автореферат диссертации по энергетике, 05.14.03, диссертация на тему:Индуктивные преобразователи для экспериментальных устройств исследовательских реакторов



На правах рукописи УДК 621.039.564

ВАЛИУЛЛИН ФААТ ХАБИБУЛЛОВИЧ

(

ИНДУКТИВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РЕАКТОРОВ

■05.14.03 - Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Автор: ^^уС-

Москва - 2003 г.

' ...

^ ее >

Работа выполнена в ФГУП ГНЦ РФ «Научно-исследовательский институт

атомных реакторов»

Научный руководитель: доктор технических наук,

академик МА РФ Сулаберидзе Владимир Шалвович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

академик МА РФ Олейников Петр Петрович

кандидат технических наук, член-корреспондент Российской академии космонавтики им. К.Э. Циолковского Трофимов Анатолий Николаевич

Ведущая организация: ГНЦ РФ «Физико-энергетический

институт»

Защита состоится « 24 » декабря 2003 г. в_час на заседании диссер

тационного совета Д 212.130.04 в МИФИ по адресу: 115409, г. Москва, Кашир ское шоссе, дом 31, тел. 324-84-98,323-91-67.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИФИ. Автореферат разослан «_»_2003 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор физико-математических наук.

профессор | рос НАЦИОНАЛЬНАЯ I Е.М. Кудрявцев

( 6ИБЛИОТЕКА |

! ¿гчёзш

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из важных элементов в обосновании работоспособности компонентов активных зон энергетических реакторов и безопасности их эксплуатации являются испытания экспериментальных, опытных и штатных твэлов и тепловыделяющих сборок (TBC) в исследовательских реакторах. Все большая доля этих испытаний проводится в устройствах для облучения (облучательных устройствах), оснащенных датчиками для измерения давления внутри твэла, удлинения твэла и др. Для измерения физических величин необходимы преобразователи (датчики), работоспособные в течение длительного времени в условиях радиационного воздействия и при повышенной температуре. При этом в большинстве случаев невозможно использовать промышленные образцы средств измерений (СИ), что связано как с жесткими условиями работы, так и со сложной технологией монтажа и герметизации первичных преобразователей в облучательных устройствах. Таким образом, проблема обеспечения реакторных экспериментов средствами измерений может быть решена путем разработки специальных конструкций первичных преобразователей, адаптированных к условиям эксперимента и к конкретному облучательному устройству. Актуальность работы подтверждается также и тем, что отраслевыми научно-техническими программами по реакторному материаловедению обычно предусматриваются испытания .TBC энергетических реакторов в исследовательских реакторах с одновременным контролем условий и параметров испытаний.

Цель работы и задачи исследований. Цель работы заключалась в разработке радиационно стойких высокотемпературных индуктивных преобразователей для обеспечения реакторных экспериментов в каналах исследовательского реактора средствами измерения давления и перемещения.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• провести анализ существующего уровня разработки датчиков давления и перемещения в реакторных экспериментах и их радиационной стойкости и сформулировать требования к их конструкциям и характеристикам для целей применения в облучательных устройствах исследовательского реактора;

• разработать и исследовать характеристики элементов высокотемпературных и радиационно стойких датчиков, обосновать выбор типа преобразователя для применения в исследовательских ядерных реакторах;

• разработать конструкции индуктивных датчиков давления и перемещения для экспериментальных устройств исследовательских реакторов;

• разработать методы и технические средства для испытаний и исследований характеристик датчиков и их элементов;

• развить методы расчета и оптимизации характеристик взаимоиндуктивных датчиков;

• исследовать характеристики преобразователей в лабораторных и реакторных условиях.

Научная новизна заключается:

1) в результатах разработок элементов высокотемпературных и радиаци-онно стойких датчиков;

2) в результатах исследований характеристик датчиков в лабораторных и реакторных условиях;

3) в разработанном методе расчета, позволяющем описать характеристики датчиков при любом изменении геометрических размеров датчиков и параметров их питания в широком диапазоне измеряемых перемещений и влияющих величин;

4) в новых методах оптимизации конструкции и характеристик индуктивного и взаимоиндуктивного датчиков;

5) в новых конструкциях датчиков давления и перемещения для экспериментальных устройств петлевых каналов реактора МИР.М1.

Новизна технических решений подтверждена четырьмя патентами РФ.

Практическая значимость работы состоит в следующих ее результатах:

- разработанными преобразователями обеспечены измерения давления и перемещения в экспериментах с топливом ВВЭР, проводимых в петлевой установке реактора МИР.М1;

- разработаны и внедрены методики и установки для исследования характеристик преобразователей.

Основные положения, выносимые на защиту:

- новые технические решения в конструкциях устройств формирования выходного сигнала индуктивных датчиков для экспериментальных устройств исследовательских реакторов;

- методы и средства исследования характеристик датчиков и их элементов;

- результаты исследования характеристик датчиков давления и перемещения и их элементов;

- метод расчета взаимоиндуктивных преобразователей;

- методы оптимизации конструкции и параметров питания преобразователей.

Личный вклад автора заключается:

- в разработке новых технических решений в конструкциях устройств формирования выходного сигнала индуктивных датчиков;

- в разработанных методах и средствах исследования характеристик датчиков и их элементов;

- в разработке методики расчета взаимоиндуктивных преобразователей;

- в полученных основных экспериментальных результатах, рассмотренных в диссертации;

- в разработанных новых методах оптимизации конструкции и характеристик индуктивных и взаимоиндуктивных преобразователей.

Внедрение результатов работы. Результаты работы внедрены на исследовательских реакторах МИР.М1, СМ-3, а также на стендах и в защитных камерах материаловедческого комплекса НИИАР.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и отдельные ее результаты докладывались и обсуждались: , .

