Индуктивные преобразователи для экспериментальных устройств исследовательских реакторов

• Автор: Валиуллин, Фаат Хабибуллович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Димитровград
• Количество страниц: 163 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА I. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ РАЗРАБОТОК ПЕРВИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДАВЛЕНИЯ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

ДЛЯ РЕАКТОРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

1.1. Особенности измерении в экспериментах с топливом ЯЭУ.

1.2. Технические требования, предъявляемые к первичным преобразователям

давления и перемещения

1.3. Первичные преобразователи для измерения давления и перемещения.

1.3.1. Методы измерения давления и перемещения в реакторных

экспериментальных устройствах.

1.3.2.ьсзоэлсктричсскис преобразователи

1.3.3. Теизорезисторныс преобразователи

1.3.4. Электромагнитные преобразователи
1.4. Метрологические характеристики преобразователя.
1.5. Схемы включения преобразователя
1.6. Реакторные испытания преобразователей
1.7. Радиационная стойкость материалов датчиков
1.8. Воздействие реакторных излучений на электрические цепи датчиков.
1.9. Выводы к главе 1.
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБОСНОВАНИЕ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ И РАДИДЦИОННО СТОЙКИХ ДАТЧИКОВ ДЛЯ РЕАКТОРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.
2.1. Разработка и исследование характеристик высокотемпературного ралиацнонно стойкого обмоточного провода для индуктивных преобразователей .
2.1.1. Выбор изоляции
2.1.2. Установки для нанесения покрытия па обмоточные провода
2.1.3. Выбор технологии изготовления провода.
2.1.4. Испытания датчиков и образцов провода и изоляции па нагрсвостойкость
и ресурс.
2.2. Исследование характеристик упругих элементов преобразователей
давления
2.3. Определение магнитных свойств материалов для сердечников датчиков.
2.4. Разработка технических средств для исследования динамических
характеристик преобразователя давления.
2.4.1. Динамические характеристики преобразователя давления
2.4.2. Конструкция установки ударная труба.
2.4.3. Методика определения динамических характеристик.
2.4.4. Лабораторные испытания датчиков давления
2.5. Разработка методов и технических средств и результаты испытаний
элементов датчиков в реакторных условиях
2.6. Выводы к главе
ГЛАВА 3. ВЗАИМОИНДУКТИВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДАВЛЕНИЯ
II ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ.
3.1. Электрическая цепь дифференциальнотрансформаторного преобразователя.
3.2. Метод расчета ДТП
3.2.1. Алгоритм расчета.
3.2.2. Расчет чувствительности.
3.2.3. Расчет температурной погрешности преобразователя
3.2.4. Расчет преобразователя при больших перемещениях сердечника
3.3. Экспериментальное исследование характеристик преобразователей.
3.3.1. Конструкция преобразователя перемещений.
3.3.2. Исследование характеристик выходного сигнала в зависимости
от частоты питания
3.3.3. Влияние схемы размещения обмоток на характеристики преобразователя.
3.3.4. Исследование метрологических характеристик при повышенной
температуре.
3.3.5. Результаты исследования характеристик вторичного преобразователя.
3.4. Сравнение расчетов и экспериментов.
3.5. Методы регулирования МХ преобразователя.
3.5.1. Методы снижения температурной погрешности преобразователя
3.5.2. Улучшение МХ путем оптимизации конструкции и параметров питания
3.6. Выводы к главе 3.
ГЛАВА 4. ИНДУКТИВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДАВЛЕНИЯ
4.1. Общая характеристика механикоэлектрического преобразования
и схемы формирования сигнала
4.2. Исследование характеристик преобразователя давления
4.2.1. Конструкция преобразователя.
4.2.2. Измерительная схема.
4.2.3. Влияние электрических параметров катушки индуктивности характеристики преобразователя
4.2.4. Метрологические характеристики преобразователя в
лабораторных условиях
4.3. Выводы к главе 4.
ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
5.1. Испытания в петле ПВ реактора МИР.М1 фрагмента ТВС ВВЭР
при параметрах МПА.
5.2. Эксперименты с облученными твэлами ВВЭР в режимах с увеличением
мощности.
5.3. Измерение уровня теплоносителя в корпусе реактора СМ3 при сю реконструкции
