电导传感器与适用于倾斜壁面液膜的厚度测量系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种电导传感器，包括：PCB板和多个传感器单元体，多个传感器单元体分布在PCB板上；其中，单个传感器单元体部包括相互垂直的电导线和电导线末端的电导片，一部分电导线位于PCB板的正面，另一部分电导线位于PCB板的背面，电导片贯穿设置于PCB板。本实用新型专利技术还提供了一种适用于倾斜壁面液膜的厚度测量系统，包括上述的电导传感器。本实用新型专利技术通过以PCB板上的电导式传感器测量倾斜壁面上液膜的电导信号，进而获得整个倾斜壁面的液膜厚度分布。膜厚度分布。膜厚度分布。

【技术实现步骤摘要】
电导传感器与适用于倾斜壁面液膜的厚度测量系统


[0001]本技术涉及核反应堆安全分析
，具体地，涉及一种电导传感器与适用于倾斜壁面液膜的厚度测量系统。

技术介绍

[0002]第三代压水核反应堆AP1000采用了高安全性、高可靠性的非能动安全壳冷却设计。其中最为重要的一环便是通过安全壳上方的水箱将冷却水喷淋在安全壳顶部，喷淋的冷却水在安全壳外部形成流动的液膜，通过自然循环将安全壳的温度保持在一定的范围。AP1000安全壳顶部呈倾斜结构，上部喷淋的冷却水经过该倾斜结构后形成液膜并覆盖这个安全壳。液膜吸收安全壳的热量后蒸发造成液膜厚度减薄和干涸。另外，安全壳上的结构可能导致液膜撕裂。液膜的厚度及其分布特性对喷淋冷却水的质量流速、倾斜角、安全壳外表面温度等较为敏感。倾斜壁面的液膜厚度分布直接影响非能动能安全壳冷却系统的散热能力，局部区域的液膜蒸干或撕裂可能导致安全壳构件的破坏。液膜厚度在0.5
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5mm之间，测量整个倾斜壁面的液膜厚度分布具有一定的技术难度。
[0003]同时，现阶段出现过的液膜厚度分析方法包括激光测量、电导探头测量和高速摄影测量等方法。激光测量要求激光器覆盖整个倾斜面，因此要求激光器功率高、波段稳定，这无疑增加了测量的硬件成本。并且，激光器测量本身具有高危险性。电导探头相对安全、易操作，并且测量精度也比较高。但是，电导探头相对安全、易操作，并且测量精度也比较高。但是，电导探头属于接触式点测量，探头的尺寸相对于液膜厚度过于庞大，对液膜流动造成的较大的干扰。高速摄影测量液膜厚度需要在倾斜壁面布置标度尺，通过标度尺对图像进行校正，从而获得正确的液膜厚度。这种方法的误差较大，并且无法做到全场的液膜厚度分布。
[0004]经过检索，专利文献CN106403800A公开了一种电容式气液两相分离流液膜分布测量装置，主要包括电容探针，液相电极，固定环，电容测量模块以及信号采集计算机。若干个电容探针通过固定环在管道的横截面上呈放射状布置，可以实现对管道横截面不同位置上的液膜分布的准确测量。该现有技术的不足之处在于电容探针也是属于接触式点测量，探针的尺寸相对于液膜厚度过于庞大，对液膜流动造成的较大的干扰。
[0005]因此，亟需研发设计一种能够用于倾斜避免液膜厚度测量的电导式传感器。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本技术的目的是提供一种电导传感器与适用于倾斜壁面液膜的厚度测量系统，通过以PCB板上的电导式传感器测量倾斜壁面上液膜的电导信号，进而获得整个倾斜壁面的液膜厚度分布。
[0007]根据本技术提供的一种电导传感器，包括：PCB板和多个传感器单元体，多个传感器单元体分布在PCB板上；其中，单个传感器单元体部包括相互垂直的电导线和电导线末端的电导片，一部分电导线位于PCB板的正面，另一部分电导线位于PCB板的背面，电导片
贯穿设置于PCB板。
[0008]优选地，电导线包括发射极电路和接收极电路，电导片包括发射极探头和接收极探头，发射极探头与发射极电路导通，接收极探头与接收极电路导通。
[0009]优选地，相邻的传感器单元体的电导线在PCB板正、反面上的布置方式完全相反。
[0010]优选地，当单个传感器单元体被激活时，电导信号经过发射极电路被接收极电路捕获。
[0011]优选地，多个传感器单元体串联排列成矩阵。
[0012]优选地，还包括信号放大器和取样保持电路，串联在同一行的传感器单元体与发射极电路接通，接通不同行的发射极电路产生的电导信号经信号放大器和取样保持电路被采集。
[0013]根据本技术提供的一种适用于倾斜壁面液膜的厚度测量系统，包括上述的电导传感器。
[0014]优选地，PCB板的一个面用于电导信号测量，另一面具有绝缘结构。