- на конференции «Методика и техника реакторных экспериментов в реакторном материаловедении» (Димитровград, 1-4 октября 1991 г.);

- на семинаре Отраслевого координационного научно-технического совета по реакторному материаловедению (Димитровград, 1994 г.);

- на отраслевом семинаре «Датчики, измерения, системы обработки и автоматизации сбора данных» (г. Обнинск, 27-29 сентября 2000 г.);

- на Международной конференции «Датчики и детекторы для АЭС» (г. Пенза, 11-13 сентября 2002 г.).

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 17 печатных работах, в том числе в монографии, выпущенной в соавторстве (три соавтора), в четырех патентах РФ. Всего по теме диссертационной работы выпущены 22 научные публикации.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов и списка цитируемой литературы. Материал диссертации изложен на 163 страницах и содержит 98 рисунков, 4 таблицы, 145 ссылок на использованную литературу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Анализ существующего уровня разработок первичных преобразователей давления и перемещения для реакторных экспериментов

Проанализирован современный уровень разработок первичных преобразователей давления и перемещения. Условия применения первичных преобразователей в реакторных экспериментах таковы, что, как правило, невозможно использовать промышленные образцы датчиков. Это связано как с жесткими условиями их работы (высокие интенсивности реакторных излучений и повышенные температуры), так и со сложной технологией их монтажа и герметизации в облу-чательных устройствах. В некоторых случаях, когда планируются испытания ре-фабрикованных твэлов, возможен лишь дистанционный монтаж датчиков, для чего необходимы специальные конструкции.

Кроме высокой радиационной и коррозионной стойкости датчики давления и перемещения должны обладать достаточной линейностью градуировочной характеристики, необходимым диапазоном измерения, способностью выдерживать перегрузку, большой частотой собственных колебаний и минимальной восприимчивостью к воздействию внешних факторов. Измеряемое давление в ампулах и петлевых устройствах исследовательских реакторов может достигать 20 -25 МПа, плотность потока нейтронов в местах размещения датчиков 1012 см"2-с', мощность поглощенной дозы гамма-излучения 103 Гр/с. Температура среды в облучательных устройствах водяных петель с TBC достигает 350 °С и кратковременно 500 °С. В различных экспериментах требуется различный ресурс работы датчиков. Например, в экспериментах с измерением давления под оболочкой облучаемых твэлов необходимо обеспечить ресурс работы до десятков тысяч часов. При этом флюенс быстрых нейтронов может составлять 1019 см"2. В экспериментах с имитацией аварийных перегревов твэлов условия работы датчиков наиболее жесткие по температуре, но ресурс при этом требуется небольшой. Как правило, исследователей вполне устраивает погрешность измерения 2-3 %. Бы-

схродействие датчика важно при нестационарных условиях испытаний, при которых частота изменения рабочего давления в твэле, ампуле или в петле, как правило, не превышает несколько десятков герц.

Проанализированы возможности применения в реакторных исследованиях преобразователей, основанных на различных принципах преобразования: пьезоэлектрический, тензорезисторный, вихретоковый и индуктивный [2,4].

Наиболее широкое применение для измерения давления и перемещения в реакторе нашли индуктивные, в частности, дифференциально-трансформаторные преобразователи (ДТП) и преобразователи, в которых индуктивные обмотки соединены в мостовую схему. Основные преимущества индуктивных датчиков: высокая чувствительность, простота конструкции, отсутствие износа и возможность применения при больших перемещениях сердечника. Воздействие реакторного облучения на характеристики индуктивных и взаимоиндуктнвных датчиков в основном определяется радиационной стойкостью электрической изоляции обмоток индуктивности и в меньшей мере изменением удельного электрического сопротивления медного обмоточного провода. Основные недостатки индуктивных датчиков: зависимость чувствительности от температуры, нелинейность характеристики и чувствительность к внешним магнитным полям [1,4].

Разработка датчиков заключается в основном в создании соответствующей данному облучательному устройству конструкции, в детальном исследовании характеристик, в оптимизации схемы измерения и параметров питания с точки зрения обеспечения требуемой точности. При этом не всегда удается использовать общепринятые рекомендации по оптимизации преобразователя и измерительной цепи, так как в каждом конкретном эксперименте в разной степени выражена важность отдельных характеристик. В связи с этим очень важно на стадии проектирования иметь методику детального расчета характеристик преобразователя, знать особенности влияния параметров питания, геометрических размеров и других факторов на его метрологические характеристики (MX). Исследования в обоснование создания высокотемпературных и радиационно стойких датчиков для реакторных экспериментов Для оснащения экспериментальных устройств исследовательских реакторов, в которых испытывают твэлы и TBC реакторов ВВЭР, необходимы радиационно стойкие высокотемпературные датчики давления и перемещения. Применяемый в них обмоточный провод должен быть относительно тонким с диаметром, не превышающим 0,2 мм. В противном случае возрастают габариты датчика. От надежности обмоточного провода зависит долговечность и ресурс преобразователя. Из выпускаемых промышленностью обмоточных проводов такого диаметра наиболее радиационно стойки провода марок ПНЭТ - имид с поли-имидной изоляцией. При температуре 200-220 °С ухудшение механических и диэлектрических свойств происходит при поглощенной дозе гамма - излучения 108 Гр и флюенсе тепловых нейтронов Ю20 см"2. Однако провод марки ПНЭТ-имид не выдерживает длительного нагрева до температуры выше 200 °С.

