[发明专利]电导传感器、适用于倾斜壁面液膜的厚度测量系统及方法

说明书

本发明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。本发明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，以及提供了一种适用于倾斜壁面液膜的厚度测量方法，本发明通过以PCB板上的电导式传感器测量倾斜壁面上液膜的电导信号值，进而获得整个倾斜壁面的液膜厚度分布。

技术领域

本发明涉及核反应堆安全分析技术领域，具体地，涉及一种电导传感器、适用于倾斜壁面液膜的厚度测量系统及方法。

背景技术

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0.5-5mm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。

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。

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。

因此，亟需研发设计一种能够用于倾斜壁面液膜厚度测量的电导式传感器，并且准确测量整个倾斜壁面的液膜厚度分布对核反应堆安全分析的装置及测量方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电导传感器、适用于倾斜壁面液膜的厚度测量系统及方法，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。

根据本发明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。

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。

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。

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。

优选地，多个传感器单元体串联排列成矩阵。