[0015]优选地，还包括流量分配器、入口节流板、出口节流板、第一蓄水箱、废水箱和数据采集端，流量分配器的一端与第一蓄水箱串联，流量分配器的另一端与入口节流板相连，电导传感器设置在入口节流板和出口节流板之间，出口节流板与废水箱相连接。
[0016]与现有技术相比，本技术具有如下的有益效果：
[0017]1、本技术通过以PCB板作为数据采集系统的载体，以PCB板上的电导片作为数据采集点，能够实现对液膜流动造成的影响可以忽略不计。
[0018]2、本技术基于丝网探针传感器改造而来，相比于原型丝网探针，没有悬空的不锈钢丝结构，实现了真正意义上的无扰动。
[0019]3、本技术中采用PCB电路板造价低廉，仪器的成本低于激光测量法、高速摄影测量法等所需的专用仪器。
[0020]4、本技术基于电导式信号采集的方式来测量倾斜壁面上的液膜厚度，数据采样频率高。
[0021]5、本技术设计了一套专门的校正系统，将真实的液膜厚度和采集的液膜厚度进行对比和校正，校正后的液膜厚度测量系统精确度较高。
附图说明
[0022]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0023]图1为本技术中适用于倾斜壁面液膜的厚度测量系统的整体结构示意图；
[0024]图2为本技术中电导式传感器的测量原理图；
[0025]图3为本技术中单个电导式传感器单元体的结构示意图；
[0026]图4为本技术中用于对倾斜壁面液膜厚度和电导信号标定系统结构示意图。
[0027]图中：
[0028]具体实施方式
[0029]下面结合具体实施例对本技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本技术，但不以任何形式限制本技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本技术的保护范围。
[0030]如图3所示，本技术提供了一种电导传感器，包括PCB板201和多个传感器单元体，多个传感器单元体分布在PCB板201上；单个传感器的单元体包括两条电导线和四个电导片。两条电导线相互垂直，分别位于PCB板201的正面和背面。实线为PCB板201正面的电导线，虚线为PCB板201背面的电导线。图3中圆形代表电导片，电导片位于电导线的两端。所有电导片贯穿PCB板201，将实心圆的电导片也就是发射极探头202与发射极电路204导通，空心圆的电导片也就是接收极探头203与接收极电路导通。图3中共有4个单元体，为了避免信号串扰，相邻的单元体正反面的电导线布置方式完全相反(对于相互平行的两条电导线，其中一条电导线位于PCB板正面，则另一条电导线布置在PCB板背面)。当单个传感器单元体被激活时，电导信号经发射极电路204被接收极电路205捕获，电导信号与液膜厚度相关。
[0031]如图2所示，多个传感器单元体排成矩形，覆盖整个倾斜壁面。图2为一个4
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4电极矩阵。将同一行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电导传感器，其特征在于，包括：PCB板(201)和多个传感器单元体，所述多个传感器单元体分布在所述PCB板(201)上；其中，单个传感器单元体部包括相互垂直的电导线和电导线末端的电导片，一部分电导线位于所述PCB板(201)的正面，另一部分电导线位于所述PCB板(201)的背面，所述电导片贯穿设置于所述PCB板(201)。2.根据权利要求1所述的电导传感器，其特征在于，所述电导线包括发射极电路(204)和接收极电路(205)，所述电导片包括发射极探头(202)和接收极探头(203)，所述发射极探头(202)与所述发射极电路(204)导通，所述接收极探头(203)与所述接收极电路(205)导通。3.根据权利要求1所述的电导传感器，其特征在于，相邻的传感器单元体的电导线在所述PCB板(201)正、反面上的布置方式完全相反。4.根据权利要求2所述的电导传感器，其特征在于，当单个传感器单元体被激活时，电导信号经过所述发射极电路(204)被所述接收极电路(205)捕获。5.根据权利要求1所述的电导传感器，其特征在于，所述多个传感器单元体串...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾汉洋，刘莉，张琦，李俊龙，曾陈，张嘉荣，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：新型
国别省市：