5.4. Исследования теплогидравлического режима контура петлевой установки реактора МИР.М1 при имитации аварии с потерей теплоносителя
5.5. Исследования геометрии отработавших чехлов ТВС ВВЭР0 при
нагружении внутренним давлением.
5.6. Выводы к главе 5.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Основными достоинствами пьезоэлектрических преобразователей являются высокие частотные характеристики, широкий диапазон рабочих температур до 0 С, высокая чувствительность, большой диапазон измерения. Они позволяют измерять давление до МПа с частотой измерения до десятков килогерц 7. Кроме этого, пьезоэлектрические преобразователи достаточно просты в изготовлении. Однако характеристики пьезоэлектрических материалов очень сильно изменяются под действием реакторного излучения. Авторы работ , исследовали преобразователи с пьезокерамикой диаметром 6 мм и различной толщиной, которые через втулку из АЬОз поджимались к мембране с усилием 0 И. Испытания в реакторе показали, что электрические характеристики керамик существенно изменяются. При флюсисс быстрых нейтронов более 8 см2 чувствительность преобразователей из пьезокерамики ЦТС уменьшилась па и из керамики ТНВ1 па . Выла исследована радиационная стойкость пьезокерамик ЦТС и ТВ , . В керамике ТВ деградация диэлектрических свойств происходила при флюеисс быстрых нейтронов см2, а некоторых составов ЦТС, ЦТСВ при флюсисс Ю см2 резко снижалась пьсзочувствитслыюсть при более слабых изменениях диэлектрических свойств, что авторы объясняли располяризанисй чувствительного элемента. В работе приводятся данные о том, что чувствительность к излучению пьезоэлектрических преобразователей давления ПД при одинаковом изготовлении отличалась на порядок. При этом флюснс нейтронов не превышал МО см2. В работе описываются эксперименты, в которых пьезоэлектрические датчики применяли для определения пульсации давления и вскипания натриевого теплоносителя. Ультразвуковой датчик из пиобата лития имел рабочий диапазон частот от 3 Гц до кГц при температуре до 0 С. Недостатками пьезоэлектрических преобразователей являются необходимость обеспечения высокого сопротивления изоляции и непригодность для статических измерений. Изза того, что керамические материалы преобразователя поджаты к мембране с усилием, пьезоэлектрические ПД чувствительны к действию поперечной вибрации. Указанные недостатки затрудняют их применение в условиях реакторного излучения. Принцип действия тснзорсзнсторных преобразователей основан на преобразовании деформации чувствительного элемента мембраны в изменение электрического сопротивления проводника. Достоинства тензорезисторного датчика быстродействие и широкий выбор освоенных промышленностью тензорсзисторов, в том числе и высокотемпературных . Изза малого размера базы они имеют также высокие динамические характеристики. Указанные характеристики позволяют на основе тензорсзисторов изготовлять малоинерцнонные преобразователи давления. Тензорсзисторныс датчики, разработанные для измерения внугрнтвэльного давления газа, использовали в экспериментах па реакторе 4. Рабочий и компенсационный тснзоэлсмснты включены по дифференциальной схеме. Диапазон измеряемого давления составляет 0 МПа, предельная температура применения 0 С. Преобразователь допуска повторную градуировку в процессе работы. Для этого преобразователь снабжен капилляром, по которому газ поступал от автономной системы, расположенной вне реактора, во внутренний объем ПД. Преобразователь имел разрешающую способность 5 кПа и постоянную времени запаздывания мкс. При казн бровке установленного на твэлс датчика в лабораторных условиях при давлении до 1,8 МПа и температуре до 0 С получено, что в лучшем случае уход нуля превышал 0, МПа на 0 С, а чувствительность менялась слабо примерно на 1 на 0 С. В работе исследованы метрологические характеристики высокотемпературных тензорсзисторов в среде гелиевого теплоносителя в области температур 0 С. Исследовались тснзорсзисторы типа ВТР0 с базой 3 мм из проволоки палладийссребряиого сплава и типа ТТР 1 с базой 4 и 4,5 мм из микропроволоки платиновой группы марок I и I. Установлено, что тснзорсзисторы ВТР0 при первом нагреве в гелии имеют аномальные характеристики электросопротивления. Тснзорсзисторы ТТР I, имеющие одинаковые температурные характеристики сопротивления в среде гелия и воздуха и близкий к нулю дрейф выходного сигналя, рекомендованы для опытной эксплуатации в среде гелия до температуры 0 С.