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1、10申请公布号CN104067088A43申请公布日20140924CN104067088A21申请号201280067954322申请日20121205116119020111206FRG01B17/0020060171申请人阿海珐地址法国库伯瓦72发明人J佩里斯JR马塞P法耶T马祖瓦耶C蒂尔亚尔P武阿尼尔74专利代理机构北京市金杜律师事务所11256代理人王茂华54发明名称用于测量核反应堆的内部结构的线性移动的声传感器57摘要本发明涉及一种用于使用声波来测量核反应堆的内部结构20的线性移动的声传感器10，声传感器10包括能够发射所述声波的电声换能器14；以及能够朝着内部结构20的测量区域引。
2、导所述换能器14发射的所述声波的波导5，其中所述声传感器10的特征在于所述波导5能够引导反射波并且所述波导5被固定到所述测量区域20并且被布置以便能够根据核反应堆的所述内部结构20的移动来延伸或者收缩。30优先权数据85PCT国际申请进入国家阶段日2014072286PCT国际申请的申请数据PCT/EP2012/0744402012120587PCT国际申请的公布数据WO2013/083603FR2013061351INTCL权利要求书2页说明书5页附图2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书5页附图2页10申请公布号CN104067088ACN10406708。
3、8A1/2页21一种用于使用声波来测量核反应堆的内部结构20的线性移动的声传感器10，包括能够发射所述声波的电声换能器14；能够朝着所述内部结构20的测量区域20引导所述换能器14发射的所述声波的波导5；所述声传感器10的特征在于所述波导5能够引导反射波；所述波导5被固定到所述测量区域20并且以能够根据所述核反应堆的所述内部结构20的移动来延伸或者收缩这样的方式被布置。2根据前述权利要求所述的用于使用声波来测量核反应堆的内部结构20的线性移动的声传感器10，其特征在于所述波导5由多个节段11，12，13形成，其中的两个连续节段11，12，13具有不同的直径，以便能够在温度梯度之下进行测量。3根。
4、据前述权利要求之一所述的用于使用声波来测量核反应堆的内部结构20的线性移动的声传感器10，其特征在于所述波导5由三个节段形成包括所述换能器14的连接节段、中间的标准节段12以及被固定到所述内部结构20的测量节段13。4根据前述权利要求所述的用于使用声波来测量核反应堆的内部结构20的线性移动的声传感器10，其特征在于所述标准节段12具有比位于所述标准节段12的任一侧上的所述连接节段11和所述测量节段13小的直径。5根据前述权利要求之一所述的用于使用声波来测量核反应堆的内部结构20的线性移动的声传感器10，其特征在于所述测量节段13包括适于根据所述测量区域20的移动来延伸或者收缩所述波导5的器件1。
5、5。6根据前述权利要求所述的用于使用声波来测量核反应堆的内部结构20的线性移动的声传感器10，其特征在于所述器件15由金属波纹管形成。7根据权利要求5所述的用于使用声波来测量核反应堆的内部结构20的线性移动的声传感器10，其特征在于所述器件15由被固定到所述测量区域20并且在所述测量节段13内滑动的活塞25形成。8根据权利要求5所述的用于使用声波来测量核反应堆的内部结构20的线性移动的声传感器10，其特征在于所述器件15由圆柱形管35形成，所述圆柱形管35包括被固定到所述测量区域20的底部33，所述圆柱形管35适于通过滑动来与所述测量节段13配合。9根据前述权利要求之一所述的用于使用声波来测量。
