測量激勵信號測量電路中的差分信號放大器的兩個輸入端分別與所述測量激勵信號發(fā)生單元中測量激勵信號放大器對應(yīng)的兩個輸出端相連；現(xiàn)場零點誤差帶校正信號測量子單元由兩路現(xiàn)場零點誤差帶校正信號測量電路構(gòu)成， 其中，每一路現(xiàn)場零點誤差帶校正信號測量電路由差分信號放大器，低通濾波器和轉(zhuǎn)換模塊串聯(lián)而成，第一路現(xiàn)場零點誤差帶校正信號測量電路中的差分信號放大器的兩個輸入端分別與所述中間兩個校正副邊線圈(C2，C3)中靠下方的一個所述校正副邊線圈(C2)的下方輸出端和所述中間兩個校正副邊線圈(C2，C3)中靠上方一個所述校正副邊線圈(C3)的上方輸出端相連，所述中間兩個校正副邊線圈(C2，C3)中靠下方的一個所述校正副邊線圈 (C2)的上方輸出端和所述中間兩個校正副邊線圈(C2，C3)中靠上方一個所述校正副邊線圈(C3)的下方輸出端相互連接；第二路現(xiàn)場零點誤差帶校正信號測量電路中的差分信號放大器的兩個輸入端分別與所述兩端的兩個串聯(lián)反接的校正副邊線圈(Cl，C4)中的最下端的校正副邊線圈(Cl)的下方輸出端和所述兩端的兩個串聯(lián)反接的校正副邊線圈(Cl， C4)中的最上端的校正副邊線圈(C4)的上方輸出端相連，所述兩端的兩個串聯(lián)反接的校正副邊線圈(C1，C4)中的最下端的校正副邊線圈(Cl)的上方輸出端和所述兩端的兩個串聯(lián)反接的校正副邊線圈(C1，C4)中的最上端的校正副邊線圈(C4)的下方輸出端相互連接；所述現(xiàn)場零點誤差帶校正信號測量電路中的轉(zhuǎn)換模塊把對應(yīng)兩個串聯(lián)的校正副邊線圈產(chǎn)生且經(jīng)過放大了的感應(yīng)電壓信號濾波后對應(yīng)的直流電壓信號成比例地轉(zhuǎn)換為便于通過電纜遠程傳輸?shù)闹绷麟娏餍盘?；信息處理單元，依次由一組信號接收電路，一個A/D轉(zhuǎn)換電路及一臺工業(yè)計算機依次串聯(lián)構(gòu)成，所述信號接收電路是一個電阻式的采樣電路，在所述信息處理單元中一組信號接收電路，由q個棒位測量信號接收電路和兩個零點誤差帶校正信號接收電路，以及一個測量激勵信號接收電路構(gòu)成，q = P = n，其中每一個棒位測量信號接收電路的輸入端與所述現(xiàn)場測量單元中的所述棒位信號測量電路中對應(yīng)的一個所述轉(zhuǎn)換模塊的輸出端經(jīng)過電纜相連；兩個零點誤差帶校正信號接收電路中每一個的輸入端分別與所述兩路現(xiàn)場零點誤差帶校正信號測量電路中對應(yīng)一路的所述轉(zhuǎn)換模塊的輸出端經(jīng)過電纜相連；一個測量激勵信號接收電路的輸入端與所述測量激勵信號測量電路中對應(yīng)的一個轉(zhuǎn)換模塊的輸出端經(jīng)過電纜相連；A/D轉(zhuǎn)換電路輸入所述信息處理單元中各信號接收電路輸出的對應(yīng)表示所述各測量線圈產(chǎn)生的信號的直流電壓信號，對應(yīng)表示兩路串聯(lián)反接的校正副邊線圈產(chǎn)生的信號的直流電壓信號以及對應(yīng)表示所述測量激勵信號的直流電壓信號，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換電路處理后得到對應(yīng)使用數(shù)字直流電壓信號表示的各個信號并進一步將所述用數(shù)字直流電壓信號表示的各個信號送給所述工業(yè)計算機；工業(yè)計算機，按以下步驟實現(xiàn)具有測量誤差帶校正特性的棒位測量功能步驟(I):對從所述A/D轉(zhuǎn)換電路輸入的各個對應(yīng)于所述各個測量線圈輸出的自感電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號按照由小到大方式進行排序；步驟(2):分別比較步驟(I)中各個所述數(shù)字直流電壓信號和從所述A/D轉(zhuǎn)換電路輸入的對應(yīng)于測量激勵信號發(fā)生單元產(chǎn)生的測量激勵信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號;若對應(yīng)某個所述測量線圈輸出的自感電壓信號的數(shù)字直流電壓信號等于對應(yīng)于測量激勵信號發(fā)生單元產(chǎn)生的測量激勵信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