Обмотки индуктивности с этим проводом диаметром 0,16 мм испытывали при повышенной температуре (310 - 320 °С). В процессе испытаний сопротивле-

ние обмоток и изоляции контролировали при рабочей температуре и периодически при комнатной. После выдержки в течение 100 - 150 ч сопротивление обмоток постоянному току заметно снижалось. При их охлаждении до комнатной температуры оно восстанавливалось, но после испытаний еще в течение 50 ч сопротивление обмоток и при охлаждении не восстанавливалось. В течение всего времени испытаний не зафиксировано уменьшения сопротивления изоляции обмоток между собой и с каркасом катушки ниже 2-107 Ом при температуре испытаний. Все это свидетельствует о деградации диэлектрических свойств поли-имидного покрытия, приводящей в конечном счете к межвитковому замыканию. В то же время изоляция между обмотками и каркасом, выполненная промазкой покровным составом СПВ - 554М, сохраняла свои свойства. Повышение нагре-востойкости обмоток с проводом ПНЭТ - имид при дополнительном изолировании составом СПВ отмечено и на других датчиках. Обмотки индуктивности, в которых применяли послойную промазку составом СПВ, сохраняли работоспособность в течение 150 ч при температуре до 350 °С и кратковременно - при 550 -600 °С [1,9].

Для увеличения ресурса индуктивных преобразователей при повышенной температуре разработано оборудование и отработана технологам изготовления высокотемпературного радиационно стойкого обмоточного провода ПНТ - КО с жилами из меди, бронзы марки БрХНб и нержавеющей стали. Изоляция проводов выполнена из радиационно стойких покровных составов марок СПВ-554 и ВЭП-26 с кремнийорганическим связующим.

Образцы провода, выполненные в виде обмоток, испытали при температуре 300 - 730 °С. При температуре 300 - 310 °С нижняя доверительная граница среднего ресурса обмоток при доверительной вероятности 0,9 с проводом ПНТ -КО с жилами из меди и бронзы марки БрХНб превышает 10000 и 20000 ч соответственно, при 400 °С - 150 ч, а при 500 °С составляет 10 ч [5]. На рис. 1 пока-

Рис.1. Зависимость средней нара-

л

ботки Т до отказа от температуры для провода: ПНТ-КО 00,16 мм (1); ПНЭТ-имид 00,16 мм (2); МС 24-14 (3); проволока из стали Х18Н10Т 00,1 мм, покрытая композиционным составом ВЭП-26 (4); обмотка из провода ПНЭТ-имид с послойной Промазкой составом марки СПВ (х)

0 2 4 б 8 10 1000/Т. °С -1

заны зависимости от температуры средней наработки до отказа испытанного провода с медной и стальной проволокой. Для сравнения там же приведены аналогичные зависимости для выпускаемых промышленностью проводов ПНЭТ-имид, МС 24-14 [5].

Радиационная стойкость датчиков обеспечивается: подбором радиационно стойких материалов их узлов (корпус, упругий элемент, обмоточный провод, электрическая изоляция, сердечник); длительным опытом применения индуктивных преобразователей в реакторных условиях; радиационными испытаниями элементов датчика в реакторных условиях. В реакторе СМ-2 длительное время применяли преобразователи с катушками индуктивности из провода ПИЭТ -имид, изолированными от обмоток кремнийорганической эмалью марки КО-12, которые сохраняли технические характеристики до флюенса быстрых нейтронов более 1019 см"2.

С течением времени сортамент применяемых материалов изменяется. В связи с этим необходимо экспериментальное подтверждение их радиационной стойкости. Для этой цели разработаны методы и технические средства испытаний датчиков и их элементов в реакторных условиях. Разработанные облуча-тельные устройства позволяют проводить исследования характеристик датчиков и их элементов в каналах реактора РБТ-6 и МИР.1М при температуре от 50 до 300 °С в газовой и водной среде и при плотности потока быстрых нейтронов 2-Ю11 - 1,2-1012см"2с"1 . В разработанных устройствах испытаны различные провода, применяемые в качестве линий связи и в обмотках катушек индуктивных датчиков. При мощности поглощенной дозы гамма-излучения до 2-Ю2 Гр/с провода марок ПОЖ, МС 16-15 и ПНТ-КО до поглощенной дозы 5-108 Гр сохраняют целостность изоляции.

При проведении экспериментов по изучению поведейия твэлов в различных режимах, имитирующих быстрое изменение мощности или перегревы вследствие ухудшения теплосъема, наряду с такими МХ, как основная и температурная погрешности, линейность, к датчикам предъявляются требования по их быстродействию. Для исследования и определения динамических свойств преобразователей давления разработана методика определения их динамических характеристик. Разработанная и изготовленная установка типа «ударная труба» позволяет определять динамические характеристики датчиков давления с диапазоном частот собственных колебаний от ~0,6 до 1,1 • 107 Гц.

На ударной трубе исследованы динамические характеристики тензорези-сторных и индуктивных преобразователей давления. На рис. 2 показан отклик тензорезисторного датчика с толщиной мембраны 0,6 мм и диаметром рабочей части 18,4 мм на ступенчатый скачок давления, создаваемый при разрыве диафрагмы в «ударной трубе». На рис. 3 показана реальная амплитудно - частотная характеристика (АЧХ) индуктивного датчика давления. Она определяется АЧХ блока вторичного преобразования. Параметры переходной характеристики для тензорезисторных преобразователей приведены в табл.1.

В работе изучены свойства упругих элементов для датчиков давления. На рис. 4 приведена зависимость чувствительности к давлению прогиба цилиндрической мембраны от ее толщины. Во всем диапазоне толщин измеренная чувствительность выше расчетной. Значительные отклонения наблюдаются при малой толщине (350 мкм) мембраны. Здесь оказывает влияние различная по сечению

Таблица 1

Параметры переходной характеристики тензорезисторных преобразователей давления

Толщина мембраны датчика, мм Время запаздывания, мкс Коэффициент затухания И Резонансная частота/0, кГц

Расчет Эксперимент

' 0,6 50 0,05 18,3 13,5

1,0 50 0,05 30,6 23,0

и, отн ед 1,8 1,6 1,4 Л,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0

1 д /

2 V4

!