6、核反应堆的内部结构20的线性移动的声传感器10，其特征在于所述电声换能器14是压电换能器。10一种用于使用根据权利要求1至9之一所述的声传感器10来测量位于核反应堆的容器中的内部结构的线性移动的方法，其特征在于它包括对所述传感器10以这样的方式进行定位的步骤，其中能够发射所述声波并且接收反射波的所述电声换能器14位于所述反应堆的所述容器以外；并且在于能够朝着测量区域20引导所述换能器14发射的所述声波并且能够引导所述反射波的所述波导5位于所述反应堆的所述容器中。11根据权利要求10所述的用于测量位于核反应堆的容器中的内部结构20的线性移动的方法，其特征在于它包括在测量所述内部结构的所述线性移动。
7、期间同时执行的校准所述声传感器的步骤。权利要求书CN104067088A2/2页312根据权利要求10至11之一所述的用于测量位于核反应堆的容器中的内部结构20的线性移动的方法，其特征在于所述方法包括以确定所述内部结构的移动这样的方式来分析所述发射波的反射的步骤。权利要求书CN104067088A1/5页4用于测量核反应堆的内部结构的线性移动的声传感器技术领域0001本发明涉及一种用于使用声波来测量线性移动的声传感器。0002本发明在核反应堆领域中有特别令人感兴趣的应用，尤其用于测量核反应堆的内部结构如比如旨在于接收核燃料的、被称为“堆芯支承CORESUPPORT”的结构的移动。背景技术000。
8、3在核反应堆的服务年限期间，要求能够提供服务以及反应堆容器的内部结构的控制和检查。因此，重要的是能够监视主要构件比如经受大幅温度和压力应力的堆芯支承结构的静态变形。0004已知使得有可能测量反应堆容器的内部结构的变形和移动的解决方案。然而，无论使用的测量方法如何例如电容的、光学的、电阻的、电磁的等，都要求在反应堆容器内在适当位置设置传感器。因此，传感器经受很严苛的辐射和温度条件，这些条件强加了传感器的特别复杂和昂贵的设计，该设计必须符合在对于设备构造的核安全方面的法规。0005文献“ACOUSTICSENSORSFORMEASURINGLINEARDEFORMATIONUNDERRADIATI。
9、ONCONDITIONSAVZELENCHUK,ATOMNAYAENERGIYA,VOL51,NO3,PP167171,SEPTEMBER1981”描述了一种与用于测量的方法关联的、用于测量线性变形的声传感器，该声传感器可以被用于比如在核反应堆的容器中存在的辐射和温度的条件中。0006该文献描述了一种用于测量的设备，该设备由适于引导发射声波的第一波导以及适于引导反射声波的第二波导形成。两个波导通过在第二波导上布置槽而在它们的末端之一这一级相通。与待测量部件接触定位的移动活塞根据待测量部件的移动来修改槽的开口而因此根据部件的线性移动来修改反射波的特征。尤其鉴于生产该设备所需要的元件数目，这样的设。
10、备生产起来相对昂贵和复杂。0007在另一方面，该文献还描述了一种用于测量的方法，该方法包括校准设备的步骤，该步骤在于在活塞未关闭槽的情况下进行参考信号的测量以便执行传感器的校准。这样的校准方法未使得有可能获得充分精确的测量结果，因为定期地执行校准并且测量条件能够在每个校准时期之间变化，尤其当传感器被用于经受沿着测量设备的大幅温度梯度的环境中时。发明内容0008本发明的目的是通过提出一种用于测量线性移动的声传感器从而使得无论其中使用传感器的环境如何并且尤其在经受通常为400量级的严苛温度条件的环境中有可能取得精确测量结果来克服前述缺点。0009出于这一目的，本发明提出一种用于使用声波来测量核反应。
11、堆的内部结构的线性移动的声传感器，该声传感器包括0010能够发射所述声波的电声换能器；0011能够朝着内部结构的测量区域引导所述换能器发射的所述声波的波导；说明书CN104067088A2/5页50012所述声传感器的特征在于所述波导能够引导反射波；所述波导被固定到内部结构的所述测量区域，并且被布置以便能够根据核反应堆的所述内部结构的移动来延伸或者收缩。0013根据本发明的传感器使用单个波导用于传播发射波和反射波，从而使得因此有可能最小化用于生产传感器的部件数目并且最小化在大幅温度和辐射条件中经受大幅应力的部件数目。0014根据本发明的用于测量线性移动的声传感器也可以具有在下文单独地或者根据任。