號，或者與對應(yīng)于測量激勵信號發(fā)生單元產(chǎn)生的測量激勵信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號之間的差值在小于5%的對應(yīng)于測量激勵信號發(fā)生單元產(chǎn)生的測量激勵信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號有效值大小的范圍內(nèi)，而同時其他各個測量線圈輸出自感電壓信號所對應(yīng)的數(shù)字直流電壓信號與零值的差值在小于5%的對應(yīng)于測量激勵信號發(fā)生單元產(chǎn)生的測量激勵信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號有效值大小的范圍內(nèi)，則判斷對應(yīng)所述的測量線圈發(fā)生斷路，輸出報警信號；若對應(yīng)某個所述測量線圈輸出的自感電壓信號的數(shù)字直流電壓信號與零值的差值在小于5%的對應(yīng)于測量激勵信號發(fā)生單元產(chǎn)生的測量激勵信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號有效值大小的范圍內(nèi)，而同時其他各個測量線圈輸出的自感電壓信號的數(shù)字直流電壓信號與對應(yīng)于測量激勵信號發(fā)生單元產(chǎn)生的測量激勵信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號之間的差值在大于5%的對應(yīng)于測量激勵信號發(fā)生單元產(chǎn)生的測量激勵信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號有效值大小的范圍內(nèi)，則判斷對應(yīng)所述的的測量線圈發(fā)生短路，輸出報警信號；步驟(3):把步驟(I)中所述的排序后的對應(yīng)于本次各個所述測量線圈輸出的自感電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號中的較高電平信號中的極大值和較低電平信號中的極小值取出，將上述極大值和極小值求平均值作為一階比較閾值FTA ；步驟(4):把步驟(I)中所述的排序后的對應(yīng)于本次各個所述測量線圈輸出的自感電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號與步驟⑶中所述的一階比較閾值FTA進行比較; 對應(yīng)大于所述一階比較閾值FTA的所述對應(yīng)于本次各個所述測量線圈輸出的自感電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號中的極大值和極小值求取平均值TAA，并對小于所述一階比較閾值FTA的所述對應(yīng)于本次各個所述測量線圈輸出的自感電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號中的極大值和極小值求取平均值TAB ；步驟(5):把步驟(4)中所述平均值TAA和平均值TAB再次求取平均值，并將所得到的平均值作為二階比較閾值STA ；步驟￠):把對應(yīng)于本次各個所述測量線圈輸出的自感電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號與所述二階比較閾值STA進行比較，大于所述二階比較閾值STA的數(shù)字直流電壓信號對應(yīng)的測量線圈的狀態(tài)記為“1”，小于所述二階比較閾值STA的數(shù)字直流電壓信號對應(yīng)的測量線圈的狀態(tài)記為“O” ；步驟(7):把步驟￠)中表示對應(yīng)于各個測量線圈狀態(tài)的二進制值組合后與預先存儲的“各測量線圈狀態(tài)的二進制值組合與控制棒位置關(guān)系表”中的對應(yīng)于控制棒各個位置的二進制值組合進行比較，即可獲得對應(yīng)測試條件狀態(tài)下控制棒位置信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的基于誤差帶校正方法的棒位測量系統(tǒng)，其特征在于，所述工業(yè)計算機在進行具有測量誤差帶校正特性的棒位測量工作前，有一個零點誤差帶校正過程，其步驟如下步驟(I'):在控制棒工作前的反應(yīng)堆沒有加熱前的冷態(tài)初始條件下，分別采集并記錄對應(yīng)表示串聯(lián)反接的所述中間兩個校正副邊線圈(C2，C3)輸出的感應(yīng)電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號，以及對應(yīng)表示位于兩端的兩個串聯(lián)反接的所述校正副邊線圈 (Cl，C4)輸出的感應(yīng)電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號；步驟(2'):用步驟(I')中所述的表示所述中間兩個校正副邊線圈(C2，C3)中靠下方的一個所述校正副邊線圈(C2)和所述中間兩個校正副邊線圈(C2，C3)中靠上方一個所述校正副邊線圈(C3)輸出的感應(yīng)電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號，除以對應(yīng)表示位于兩端的兩個串聯(lián)反接的所述校正副邊線圈(Cl，C4)輸出的感應(yīng)電壓信號有效值大小的數(shù)字直流電壓信號，得到控制棒初始零點偏移修正系數(shù)ZCl ;再把所述控制棒初始零點偏移修正系數(shù)ZCl乘以單個所述校正副邊線圈的軸向高度，得到控制棒初始零點偏移距離Xl ;步驟(3'):在反應(yīng)堆工作條件下，重復步驟(I');步驟(4,):在所述反應(yīng)堆工作條件下，重復步驟(2')得到控制棒零點偏移校正系數(shù) ZC2 ；步驟(5'):用步驟(4')得到的所述控制棒零點偏移校正系數(shù)ZC2減去步驟(2') 得到的控制棒初始零點偏移修正系數(shù)ZC1，并把所得的差值乘以單個所述校正副邊線圈的軸向高度，得到控制棒零點偏移距離X2 ；步驟出'):當所述控制棒初始零點偏移距離Xl小于所述棒位測量系統(tǒng)所能夠區(qū)分的一個最小單位長度S，且所述控制棒初始零點偏移距離Xl與控制棒零點偏移距離X2之和大于所述棒位測量系統(tǒng)所能夠區(qū)分的一個最小單位長度S時，則該條件下的工業(yè)計算機經(jīng)過測量誤差帶校正方法判斷得到的用距離控制棒運動起始位置為最小單位長度S整數(shù)倍長度表示的控制棒位置減去所述一個最小單位長度S表示的控制棒移動距離后，就得到了再經(jīng)過零點誤差帶校正后的控制棒有效的實際位置；當所述控制棒初始零點偏移距離Xl小于所述棒位測量系統(tǒng)所能夠區(qū)分的一個最小單位長度S，且所述控制棒初始零點偏移距離 Xl與控制棒零點偏移距離X2之和小于所述棒位測量系統(tǒng)所能夠區(qū)分的一個最小單位長度 S時，則該條件下的工業(yè)計算機經(jīng)過測量誤差帶校正方法判斷得到的用距離控制棒運動起始位置為最小單位長度S整數(shù)倍長度表示的控制棒位置即作為再經(jīng)過零點誤差帶校正后的控制棒有效的實際位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求
I所述的基于誤差帶校正方法的棒位測量系統(tǒng)，其特征在于，所述的測量線圈個數(shù)η大于等于3，并且各測量線圈中任意兩個相鄰測量線圈之間的距離相等且為控制棒步距的整數(shù)倍，所述控制棒步距是預先設(shè)定的。
專利摘要
基于誤差帶校正方法的棒位測量系統(tǒng)屬于棒位測量技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及反應(yīng)堆測控技術(shù)領(lǐng)域：
，其特征在于，在感應(yīng)式棒位測量系統(tǒng)中，采用了各測量線圈串聯(lián)連接且共同使用一組測量激勵信號的形式，解決了各測量線圈長期工作條件下的無規(guī)則相對參數(shù)漂移，采用誤差帶校正方法進行各測量線圈狀態(tài)的判斷，克服了線圈阻抗溫度效應(yīng)和線圈繞制誤差等因素帶來的錯判問題，同時還采用了用于棒位零點誤差帶校正的校正線圈組，解決了由于反應(yīng)堆溫度變化而導致的棒位初始零點誤差變化而帶來的錯判問題。
文檔編號G21C17/10GKCN101794628SQ201010124842
公開日2012年7月25日 申請日期2010年3月12日
發(fā)明者姜勝耀, 張亞軍, 李勝強, 王文然, 蔣躍元, 薄涵亮 申請人:清華大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (3), 非專利引用 (1),