1

1

Г4*- I

О 200 400 600 800 1000 Время, мкс

Рис. 2. Выходной сигнал тензорезисторного датчика при разрыве мембраны в «ударной трубе»: 1 - расчет; 2 - эксперимент

0

50

200

50

100 150

Частота, Гц

Рис. 3. Амплитудно-частотная характеристика ИДД: 1 - колебательное звено при 11 = 0,6 и f= 100 Гц; 2 - экспериментальная

Рис. 4. Зависимость чувствительности мембраны к давлению от толщины мембраны: 1, 2 - расчет для стали 40X13 при радиусе мембраны 4,5 и 5,0 мм соответственно; эксперимент при 4,5 мм (•); И. = 5,0 мм

0,2

0.4

0,6 8, мм

толщина мембраны, возникающая вследствие ее прогиба под действием механического инструмента. В результате этого эффективная толщина меньше измеряемой микрометром на неопределенное значение. Об этом же свидетельствует и то, что жесткость шлифованной мембраны выше при той же измеренной толщине [3,4].

Для упругих элементов при повышенной температуре характерно наличие прогрессирующей погрешности, обусловленной температурной ползучестью.

На рис. 5 в качестве примера показаны кривые деформирования плоских жестких мембран разной толщины под постоянной нагрузкой (давление 14 МПа) при температуре (500±5) °С [1]. Мембраны диаметром 18,4 мм изготовлены из хромистой стали 30X13.

8, мкм

Рис. 5. Изменение прогиба мембраны от времени при температуре (500±5) °С и давлении 14МПа: толщина мембраны, мм: 1,6 (1); 1,9 (2); 2,2 (3); 2,8 (4) (стрелками показан сброс давления)

и 5 10 15 20 25

Скорость ползучести описывается уравнением У„=к-<т13, где к - коэффициент, а эквивалентное напряжение сгм„ - 0,67 -Р^/ь2 (Р -давление, Я, Ъ - радиус и толщина мембраны соответственно). Показатель степени п = 2-3 при температуре 500 °С. После сброса давления прогиб мембран уменьшился в соответствии с первоначальной (до испытаний) жесткостью [1].

Экспериментально установлено, что при температурах 350-380 °С практически отсутствует термическая ползучесть при напряжениях в мембране, соответствующих максимальному измеряемому давлению 20 МПа.

По разным причинам в качестве сердечника ДТП, предназначенного для реакторного экспериментального устройства, могут применяться материалы, обычно не используемые в магнитных цепях. Их магнитные свойства, как правило, не описаны в специальной литературе. В то же время знание зависимости магнитной проницаемости материала от напряженности магнитного поля и от температуры необходимо для более детального аналитического описания свойств датчика. В работе рассмотрены методы определения магнитных свойств материалов и экспериментально получены магнитные характеристики хромистой стали и стали 20 - материалов, использованных в разработанных датчиках [I].

Взаимоиндуктивные преобразователи давления и линейных

перемещений

Конструкции разработанных преобразователей показаны на рис. 6.

100

б

Рис. 6. Конструкции разработанных преобразователей: а - ДТП: 1 - каркас катушки; 2 - сердечник; 3 - обмотки; 4 - корпус; 5 - хвостовик; 6 - кабельные выводы; б - индуктивный датчик давления: 1 - мембрана; 2 - корпус; 3 - катушки индуктивности; 4 - сердечник; 5 - имитатор мембраны; 6 - пружина; 7 -

кабельные выводы

В диссертации описан алгоритм и метод расчета взаимоиндуктивных преобразователей давления и перемещения [1,6]. Некоторые характеристики разрабатываемого ДТП могут быть заданы заранее, например, габаритные размеры; этими размерами определяются размеры обмоток индуктивности, а по выбранному диаметру - число витков. Задают также диапазон изменения параметров источника питания первичной обмотки, выбирают материал и предварительно задают размеры сердечника. По справочным данным или по результатам измерений в модельных экспериментах находят магнитную проницаемость материала Иг. По магнитной проницаемости материала и геометрическим размерам сердечника и катушки рассчитывают магнитную проницаемость сердечника /лс, которая вследствие размагничивания оказывается меньше магнитной проницаемости ма-

териала (jjc < /_ir). При относительно высоких частотах магнитное поле не проникает на всю глубину сердечника. Этот эффект учитывают введением соответствующего коэффициента kh который зависит от магнитной проницаемости цс, удельного сопротивления материала и диаметра сердечника. Определяют (по силе тока в первичной обмотке и размерам катушки) напряженность вдоль оси катушки и среднюю по длине сердечника напряженность магнитного поля Нср, по которой уточняют /лг и ¡лс.

Внутренний каркас катушки уменьшает магнитный поток и напряженность поля в центральном канале с сердечником. Это уменьшение рассчитывают, используя поправку к3, зависящую от геометрических характеристик, удельного сопротивления каркаса, магнитной проницаемости сердечника и частоты питания.