12、何技术上允许的组合取得的特征中的一个或者若干特征0015所述波导由多个节段形成，该多个节段中的两个连续节段具有不同的直径，以便能够在温度梯度之下进行测量；0016所述波导由三个节段形成包括所述换能器的连接节段、中间标准节段以及被固定到所述测量区域的测量节段；0017标准节段具有比位于所述标准节段的任一侧上的连接节段和测量节段小的直径；0018所述测量节段包括适于根据测量区域的移动来延伸或者收缩所述波导的器件；0019所述器件由金属波纹管形成；0020所述器件由被固定到所述测量区域并且在测量节段内滑动的活塞形成；0021所述器件由圆柱形管形成，该圆柱形管包括被固定到所述测量区域的底部，所述圆柱形。
13、管适于通过滑动来与所述测量节段配合；0022所述电声换能器是压电换能器。0023本发明的目的还在于一种用于使用根据本发明的声传感器来测量位于核反应堆的容器中的内部结构的线性移动的方法，其特征在于它包括对所述传感器以这样的方式进行定位的步骤，其中能够发射所述声波并且接收反射波的所述电声换能器位于所述反应堆的容器以外；并且在于能够朝着测量区域引导所述换能器发射的所述声波并且能够引导反射波的所述波导位于所述反应堆的容器中。0024有利地，根据本发明的用于测量的方法包括在测量内部结构的线性移动期间同时执行的校准声传感器的步骤。0025有利地，根据本发明的用于测量的方法包括以确定内部结构的移动这样的方式。
14、分析所述发射波的反射的步骤。附图说明0026本发明的其它特征和优点将在以下出于信息的目的而未以限制方式参照附图提供的描述中更清楚地表现，在附图中0027图1是用于测量核反应堆的堆芯支承结构的线性移动的声传感器的第一实施例的图解表示；0028图2是用于测量核反应堆的堆芯支承结构的线性移动的声传感器的第二实施例的图解表示；0029图3是用于测量核反应堆的堆芯支承结构的线性移动的声传感器的第三实施例的图解表示；说明书CN104067088A3/5页60030图4是示出根据本发明的声传感器在测量线性移动期间记录的发射信号和反射信号的历史的图形。0031为了增加清晰性，在所有各图中使用相同的附图标记来标。
15、记相同或者相似的单元。具体实施方式0032图1示出声传感器的第一实施例，该声传感器使得有可能测量在核反应堆的容器中存在的、如比如旨在于接收燃料棒的堆芯支承结构之类的结构20的线性移动。0033根据本发明的声传感器10由波导5形成，该波导由以下各项构成0034具有长度L1的被称为连接节段的第一节段11，该第一节段包括被集成到反应堆的容器中的一部分以及位于容器以外的另一部分，其中容器的界定在图1中由作为虚线A1的轴来实现；0035具有长度L2的被称为标准节段12的第二节段12；0036具有可变长度L3的被称为测量节段的第三节段13，该第三节段被固定到待测量部件20。0037三个节段因此形成能够传播。
16、声波的连续波导5。0038声传感器10还包括0039压电换能器14，位于连接节段11的位于容器以外的末端上，其中该换能器14能够发射和接收在波导5内部传播的声信号；0040器件15，布置于测量节段13上并且适于根据结构20的移动来延伸或者收缩节段13的长度，该结构定义声传感器10的测量区域。0041在该第一实施例中，适于根据结构20的移动来延伸或者收缩波导5的器件15由金属波纹管形成，该金属波纹管使得有可能使测量节段13A被固定到结构20的部分在硬度上相对于波导5的其余部分解耦。正因如此，器件15使得有可能根据结构20的移动来适配波导5的形状和/或长度。结构20的移动修改测量节段13的长度L3。
17、并且因此修改在波导5的底部33上的反射信号的响应时间，该反射信号在波导5中行进视结构20的移动而定的一段距离。0042波导5由充满中性气体的密封不锈钢管形成。以满足声波在波导中传播的条件这样的方式来定义节段11、节段12、节段13的直径和声波的频率。0043位于连接节段11与测量节段13之间的标准节段12具有比位于标准节段12的任一侧上的节段11和节段13小的直径。各连续节段之间的直径上的差异在各节段11、12、13的接头上形成几何裂纹31、32。这些裂纹31、32以及波导5的底部33因此形成位于波导5内部的声反射体。0044这些反射体31、32位于与换能器14相距L1和L1L2的距离处。由于。
