控制棒位置线性测量系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种控制棒位置线性测量系统，其初级线圈的两引出端与电源板相连接以接收电源板输出的励磁电流，信号转换电路板上设置有数字转换模块及滤波放大单元，电源板还与数字转换模块连接以输出一参考电压至数字转换模块，数字转换模块的一端与次级线圈的两引出端连接，另一端与处理器连接，数字转换模块用于将次级线圈的感应电压转换成数字信号，并将数字信号隔离变换成电压量后输出至处理器；滤波放大单元的一端与初级线圈的两引出端连接，另一端与处理器连接，滤波放大单元用于将初级线圈上的电压进行滤波、放大处理后输出至处理器，处理器用于计算控制棒的棒位。探测器内引接线较少、故障率低且棒位测量精度高。本发明专利技术还公开一种控制棒位置线性测量方法。

【技术实现步骤摘要】
控制棒位置线性测量系统及方法
本专利技术涉及压水堆核电站
，尤其涉及一种压水堆核电站控制棒位置的线性测量系统及测量方法。
技术介绍
在压水堆核电站中，控制棒组件处于高温高压的反应堆压力容器内，控制棒在反应堆堆芯中的位置反应出了反应堆的工况，因此需要对控制棒的位置进行测量；且控制棒位置测量系统一般设置于压力容器外，通过电磁感应原理测量控制棒组件上端的驱动杆的顶部位置来间接地测量控制棒的位置。目前，压水堆核电站中，对控制棒位置的测量方式主要有三种。一种是差分变压器型，在CPR1000堆型有使用，探测器主要由一组初级线圈和几组（通常为5组）次级线圈组成，每组内次级线圈反向串接。工作时，初级线圈通稳恒交流电流源，控制棒驱动杆在探测器内运动时，穿过同组内的一个次级线圈，感应电压为高，穿过同组内的两个次级线圈，感应电压为低。随着驱动杆的移动，次级线圈上将感应出几组交替变化的高低电平，正好是5位格莱码，格莱码的数值就代表不同的棒位。这种测量方式的不足是测量精度低，理论精度为±4步（总行程232步，每步15.875mm），实际精度为±6步，即±95.25mm；且探测器内引接线较多，易造成老化、绝缘下降或断线等故障；另外，A码受干扰大，容易跳码，误报警多。另一种是自感变压器型，在AP1000核电站使用，探测器使用多个沿控制棒驱动杆方向设置的传感器线圈，传感器线圈分成两个相互间隔的A组和B组，每个传感器线圈有两个引出端，其中一个引出端并接在一起作为公共端，另一个引出端穿过电缆和采样电阻后一起连在供电模块输出端。当驱动杆移动到某一位置时，该位置上、下两个线圈上的电压不同，采样电阻上的电压有压差，其余压差为零。高电平出现的位置即是控制棒所在的位置。这种类型的探测器采用冗余设计，正常工作时，理论精度达到±3步（每步15.875mm），实际精度为±5步，即±79.375mm。但是，当一组线圈故障时，精度将损失一半而变为±6步；且这种探测器引出线太多（每个探测器有50根引出线），测量柜必须放在安全壳内，以减少贯穿件的数量，这对测量设备的性能、环境要求和质量等级提出了更高的要求。再一种是可变变压器型，这是一种线性变换器；这种方式中，在驱动杆的行程方向上缠绕着初、次级线圈，驱动杆作为变压器的铁心。工作时，初级线圈通稳定的交流电流，驱动杆的移动会改变两线圈的耦合强度，导致次级线圈的感应电压随驱动杆位置的升高而增大。因此，测量次级线圈感应电压的大小即可反应控制棒棒位的实际位置。但是实际工况下，压水堆温度会从常温升高到300℃左右的高温，温度的变化会使驱动杆和线圈的导磁率和电阻率均发生变化，从而影响初级线圈和次级线圈之间的耦合强度，即影响次级线圈的感应电压大小，所以探测器精度仍不够高。因此，有必要提供一种探测器内引接线较少、故障率低且棒位测量精度高的控制棒位置线性测量系统及测量方法，以解决上述现有技术的不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种探测器内引接线较少、故障率低且棒位测量精度高的控制棒位置线性测量系统。本专利技术的另一目的在于提供一种故障率低且棒位测量精度高的控制棒位置线性测量方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：提供一种控制棒位置线性测量系统，其包括控制棒驱动杆、初级线圈、次级线圈、电源板、信号转换电路板及处理器，所述初级线圈、所述次级线圈均呈长条形，所述初级线圈、所述次级线圈均沿所述控制棒驱动杆的行程方向设置且两者相间隔，所述初级线圈与所述次级线圈相绝缘，所述控制棒驱动杆设置于所述初级线圈与所述初级线圈之间，所述初级线圈的两引出端与所述电源板相连接，所述电源板输出一励磁电流至所述初级线圈；其中，所述信号转换电路板上还设置有数字转换模块及滤波放大单元，所述电源板还与所述数字转换模块连接，以输出一参考电压至所述数字转换模块，且所述数字转换模块的一端与所述次级线圈的两引出端连接，所述数字转换模块的另一端与所述处理器连接，所述数字转换模块用于将所述次级线圈的感应电压转换成数字信号，并将所述数字信号隔离变换成电压量后输出至所述处理器；所述滤波放大单元的一端与所述初级线圈的两引出端连接，所述滤波放大单元的另一端与所述处理器连接，所述滤波放大单元用于将所述初级线圈上的电压进行滤波、放大处理后输出至所述处理器，所述处理器用于计算控制棒的棒位。