Определяют эквивалентную индуктивность обмотки при нейтральном положении сердечника. Вследствие того, что сердечник неполностью заполняет центральный канал катушки, используют эффективную магнитную проницаемость. От индуктивности обмотки зависит мнимая составляющая ее комплексного сопротивления. Активная составляющая складывается из сопротивления проводов R„p и эквивалентного электрического сопротивления сердечника Rc. Эквивалентное электрическое сопротивление сердечника определяют по суммарной мощности потерь на гистерезис Рг и вихревые токи Рдт. Соотношение активного и индуктивного сопротивлений сердечника позволяет определить угол потерь в сердечнике Ьс, который используется для построения векторной диаграммы напряжений, например, для схемы последовательного соединения сопротивления и индуктивности. Учет угла потерь сводится к умножению напряженности поля (или тока в первичной обмотке) на cos Ьс. Окончательная формула для дифференциального выходного сигнала преобразователя UA - Ub имеет вид

UA-Ut=240-M„-H(Of-lc)kl-ki.ni-Sc-(Mt-p.)u№St-&l , (1)

где и - круговая частота питающего тока (ы = 2-т/у, Sc, 1С - площадь сечения и длина сердечника соответственно; #(0,5-4) - напряженность поля по оси катушки на расстоянии 0,5-1С от центра катушки; - число витков вторичной обмотки на единице длины; Al - измеряемое перемещение; цв =1 - магнитная проницаемость воздуха; Цо~ магнитная постоянная.

Чувствительность датчика

к = 2-а>-ц0-Н{0,5-1с)-к1 ■k)-n2-Sc -(/<,-/Оcosôc. (2)

В настоящее время, наряду с традиционным дифференциальным выходным сигналом, используют выходной сигнал в виде отношения разности сигналов с секций вторичной обмотки к их сумме [9]. Такое преобразование сигнала вызывает существенное уменьшение влияния параметров питания первичной обмотки на чувствительность взаимоиндуктивного преобразователя. Выходной сигнал («самокомпенсированный») для такой схемы измерения имеет вид

иА-и„ 2-(рс-м.)-Ы (3)

где к2 - коэффициент, зависящий от геометрических размеров датчика и его сердечника; 1к - длина катушки.

Влияние температуры на характеристики выходного сигнала ДТП рассчитывают с учетом изменения в зависимости от температуры активного сопротивления обмотки и магнитной проницаемости сердечника. При нагревании изменяются также форма петли гистерезиса и потери мощности на гистерезис. Этот фактор можно учесть, считая изменение мощности потерь на гистерезис линейно зависимым от температуры.

Выше рассмотрены расчетные характеристики ДТП при положении сердечника вблизи нейтрального. Для полного представления о свойствах преобразователя и о возможностях его оптимизации важно получить его характеристики и при значительных перемещениях сердечника. В диссертации предложены различные способы аналитического описания больших перемещений сердечника [6]. Рассчитать их можно, используя зависимости для индуктивности секции вторичной обмотки Ьс [1,6]:

• ехр(- тл2); (4)

= (5)

где х - относительное перемещение, равное А1/12 (Ь - длина секции вторичной обмотки; Л1 - перемещение); т - эмпирический коэффициент; у =212 ~1с-х; 1смакс - максимальное значение индуктивности обмотки.

Другим способом аналитического описания выходного сигнала является представление выходного сигнала в виде ряда Тейлора. При этом, если секции катушек выполнены идентично друг другу, выходной сигнал содержит только нечетные степени измеряемого перемещения. Тогда, ограничиваясь членами ряда не выше третьей степени, можно записать

' ^ и

ил-ие=к-М

1-

з-д/2

где к - чувствительность датчика при начальном положении сердечника, определяемая по соотношению (2); А/Юал - значение перемещения, соответствующее максимуму выходного сигнала.

При детальном рассмотрении выходного сигнала ДТП показано, что падение напряжения на секциях вторичной обмотки хорошо согласуется с формулой ■ ехр(- тх1).

Окончательно для дифференциального сигнала получаем выражение

ехр

-0,5-

А/ А/„

-ехр

д/„

(7)

где А/м - положение максимума падения напряжения на секции вторичной обмотки [6].

Соотношения (6) и (7) хорошо описывают экспериментальные результаты в широком диапазоне изменения параметров датчика перемещений при соответствующей замене величин Д/Шх и А/„ на 1опт и I опт , полученные в экспериментальных исследованиях датчиков.

На рис. 7 в качестве примера показано сравнение экспериментальных данных с градуировочными характеристиками, рассчитанными по формулам (6) и

Рис. 7. Описание выходного сигнала взаимоиндуктивного датчика по формулам (6) (а, б) и (7) (в, г) при питании напряжением 5 В частотой 1 кГц: А1тшгА1„=0,51с (1); А1тал = 10пт и А1М = 1от (2); эксперимент (3); а - /, = 80 мм, 1С =20 мм, йс =6,2 мм; б - 1К = 80 мм, 1С =40 мм, йс =6,2 мм; в - 1К = 64 мм, 1С~ 20 мм, <1С - 4,9 мм; г - 1К = 64 мм, 1С = 40 мм, с1с - 4,9 мм

Имея аналитические зависимости для выходного сигнала, легко получить погрешности линейности номинальной характеристики для любого диапазона измерения. Приведенные на рис. 7 сравнения указанных способов описания больших перемещений с экспериментальными данными свидетельствуют об их хорошем согласии. При этом формула (7) точнее описывает градуировочную характеристику, чем формула (6), которую удобно использовать, например, при определении диапазона измерения, при котором погрешность линейности не превышает заданного значения.

В работе исследованы различные модификации преобразователей с двух- и трехсекционными катушками, предназначенные для петлевых экспериментальных устройств [1,10,12]. В катушках применяли промышленные марки обмоточных проводов ПОЖ и ПНЭТ-имид, а также разработанный в НИИАР температу-ростойкий провод ПНТ-КО малого диаметра, обладающий повышенным ресурсом при температуре 300 °С [5]. Ферромагнитные сердечники выполнены из сталей 20X13 и 20. Изучено влияние электрических параметров вторичной обмотки на МХ преобразователя [10]. Показано, что изменения выходного сигнала соответствуют изменениям разницы индуктивности секций вторичной обмотки. На этом основании по детально измеренным параметрам обмоток в широком диапазоне частоты питания и перемещения ферромагнитного сердечника можно прогнозировать основные свойства градуировочной характеристики Д ТП.

