[發(fā)明專利]電導(dǎo)傳感器、適用于傾斜壁面液膜的厚度測量系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113091591A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧漢洋;劉莉;張琦;李俊龍;曾陳;張嘉榮
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發(fā)明提供了一種電導(dǎo)傳感器，包括：PCB板和多個傳感器單元體，多個傳感器單元體分布在PCB板上；其中，單個傳感器單元體部包括相互垂直的電導(dǎo)線和電導(dǎo)線末端的電導(dǎo)片，一部分電導(dǎo)線位于PCB板的正面，另一部分電導(dǎo)線位于PCB板的背面，電導(dǎo)片貫穿設(shè)置于PCB板。本發(fā)明還提供了一種適用于傾斜壁面液膜的厚度測量系統(tǒng)，包括上述的電導(dǎo)傳感器，以及提供了一種適用于傾斜壁面液膜的厚度測量方法，本發(fā)明通過以PCB板上的電導(dǎo)式傳感器測量傾斜壁面上液膜的電導(dǎo)信號值，進(jìn)而獲得整個傾斜壁面的液膜厚度分布。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核反應(yīng)堆安全分析技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種電導(dǎo)傳感器、適用于傾斜壁面液膜的厚度測量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

第三代壓水核反應(yīng)堆AP1000采用了高安全性、高可靠性的非能動安全殼冷卻設(shè)計(jì)。其中最為重要的一環(huán)便是通過安全殼上方的水箱將冷卻水噴淋在安全殼頂部，噴淋的冷卻水在安全殼外部形成流動的液膜，通過自然循環(huán)將安全殼的溫度保持在一定的范圍。AP1000安全殼頂部呈傾斜結(jié)構(gòu)，上部噴淋的冷卻水經(jīng)過該傾斜結(jié)構(gòu)后形成液膜并覆蓋這個安全殼。液膜吸收安全殼的熱量后蒸發(fā)造成液膜厚度減薄和干涸。另外，安全殼上的結(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致液膜撕裂。液膜的厚度及其分布特性對噴淋冷卻水的質(zhì)量流速、傾斜角、安全殼外表面溫度等較為敏感。傾斜壁面的液膜厚度分布直接影響非能動能安全殼冷卻系統(tǒng)的散熱能力，局部區(qū)域的液膜蒸干或撕裂可能導(dǎo)致安全殼構(gòu)件的破壞。液膜厚度在0.5-5mm之間，測量整個傾斜壁面的液膜厚度分布具有一定的技術(shù)難度。

同時，現(xiàn)階段出現(xiàn)過的液膜厚度分析方法包括激光測量、電導(dǎo)探頭測量和高速攝影測量等方法。激光測量要求激光器覆蓋整個傾斜面，因此要求激光器功率高、波段穩(wěn)定，這無疑增加了測量的硬件成本。并且，激光器測量本身具有高危險性。電導(dǎo)探頭相對安全、易操作，并且測量精度也比較高。但是，電導(dǎo)探頭相對安全、易操作，并且測量精度也比較高。但是，電導(dǎo)探頭屬于接觸式點(diǎn)測量，探頭的尺寸相對于液膜厚度過于龐大，對液膜流動造成的較大的干擾。高速攝影測量液膜厚度需要在傾斜壁面布置標(biāo)度尺，通過標(biāo)度尺對圖像進(jìn)行校正，從而獲得正確的液膜厚度。這種方法的誤差較大，并且無法做到全場的液膜厚度分布。

經(jīng)過檢索，專利文獻(xiàn)CN106403800A公開了一種電容式氣液兩相分離流液膜分布測量裝置，主要包括電容探針，液相電極，固定環(huán)，電容測量模塊以及信號采集計(jì)算機(jī)。若干個電容探針通過固定環(huán)在管道的橫截面上呈放射狀布置，可以實(shí)現(xiàn)對管道橫截面不同位置上的液膜分布的準(zhǔn)確測量。該現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于電容探針也是屬于接觸式點(diǎn)測量，探針的尺寸相對于液膜厚度過于龐大，對液膜流動造成的較大的干擾。

因此，亟需研發(fā)設(shè)計(jì)一種能夠用于傾斜壁面液膜厚度測量的電導(dǎo)式傳感器，并且準(zhǔn)確測量整個傾斜壁面的液膜厚度分布對核反應(yīng)堆安全分析的裝置及測量方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種電導(dǎo)傳感器、適用于傾斜壁面液膜的厚度測量系統(tǒng)及方法，通過以PCB板上的電導(dǎo)式傳感器測量傾斜壁面上液膜的電導(dǎo)信號，進(jìn)而獲得整個傾斜壁面的液膜厚度分布。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種電導(dǎo)傳感器，包括：PCB板和多個傳感器單元體，多個傳感器單元體分布在PCB板上；其中，單個傳感器單元體部包括相互垂直的電導(dǎo)線和電導(dǎo)線末端的電導(dǎo)片，一部分電導(dǎo)線位于PCB板的正面，另一部分電導(dǎo)線位于PCB板的背面，電導(dǎo)片貫穿設(shè)置于PCB板。

優(yōu)選地，電導(dǎo)線包括發(fā)射極電路和接收極電路，電導(dǎo)片包括發(fā)射極探頭和接收極探頭，發(fā)射極探頭與發(fā)射極電路導(dǎo)通，接收極探頭與接收極電路導(dǎo)通。

優(yōu)選地，相鄰的傳感器單元體的電導(dǎo)線在PCB板正、反面上的布置方式完全相反。

優(yōu)選地，當(dāng)單個傳感器單元體被激活時，電導(dǎo)信號經(jīng)過發(fā)射極電路被接收極電路捕獲。

優(yōu)選地，多個傳感器單元體串聯(lián)排列成矩陣。