18、这些距离在测量阶段期间是已知和固定的，所以这些反射体反射的信号将使得有可能执行声传感器的校准并且也将用于推断结构20的线性移动。0045图4示出在使用根据本发明的声传感器10来测量结构的线性移动期间获得的结果的示例。0046该图形示出换能器14发射的发射信号S1以及换能器14记录的回波E2、E3、E4、说明书CN104067088A4/5页7E5、E6。每个回波意味着发射声波S1的反射，该反射的幅度和相对于发射波的延迟足以被换能器14检测到。信号处理方法对回波的分析使得因此有可能确定在被固定到结构20的声传感器10的末端的移动的值。0047三个回波E3、E4和E5使得有可能进行移动的测量，并且。
19、回波E3和E4使得有可能同时在进行测量期间校准传感器。实际上，回波E3和E4使得有可能在进行测量期间确定在波导5中传播的声波的速度。0048由于根据本发明的声传感器的特定几何形状，使用由换能器发射的同一声波来执行传感器10的校准和移动的测量。根据本发明的传感器因此使得有可能针对每次测量确定波导5中的声波的速度。0049正因如此，根据本发明的声传感器可以被用于严苛的温度条件中，如比如核反应堆的具有沿着波导的大幅温度梯度的内部容器中。实际上，在产生测量期间，通过对声传感器的自动和系统校准在测量期间考虑沿着波导5的温度梯度，这些温度梯度修改波的速度。0050正因如此，根据本发明的声传感器可以完全应用。
20、于核反应堆的内部结构的线性移动的测量。实际上，根据本发明的声传感器可以位于核反应堆容器中而不影响测量的精度。对辐射和温度条件敏感的电子部分即，换能器被偏置于严苛环境以外，即，在本应用示例中的容器以外。0051这样的传感器使得有可能无论温度条件如何，对于毫米量级的移动都获得小于1毫米并且优选地小于05MM的精度。0052在图2所示的本发明的第二实施例中，布置于测量节段13上并且适于根据结构20的移动来延伸或者收缩测量节段13的器件由在节段13内滑动的活塞25形成。在这一实施例中，活塞25以这样的方式被固定到结构，其中结构20的移动改变面33的位置并且因而改变由波导5的底部形成的反射体的位置。00。
21、53密封器件26以呈现与外部环境密封隔开的波导5这样的方式被布置于活塞25与节段13之间。0054在图3所示的本发明的第三实施例中，布置于测量节段13上并且适于根据结构20的移动来延伸或者收缩测量节段13的器件由在节段13内滑动的空心圆柱形管35形成。圆柱形管35包括以这样的方式被固定到结构20上的底部33，其中结构20的移动修改由圆柱形管35的底部33形成的反射体的位置。0055密封器件36以呈现与外部环境密封隔开的波导5这样的方式被布置于圆柱形管与节段13之间。0056根据这一实施例的备选未示出，圆柱形管以圆柱形管在测量节段外滑动这样的方式包括大于第三测量节段13的直径。0057已经特别描。
22、述了用于测量核反应堆的内部结构比如堆芯支承结构的移动的本发明；然而，本发明也可以应用于测量任何其它类型的部件的移动并且可以应用于其它使用领域。0058根据本发明的声传感器特别好地适合用于测量在经受大幅温度或者温度梯度的环境中的线性移动。0059本发明的其它优点特别如下说明书CN104067088A5/5页80060测量电子器件被偏置在严苛环境以外；0061声传感器的健壮性；0062通过将对辐射敏感的测量电子器件定位于具有低辐射的区段中而有助于声传感器的维护；0063波导对密封的大量电阻RESISTANCE；0064敏感部分测量电子器件在经受严苛的温度、辐射等条件的环境以外的外部化EXTERNALISATION。说明书CN104067088A1/2页9图1图2说明书附图CN104067088A2/2页10图3图4说明书附图CN104067088A10。