[其他]高溫耐輻射全密封三晶片超聲換能器

無效

• 申請號: 87204877
• 申請日: 1987-03-27
• 公開（公告）號: CN87204877U
• 公開（公告）日: 1987-11-25
• 發明（設計）人: 周鐵英
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G21C17/10
• 分類號: G21C17/10;G01N29/00
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 黃冠穎

該發明屬于超聲檢測技術領域。

在核應用技術領域中為了檢測反應堆中控制棒的位置，通常采用的方法如：自角整機，通過馬達的轉數測控制棒的位置。或用電磁感應的方法測量控制棒的位置。上述兩種方法由于機械裝置處于運動狀態，無法完全放入反應殼體內，無法密封，因而：①使得反應堆體積大；②只能測控制棒的步距，不能連續測出棒的位置；③反應堆的成本高。

在超聲測位技術中，1986年“全國超聲測量技術學術會議論文摘要”中介紹的“三峽泥沙模擬實驗用超聲液位計的研制”一文中記載了一種用于測水位的超聲換能器，該超聲換能器在一鋁外殼內有一壓電晶片用環氧粘接在殼底部，在壓電晶片上焊有引線。鋁殼底部的厚度是聲波波長的 1/4 。其不足之處在于：①由于所用壓電晶片不能耐高溫，所用材料不能抗輻照，且整個換能器不是全密封的，所以不能承受高溫、高壓和輻照；②由于只有一個壓電晶片，只能發射和接收到一個位置信號，因而不能用于反應堆中測控制棒的位置。要用于反應堆中，為了安全，必須要求同一個換能器測同一個位置時能接收到三個信號，其中有兩個信號同時，才能取用。

本發明要提供一種結構簡單、成本低的超聲換能器，能夠耐高溫、高壓、耐輻照，從而可用于在低溫供熱反應堆中測量控制棒的位置，減少反應堆的體積，并且能連續地測控制棒的位置。

高溫耐輻照全密封式三晶片超聲換能器，是在全密封的不銹鋼的園柱形外殼內的底部平放著三個壓電晶片，每片呈120°扇形，三個壓電晶片組合成φ22mm的園形。壓電晶片可用耐高溫材料制成，如鈮鋰酸鉛，或偏鈮酸鉛制成，晶片之間用陶瓷片絕緣。每個壓電晶片上有信號電極，用不銹鋼絲引出到端蓋外。在壓電晶片的上方有一套管，由彈簧壓緊套管，從而固定壓電晶片，套管可使用可加工陶瓷制成，彈簧上方有一絕緣墊壓緊彈簧。

該高溫耐輻照全密封式三晶片超聲換能器耐高溫、高壓，可長期工作在200℃。壓力為20kg／cm²的水中，而且由于外殼全密封，所選用的材料均耐輻照所以整個換能器耐輻照。換能器內裝有三個壓電晶片，可以循回檢測因而可循回接收到三個信號，用于反應堆中測控制棒的位置，保證了運行的安全、可靠。測控制棒的位置指示距離為0.20m～1.00m，指示誤差不大于±3mm。減少了反應堆的體積，降低了成本。

附圖1是高溫耐輻照全密封三晶片超聲換能器，其中〔1〕是頂蓋，〔2〕是絕緣墊，〔3〕是外殼，〔4〕是導線，〔5〕是彈簧，〔6〕是套管，〔7〕是電極，〔8〕是壓電晶片，〔9〕是下端蓋，〔10〕是陶瓷環。

附圖2是附圖1的A－A剖面圖，其中〔8〕是壓電晶片，〔7〕是電極。

該發明用于反應堆中測控制棒的位置時，利用循回檢測裝置，三個壓電晶片循回檢測同一位置，給出同樣的測試數據，增加了檢測的可靠性，而且可采用標準具比較定位的方法，使檢測的距離不受環境溫度、壓力的影響，從而提高了檢測的精確度，在1米的距離內檢測誤差不大于±3mm。