较佳地，所述电源板上设置正弦信号发生器、功率放大模块及直流偏置模块，所述功率放大模块的一端与所述正弦信号发生器连接，所述功率放大模块的另一端与所述初级线圈的两引出端连接，且所述功率放大模块还与所述直流偏置模块连接，所述功率放大模块将所述正弦信号发生器产生的正弦信号与所述直流偏置模块产生的直流偏置并加后得到所述励磁电流。较佳地，所述电源板上还设置有参考电压信号整理模块，所述参考电压信号整理模块的一端与所述正弦信号发生器连接，所述参考电压信号整理模块的另一端与所述数字转换模块连接。较佳地，所述滤波放大单元包括第一放大模块、第一滤波模块及第二放大模块，所述第一放大模块的一端与所述初级线圈的两引出端连接，所述第一放大模块的另一端与所述第一滤波模块的一端连接，所述第一滤波模块的另一端与所述第二放大模块的一端连接，所述第二放大模块的另一端与所述处理器连接，所述第一放大模块、所述第一滤波模块、所述第二放大模块依次用于对所述初级线圈上的电压进行放大、滤波、放大处理。较佳地，所述数字转换模块为一轴角数字转换芯片。较佳地，所述控制棒位置线性测量系统还包括上限位线圈及第一整流滤波单元，所述第一整流滤波单元设置于所述信号转换电路板上，所述第一整流滤波单元的一端与所述处理器连接，所述第一整流滤波单元的另一端与所述上限位线圈的两引出端连接，所述上限位线圈设置于所述次级线圈的上方。较佳地，所述第一整流滤波单元包括第三放大模块、第一整流模块及第二滤波模块，所述第三放大模块的一端与所述上限位线圈的两引出端连接，所述第三放大模块的另一端与所述第一整流模块的一端连接，所述第一整流模块的另一端与所述第二滤波模块的一端连接，所述第二滤波模块的另一端与所述处理器连接。较佳地，所述控制棒位置线性测量系统还包括下限位线圈及第二整流滤波单元，所述第二整流滤波单元设置于所述信号转换电路板上，所述第二整流滤波单元的一端与所述处理器连接，所述第二整流滤波单元的另一端与所述下限位线圈的两引出端连接，所述下限位线圈设置于所述次级线圈的下方。较佳地，所述第二整流滤波单元包括第四放大模块、第二整流模块及第三滤波模块，所述第四放大模块的一端与所述下限位线圈的两引出端连接，所述四放大模块的另一端与所述第二整流模块的一端连接，所述第二整流模块的另一端与所述第三滤波模块的一端连接，所述第三滤波模块的另一端与所述处理器连接。对应地，本专利技术还提供一种控制棒位置线性测量方法，其包括如下步骤：S1：冷态温度下，获取初级线圈的直流电阻RL以及初级线圈的直流电压值UL0；S2：控制棒于最低位置时，获取次级线圈对应的感应电压UPLEP；S3：控制棒运行时，获取初级线圈的直流电流值IDC；S4：根据式（1）计算出系数A，所述式（1）如下：A=β/（α*RL*IDC）（1）其中，α为初级线圈的直流电压随温度的变化系数；β为次级线圈的感应电压随温度的变化系数；S5：控制棒运行时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制棒位置线性测量系统，其特征在于：包括控制棒驱动杆、初级线圈、次级线圈、电源板、信号转换电路板及处理器，所述初级线圈、所述次级线圈均呈长条形，所述初级线圈、所述次级线圈均沿所述控制棒驱动杆的行程方向设置且两者相间隔，所述初级线圈与所述次级线圈相绝缘，所述控制棒驱动杆设置于所述初级线圈与所述初级线圈之间，所述初级线圈的两引出端与所述电源板相连接，所述电源板输出一励磁电流至所述初级线圈；其中，所述信号转换电路板上还设置有数字转换模块及滤波放大单元，所述电源板还与所述数字转换模块连接，以输出一参考电压至所述数字转换模块，且所述数字转换模块的一端与所述次级线圈的两引出端连接，所述数字转换模块的另一端与所述处理器连接，所述数字转换模块用于将所述次级线圈的感应电压转换成数字信号，并将所述数字信号隔离变换成电压量后输出至所述处理器；所述滤波放大单元的一端与所述初级线圈的两引出端连接，所述滤波放大单元的另一端与所述处理器连接，所述滤波放大单元用于将所述初级线圈上的电压进行滤波、放大处理后输出至所述处理器，所述处理器用于计算控制棒的棒位。