Исследовано влияние на выходной сигнал параметров питания. Типичные кривые изменения чувствительности датчика для дифференциального и "самокомпенсированного" выходных сигналов от частоты при питании от источников тока и напряжения приведены на рис. 8. Снижение чувствительности для дифференциального сигнала с увеличением частоты в случае питания от источника тока объясняется увеличением потерь в сердечнике и других элементах датчика, особенно из-за вихревых токов. При питании датчика от источника напряжения снижение чувствительности происходит более быстро вследствие дополнительного эффекта - уменьшения силы тока в первичной обмотке в результате роста ее полного сопротивления.

Приведенные выше соотношения позволяют довольно точно рассчитать характеристики ДТП. Для оценки их достоверности и точности, а также для определения области изменения параметров и характеристик датчика, в которой его свойства предсказываются недостаточно точно, было проведено сопоставление результатов расчетов с результатами экспериментальных исследований.

Предсказываемый характер изменения чувствительности дифференциального выходного сигнала при малом перемещении сердечника вблизи нейтрального положения с изменением частоты одинаково хорошо согласуется с экспериментальными результатами для дифференциального сигнала как при питании источником напряжения, так и при питании источником тока, а также для самокомпенсированного выходного сигнала (см. рис. 8). При этом учет потерь в каркасе катушки улучшает согласие расчетных и экспериментальных данных при высокой частоте (см. рис. 8, в) [6].

Можно рассчитать с удовлетворительной точностью зависимость чувствительности самокомпенсированного выходного сигнала двухсекционной катушки от длины сердечника и частоты. С увеличением частоты питания чувствительность меньше зависит от длины сердечника, а при уменьшении частоты она возрастает тем более, чем короче сердечник.

Характер изменения чувствительности самокомпенсированного выходного сигнала от длины сердечника предсказывается в расчетах, но оцененные значения чувствительности ниже измеренных. Наблюдается лучшее совпадение экспериментальных результатов с расчетными данными для дифференциального

выходного сигнала. В то же время длина сердечника, соответствующая максимальной чувствительности преобразователя с дифференциальным и самокомпенсированным выходными сигналами, определяется в расчетах довольно точно. Во всех случаях при увеличении отношения длины катушки к ее диаметру улучшается согласие расчетных и экспериментальных данных.

Рис. 8. Расчетные зависимости чувствительности от частоты при питании напряжением (а , б) и током (в, г): а - ¡У„ = 5 В, 1С = 40 мм; б -(/„ = 5 В, /с = 20 мм; в -/„ = 20 мА, 4 = 40 мм; г - схема с самокомпенсацией, /„ = 20 мА, 1С - 40 мм; 1,2 — расчет без учета и с учетом каркаса катушки; экспериментальные точки (о)

В результате расчета очень точно описываются закономерности изменения чувствительности дифференциального выходного сигнала при изменении температуры и частоты. Причем область частот, при которых влияние температуры минимально, смещается при изменении внутреннего сопротивления источника

так же, как и в экспериментах. Это позволяет проводить расчетную оптимизацию режима питания ДТП с точки зрения снижения его температурной погрешности.

В диссертации исследованы и развиты методы уменьшения температурной погрешности ДТП [1,7,11,15]. Вследствие наблюдаемого характера изменения выходного сигнала от частоты и температуры при питании от источника напряжения кривые чувствительности при разной температуре с увеличением частоты сближаются, а температурная погрешность уменьшается. При этом существует узкая область частоты, в которой чувствительность практически не зависит от температуры, т. е. температурная погрешность мала. Это справедливо для ДТП разных конструкций и параметров питания. Таким образом, температурную погрешность чувствительности можно снизить, подбирая частоту питающего напряжения. Чувствительность при этом остается приемлемой, а частота достаточно высокой для обеспечения хороших динамических характеристик преобразователя.

Снизить влияние температуры на чувствительность можно также подключением в цепь первичной обмотки добавочного сопротивления Кдо6. Для исключения температурной погрешности при заданных напряжении и частоте питания датчика определяют чувствительность при различных значениях Кдо6 и таким образом подбирают величину этого сопротивления.

Метод применения источника питания с регулируемым внутренним сопротивлением является развитием и обобщением метода добавочного сопротивления [15]. Эффективность и универсальность этого метода обеспечивается тем, что регулированием внутреннего сопротивления источника питания можно в широких пределах изменять частоту, соответствующую минимальной температурной погрешности чувствительности. На рис. 9 показано, как при увеличении внутреннего сопротивления источника переменного напряжения подключением последовательно ему добавочного сопротивления изменяются зависимости чув-у ствительности дифференциального выходного сигнала от частоты и температу-

. ры. Видно, что с возрастанием внутреннего сопротивления источника напряже-

ния оптимальная частота смещается в область более низких значений. Расчеты 11 подтверждаются экспериментальными данными [1,10].

Эффективность температурной компенсации чувствительности «самокомпенсированного» сигнала исследована на ДТП, подключенных к микросхеме АО 598 АЛ, реализующей преобразование сигнала в виде отношения АШШ [8,9,11]. На рис. 10 показано изменение чувствительности при повышении температуры для обычного дифференциально-трансформаторного и «самокомпенсированного» выходных сигналов при разной частоте питания первичной обмотки. Преобразование выходного сигнала в виде отношения Д/УЛЩ, кроме снижения температурного влияния, устраняет и влияние параметров питания первичной обмотки (частота, сила тока, режим питания).

