电容位移传感器-善测

控制棒是实现反应堆正常启停、功率运行和紧急停止的重要控制装置。当遇到需要停堆的紧急情况时，控制棒以自由落体的方式快速落下，达到停止反应的安全状态。但是控制棒在落棒期间可能遇到卡棒事故，运行期间可能会出现弹棒事故，因此对控制棒的棒位测量至关重要。棒位测量系统使操作人员能够及时发现控制棒是否按照的程序运行和产生故障时的位置，并迅速处理控制棒故障，以确保控制棒的安全运行。控制棒落棒过程为直线下落运动，当使用电容位移传感器测量位移时，能够准确反映电容与位移关系的方程式是知道控制棒在堆芯中位置的关键。

电容式传感器是一种将被测非电量的变化转换为电容量变化的传感器，它结构简单，体积小，分辨率高，具有平均效应，测量精度高，可实现非接触测量，并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作，广泛应用于压力、差压、液位、振动、位移、加速度、成分含量等方面的测量。

工作原理及类型

由两块平行板组成一个电容器，若忽略其边缘效应，其电容量为

式中，ε为电容极板间介质的介质参数，ε=ε0εr，其中ε0 真空介电参数，εr为极板间介质的相对介电常数；S为两平板所覆盖的面积；d为两平行板之间的距离。

由式中可见，电容位移传感器，当S，d，和ε中任一参数发生变化时，电容量C也随之发生变化，通过测量电路就可以转换为电量输出。因此，电容式传感器可分为变极距型、变面积型和变介电常数型3种。

位移测量传感器[2-3]按照测量原理可分为电感式位移传感器、电涡流式位移传感器、超声波位移传感器、电容位移传感器等。其中，电感式传感器和电涡流式传感器在具体实验中虽然具有连续测量、精度较高等优点，但都会有系统复杂且制造困难等问题；超声波传感器具有波长短、频率高、方向性好等优点，但是易受反应堆内环境影响，造成测量困难，会产生不小的误差，且超声波传感器由于置于控制棒外壳内部，使得维修不易。相比较而言，电容传感器具有一定的优越性，它具有可靠性高、响应速度快、测量精度高等优点，且结构简单，使用方便。因此，本文使用电子六所研制的电容式位移传感器对控制棒数据进行研究。控制棒落棒过程为直线下落运动，落棒时控制棒位移与电容值之间的关系对指示棒位非常重要。本文分别使用三次样条函数、二乘法和BP***网络算法，对位移测量得到的数据进行曲线拟合分析，确***移与电容值之间的关系。

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