【技术特征摘要】
1.一种控制棒位置线性测量系统，包括控制棒驱动杆、初级线圈、次级线圈、电源板、信号转换电路板及处理器，所述初级线圈、所述次级线圈均呈长条形，所述初级线圈、所述次级线圈均沿所述控制棒驱动杆的行程方向设置且两者相间隔，所述初级线圈与所述次级线圈相绝缘，所述控制棒驱动杆设置于所述初级线圈与所述次级线圈之间，所述初级线圈的两引出端与所述电源板相连接，所述电源板输出一励磁电流至所述初级线圈；其中，所述信号转换电路板上还设置有数字转换模块及滤波放大单元，所述电源板还与所述数字转换模块连接，以输出一参考电压至所述数字转换模块，且所述数字转换模块的一端与所述次级线圈的两引出端连接，所述数字转换模块的另一端与所述处理器连接，所述数字转换模块用于将所述次级线圈的感应电压转换成数字信号，并将所述数字信号隔离变换成电压量后输出至所述处理器；其特征在于：所述滤波放大单元的一端与所述初级线圈的两引出端连接，所述滤波放大单元的另一端与所述处理器连接，所述滤波放大单元用于将所述初级线圈上的电压进行滤波、放大处理后输出至所述处理器，所述处理器用于计算控制棒的棒位；且所述数字转换模块为一轴角数字转换芯片。2.一种控制棒位置线性测量系统，包括控制棒驱动杆、初级线圈、次级线圈、电源板、信号转换电路板及处理器，所述初级线圈、所述次级线圈均呈长条形，所述初级线圈、所述次级线圈均沿所述控制棒驱动杆的行程方向设置且两者相间隔，所述初级线圈与所述次级线圈相绝缘，所述控制棒驱动杆设置于所述初级线圈与所述次级线圈之间，所述初级线圈的两引出端与所述电源板相连接，所述电源板输出一励磁电流至所述初级线圈；其中，所述信号转换电路板上还设置有数字转换模块及滤波放大单元，所述电源板还与所述数字转换模块连接，以输出一参考电压至所述数字转换模块，且所述数字转换模块的一端与所述次级线圈的两引出端连接，所述数字转换模块的另一端与所述处理器连接，所述数字转换模块用于将所述次级线圈的感应电压转换成数字信号，并将所述数字信号隔离变换成电压量后输出至所述处理器；其特征在于：所述滤波放大单元的一端与所述初级线圈的两引出端连接，所述滤波放大单元的另一端与所述处理器连接，所述滤波放大单元用于将所述初级线圈上的电压进行滤波、放大处理后输出至所述处理器，所述处理器用于计算控制棒的棒位；所述电源板上设置正弦信号发生器、功率放大模块及直流偏置模块，所述功率放大模块的一端与所述正弦信号发生器连接，所述功率放大模块的另一端与所述初级线圈的两引出端连接，且所述功率放大模块还与所述直流偏置模块连接，所述功率放大模块将所述正弦信号发生器产生的正弦信号与所述直流偏置模块产生的直流偏置并加后得到所述励磁电流。3.一种控制棒位置线性测量系统，包括控制棒驱动杆、初级线圈、次级线圈、电源板、信号转换电路板及处理器，所述初级线圈、所述次级线圈均呈长条形，所述初级线圈、所述次级线圈均沿所述控制棒驱动杆的行程方向设置且两者相间隔，所述初级线圈与所述次级线圈相绝缘，所述控制棒驱动杆设置于所述初级线圈与所述次级线圈之间，所述初级线圈的两引出端与所述电源板相连接，所述电源板输出一励磁电流至所述初级线圈；其中，所述信号转换电路板上还设置有数字转换模块及滤波放大单元，所述电源板还与所述数字转换模块连接，以输出一参考电压至所述数字转换模块，且所述数字转换模块的一端与所述次级线圈的两引出端连接，所述数字转换模块的另一端与所述处理器连接，所述数字转换模块用于将所述次级线圈的感应电压转换成数字信号，并将所述数字信号隔离变换成电压量后输出至所述处理器；其特征在于：所述滤波放大单元的一端与所述初级线圈的两引出端连接，所述滤波放大单元的另一端与所述处理器连接，所述滤波放大单元用于将所述初级线圈上的电压进行滤波、放大处理后输出至所述处理器，所述处理器用于计算控制棒的棒位；所述滤波放大单元包括第一放大模块、第一滤波模块及第二放大模块，所述第一放大模块的一端与所述初级线圈的两引出端连接，所述第一放大模块的另一端与所述第一滤波模块的一端连接，所述第一滤波模块的另一端与所述第二放大模块的一端连接，所述第二放大模块的另一端与所述处理器连接，所述第一放大模块、所述第一滤波模块、所述第二放大模块依次用于对所述初级线圈上的电压进行放大、滤波、放大处理。4.如权利要求1或3所述的控制棒位置线性测量系统，其特征在于：所述电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春生，李涛，周琦，许育周，穆昌洪，李腾龙，
申请(专利权)人：中科华核电技术研究院有限公司，中国广核集团有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44