Л, мВ/ мм

Рис. 9. Экспериментальная зависимость чувствительности ДТП от частоты и температуры при изменении внутреннего сопротивления источника питания: 10 Ом (а): при температуре 19'С (1); 166'С (2); 283°С (3); 110 Ом (б): 19'С (1); 294 °С (2); 200 Ом (в): 19°С (1); 165 "С (2); 295 "С (3)

Однако при этом снижается чувствительность к перемещению и, что особенно важно, полностью не компенсируется влияние температуры. Причем нескомпен-сированность воздействия температуры возрастает с увеличением частоты питания.

АЛ, %

Рис. 10. Зависимость температурной погрешности чувствительности от частоты при питании источником тока (/„ =50 -100 мА) при температуре 230 °С: дифференциальный (1) и «самокомпенсированный» (2) выходные сигналы; эксперимент

Полностью исключить температурную погрешность для схемы с самокомпенсацией можно подключением во вторичную цепь шунтирующей емкости [14]. Указанный способ обладает рядом преимуществ перед вышеописанными способами коррекции температурной погрешности преобразователя. Он применим не только для схемы с самокомпенсацией, но и для обычной дифференциальной схемы при питании от источника тока. Метод компенсации источником питания с регулируемым внутренним сопротивлением применим в области частот до некоторой максимальной частоты /оР1 тех- Метод с шунтирующей емкостью расширяет частотный диапазон питания датчика в область высоких частот практически неограниченно и, кроме того, позволяет не только исключить температурную погрешность, но и изменить ее знак. Это особенно важно для ДТП с упругими чувствительными элементами (мембраной или сильфоном), податливость которых может возрастать с увеличением температуры. Подключение емкости в этом случае позволяет скомпенсировать температурное изменение жесткости упругого элемента.

В работе детально изучены свойства градуировочйых характеристик преобразователя с дифференциальным и «самокомпенсированным» выходными сигналами [9,10,12]. На ДТП различных модификаций по совокупности экспериментальных результатов сделаны выводы о влиянии типа катушки (двух и трех-секционная), формы выходного сигнала, вида источника и параметров питания, длины и диаметра сердечника на функцию преобразования датчика. Линейность градуировочной характеристики зависит от режима питания и длины сердечника. Дифференциальная чувствительность ДТП с относительно коротким сердечником монотонно уменьшается, а с длинными (1С> ) монотонно растет с увеличе-

нием перемещения. Существует промежуточная область, где можно подобрать режим, при котором высокая линейность (на уровне ±1 %) достигается при относительно большом перемещении: до ±10 мм [1]. В разработанном датчике с длиной катушки, равной 25 мм, и оптимизированными конструктивными параметрами погрешность линейности не превышала ±0,1 % при диапазоне перемещения 0-6 мм.

Индуктивные преобразователи давления

В диссертации описан разработанный индуктивный датчик давления (ИДД) (см. рис. 3,6) [3,4]. В экспериментальных исследованиях по обоснованию безопасности ядерных реакторов, в частности реакторов ВВЭР, требуется измерение переменного давления в условиях одновременного изменения температуры. Диапазон измеряемого давления 0-20 МПа, частота опроса может достигать 100 Гц. Разработанный датчик состоит из рабочей и компенсационной обмоток, выполненных на одном каркасе из термо- и радиационно стойкого провода ПНЭТ-имид диаметром 0,16 мм. Чувствительный элемент датчика (упругая мембрана) выполнен из стали 30X13. Магнитный контур компенсационной катушки замыкается имитатором мембраны. Для исключения влияния вибрации на характеристики датчика магнитопроводы поджаты к мембране и имитатору мембраны кольцевой пружиной. Для индуктивного датчика давления использовали схему с мостом переменного тока, который питается от генератора синусоидальных импульсов через повторитель. В датчике давления осуществляются три последовательных преобразования: давления в прогиб мембраны (механическое), прогиба мембраны в электрический сигнал параметрического преобразователя (механико-электрическое) и электрического сигнала преобразователя в электрический выходной сигнал (электрическое преобразование в измерительной цепи). Каждое из этих преобразований влияет на характеристики датчика. Особенность работы описываемого датчика заключается в том, что температура окружающей среды изменяется от комнатной до 350 °С. Существенное влияние на температурную погрешность оказывает неидентичность катушек индуктивности. Полной компенсации ухода нуля и изменения чувствительности датчика от температуры только подгонкой параметров катушек обеспечить невозможно. Для уменьшения температурной погрешности чувствительности (аналогично ДТП) использовали оптимальную частоту питания, которую находили экспериментальным путем. В качестве примера на рис. 11 приведены результаты таких измерений на одном из датчиков давления, показывающие наличие узкой области частот, в которой влияние температуры на чувствительность минимально. Для датчиков давления разработанной конструкции оптимальная частота питания составляет около 200 Гц [3,4].

Исследованы возможности уменьшения влияния неравномерного нагрева датчика давления описанной конструкции на его выходной сигнал. В разработанной схеме комбинированного питания датчика, наряду с синусоидальным, обмотки питали дополнительно постоянным напряжением заданной величины, что позволило существенно уменьшить значение «ложного» сигнала (рис. 12) [7,16,17].

Л, ыВ МПа

Рис. 11. Зависимость чувствительности индуктивного преобразователя давления от частоты питающего напряжения при температуре, 'С: 22 (•); 86 (х); 162 (Д); 241 (о); 341 (*); эксперимент

200 400

600

800 1000 1200 £ Гц

Ивых , МВ

700 3

600 500 : , \1

400 / \

300 / \

200 100 0 : / \ 2

-100 ----

т,°с 600

450 300

150

10

20

30

40

х,с

Рис. 12. Отклик ИДД на скачкообразное изменение температуры: 1 - обычная схема питания; 2 - схема комбинированного питания; 3 - изменение температуры

В табл. 2 суммированы основные технические и метрологические характеристики разработанных датчиков давления и перемещения.

