基于涡街电磁感应原理的钠中气泡探测器的信号处理方法研究与系统研制

发布时间：2022-04-27 19:10

　　快堆核电站中的蒸汽发生器长期工作在高温、高压的恶劣条件下,可能会产生裂纹。这会导致高压蒸汽喷射到高温液态金属钠中,引起剧烈的钠水反应。钠水反应的生成物会腐蚀裂纹,同时反应过程会释放大量的热量,又会加剧钠水反应的进行。这样的恶性循环,将造成严重的核安全事故。所以,必须时刻检测蒸汽发生器是否出现了泄漏,以保证快堆核电站的安全。为此本文研究一种基于涡街电磁感应原理的钠中气泡探测器,具体研究工作和创新点如下:（1）研究和设计钠中气泡探测器的传感器,分析其工作原理。研制了钠中气泡探测器的硬件电路系统。进行钠中气泡探测实验,采集不同钠流量下、不同注气流量时钠中气泡探测器传感器输出的信号。提出采用水代替液态金属钠进行模拟实验的方案,进行水中气泡探测实验,为研究钠中气泡探测的信号处理方法提供了有效的辅助手段。（2）从幅值的角度出发研究钠中气泡探测信号处理方法。由水中气泡探测器传感器输出的信号出发,提出采用极值反映信号幅值的变化,把研究气泡对信号幅值的影响转换成研究气泡对传感器输出信号极值的影响,采用统计学的方法对信号的极值进行建模。根据水中气泡探测器传感器输出信号的统计学模型,提出了基于峰峰值标准差的... 

【文章页数】：145 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景与意义
    1.2 探测蒸汽发生器泄漏技术研究概况
        1.2.1 氢浓度检测泄漏技术
        1.2.2 声学检测泄漏技术
        1.2.3 电磁学检测泄漏技术
    1.3 国内外研究现状
    1.4 课题的来源与主要研究内容
第二章 钠/水中气泡探测数据采集实验
    2.1 钠中气泡探测器传感器
        2.1.1 导电液体的等效电路模型
        2.1.2 钠中气泡探测器传感器的结构组成
        2.1.3 钠中气泡探测器传感器的工作原理
    2.2 钠中气泡探测器变送器
    2.3 钠中气泡探测实验装置
        2.3.1 钠回路系统
        2.3.2 注气设备
        2.3.3 数据采集系统
    2.4 钠中气泡探测数据采集实验
        2.4.1 注气流量的确定
        2.4.2 数据采集实验步骤
        2.4.3 数据采集实验结果
    2.5 水中气泡探测实验
        2.5.1 实验装置
        2.5.2 水中气泡探测器传感器
        2.5.3 水中气泡探测器变送器
        2.5.4 水流量检定实验
    2.6 水中气泡探测数据采集实验
        2.6.1 注气流量的确定
        2.6.2 数据采集实验步骤
        2.6.3 数据采集实验结果
    2.7 本章小结
第三章 基于峰峰值标准差的钠中气泡探测方法
    3.1 水中气泡探测器传感器输出信号分析
        3.1.1 极值与气泡的关系
        3.1.2 极值的统计学规律
        3.1.3 极值标准差与注气流量的关系
    3.2 基于峰峰值标准差的水中气泡探测信号处理方法
        3.2.1 峰峰值的含义
        3.2.2 算法的步骤
        3.2.3 算法的验证
    3.3 钠中气泡探测信号处理方法实时实现
        3.3.1 阈值的选取
        3.3.2 DSP实现
    3.4 钠中气泡探测验证实验
        3.4.1 验证样机的实验步骤
        3.4.2 验证结果
    3.5 算法在不同平台上运行结果比较
    3.6 本章小结
第四章 基于相关系数的钠中气泡探测方法
    4.1 气泡对信号波形的影响
    4.2 采用相关系数判断信号之间的相似程度
        4.2.1 相关系数的引入
        4.2.2 相关系数的分布特点
    4.3 基于相关系数的钠中气泡探测信号处理方法
        4.3.1 算法的步骤
        4.3.2 算法的验证
        4.3.3 阈值的选取
    4.4 DSP实现
    4.5 钠中气泡探测验证实验
        4.5.1 验证样机的实验步骤
        4.5.2 验证结果
    4.6 本章小结
第五章 基于频率波动系数的钠中气泡探测方法
    5.1 气泡对频率计算的影响
    5.2 选择计算频率的数据点数的方法
    5.3 频率波动系数
    5.4 频率波动系数与周期个数的关系
    5.5 基于频率波动系数的钠中气泡探测信号处理方法
    5.6 算法的实时实现方案
        5.6.1 方案的研究
        5.6.2 方案的验证
    5.7 本章小结
第六章 基于能量比值的钠中气泡检测方法
    6.1 传感器输出信号模型
    6.2 气泡噪声信号提取
        6.2.1 基线和气泡噪声信号
        6.2.2 包络线的计算
    6.3 传感器输出信号的能量比值
    6.4 基于能量比值的钠中气泡探测信号处理方法
        6.4.1 算法的步骤
        6.4.2 算法的验证
        6.4.3 阈值的选取
    6.5 算法的实时实现方案研究
        6.5.1 方案的研究
        6.5.2 方案的验证
    6.6 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
附录 博士期间发表的科研成果目录
附录1 合作单位对我们研制样机实验结果的评价


【参考文献】：
期刊论文
[1]我国基于快堆的可持续核能系统发展思考[J]. 杨勇,王静,徐銤.  中国工程科学. 2018(03)
[2]钠冷快堆钠火研究综述[J]. 刘越,李艳丽.  核工程研究与设计. 2016 (04)
[3]正确认识清洁环保的核能发电[J]. 郭爽.  黑龙江科技信息. 2014(34)
[4]中国快堆应有一席之地[J]. 顾健.  中国核工业. 2014(09)
[5]涡街流量传感器信号的幅值和频率特征[J]. 徐科军,罗清林,朱永强,刘三山,朱志海.  计量学报. 2010 (06)
[6]发展快堆及其核燃料循环解决铀资源供应[J]. 解怀颖,顾茂忠.  高科技与产业化. 2010(04)
[7]三次样条插值函数的构造与Matlab实现[J]. 许小勇,钟太勇.  兵工自动化. 2006(11)
[8]我国亟需尽快启动快堆核能系统的技术开发[J]. 顾忠茂,黄齐陶.  中国能源. 2005(04)
[9]相似度的评价指标相关系数的改进(英文)[J]. 刘永锁,孟庆华,陈蓉,王健松,蒋淑敏,胡育筑.  Journal of Chinese Pharmaceutical Sciences. 2004(03)
[10]核能与可持续发展[J]. 潘自强.  科技导报. 2003(07)

博士论文
[1]核电站巡检与应急处理机器人的关键技术研究[D]. 熊鹏文.东南大学 2015
[2]流量传感器信号建模、信号处理及系统研究[D]. 王肖芬.合肥工业大学 2007
[3]基于时频域分析的涡街流量计信号处理方法与系统的研究[D]. 黄云志.合肥工业大学 2005

硕士论文
[1]核电牺牲混凝土与堆芯熔融物相互作用研究[D]. 于英俊.东南大学 2015
[2]用于钠冷快堆系统分析软件中堆芯冷却剂通道堵流导致钠沸腾模型的开发[D]. 田璐.华北电力大学 2013
[3]钠冷快堆嬗变长寿命高放射性废物物理特性初步分析[D]. 王悦.华北电力大学（北京） 2011
[4]脉冲输出型数字涡街流量计的研究[D]. 邢娟.天津大学 2005



本文编号：3649017