Таблица 2

Основные технические и метрологические характеристики разработанных датчиков

Техническая характеристика ДТП ИДД

1 2 3

Диапазон измерения, 0-5 0-20

мм (ДТП); МПа (ИДД) -3-+3

Наружный диаметр, мм 16-16,5 13-13,5

1 2 3

Длина, мм -130 -100

Диапазон рабочих температур, "С (кратковременно в течение 10 мин в конце эксперимента) 20-320 20-350 (500)

Ресурс при максимальной рабочей температуре, ч >20000 150

Обмоточный провод ПНТ-КО ПНЭТ-имид

Основная приведенная погрешность, % ±0,5 ±1,5

Дополнительная температурная погрешность в диапазоне рабочей температуры, % 0,1-1,8 4

Погрешность линейности, % ±0,1 ±0,9

Вариация, % - 0,2-0,4

Динамические характеристики совместно со вторичным блоком: частота свободных колебаний, Гц коэффициент затухания - 100 0,6

Применение преобразователей в экспериментальных исследованиях

В работе описаны результаты применения разработанных конструкций преобразователей в различных реакторных экспериментах с набросами мощности и в условиях максимальной проектной аварии (МПА). Разработанные преобразователи использовались при изучении поведения твэлов ВВЭР-440 с глубоким выгоранием топлива в переходных режимах, в режиме ступенчатого изменения мощности и режиме аварии LOCA (большая течь). Проведено исследование выхода газообразных продуктов деления из топлива твэлов ВВЭР-1000 с выгоранием ~50 МВт-сут/кги, испытанных в реакторе МИР.М1 в режимах с увеличением мощности. В указанных экспериментах исследовали рефабрикованные твэлы, т.е. повторно облучавшиеся после эксплуатации на АЭС. ДТП использовали для измерения давления газа в твэле, удлинения и изменения диаметра твэлов в процессе испытаний. [13]. Индуктивными датчиками оснащены эксперименты по испытанию фрагмента рабочей TBC реактора ВВЭР-1000 в режиме II стадии МПА. При испытании экспериментальных TBC в водяной петле реактора МИР.М1 датчики находились при температуре теплоносителя до 300 °С и рабочем давлении 15 МПа. Для изготовления обмоток индуктивности в этих датчиках применяли различные провода: ПОЖ, ПНЭТ - имид, ПНТ - КО. Перечисленные эксперименты были относительно непродолжительными. На рис. 13 и 14 показано изменение во времени давления газа под оболочкой твэлов во время скачка мощности и в заключительной стадии эксперимента.

12 13 Время, я

Рис.13. Показания датчиков давления ИДД-37 (1) и ИДЦ-41 (2) при скачке мощности TBC в зависимости от температуры: теплоносителя на входе (4), выходе из ОУ (5) и топливного сердечника (6); расчетное давление в твэлах (3)

18:00 18:20 18:40 19:00 19:20 19:40 20:00 Время, ч: мин

Рис.14. Давление газа , под оболочкой твэлов в ячейках, МПа: 9 (1); 7 (2); 13 (3), измеренное датчиками ИДД - 20, ИДД - 37 и ИДЦ-41 соответственно

На основе ДТП было изготовлено устройство для определения уровня теплоносителя внутри корпуса реактора СМ-3 (рис. 15). Устройство с датчиком, имевшим диапазон измерения 0-5,5 м, успешно применялось во время пуско-наладочных испытаний реактора СМ - 3 после реконструкции. В экспериментах имитировали различные аварийные ситуации, связанные с разгерметизацией первого контура и появлением течей различного масштаба, от разрыва импульсных линий диаметром 10 мм до

Рис. 15. Схема устройства определения уровня теплоносителя в корпусе реактора СМ-3: 1 - головка для захвата; 2 - верхние отверстия; 3 - чехол; 4 - труба с размещенными в ней электрическими выводами; 5 -ДТП; 6 - нижнее отверстие; 7 - сильфон; I - измеряемый уровень

мгновенного поперечного разрыва главного трубопровода (максимальная проектная авария).

Индуктивные датчики давления применяли также в испытаниях на тепло-гидравлическом стенде в экспериментах по имитации теплогидравлического режима контура петлевой установки в аварии с потерей теплоносителя.

Основные выводы и результаты

Решена актуальная задача разработки индуктивных преобразователей давления и перемещения для реакторных экспериментов с твэлами и TBC в облуча-тельных устройствах исследовательского реактора.

1. Разработаны конструкции индуктивных и взаимоиндуктивных датчиков давления и перемещения для облучательных устройств в экспериментах с твэлами и TBC ЯЭУ.

2. Разработаны методы и технические средства для испытаний и исследованы характеристики элементов датчиков. Разработаны и изготовлены облуча-тельные устройства для испытаний датчиков и их элементов в каналах реактора РБТ-6 и МИР.1М. В разработанных устройствах испытаны различные провода, применяемые в качестве линий связи и в обмотках катушек индуктивных датчиков. При мощности поглощенной дозы гамма - излучения до 2-Ю2 Гр/с провода марок ПОЖ, MC 16-15 и ПНТ-КО до поглощенной дозы 5-108 Гр сохраняют целостность изоляции.

3. Разработан высокотемпературный радиационно стойкий обмоточный провод марки ПНТ-КО для индуктивных преобразователей. Нижняя доверительная граница среднего ресурса при доверительной вероятности 0,9 для провода с наружным диаметром 0,16 мм с медной жилой превышает 10000 ч, а с жилой из бронзы марки БрХНб - 20000 ч при температуре 300 °С.

4. Разработанная установка типа «ударная труба» позволяет определять динамические характеристики преобразователей давления наружным диаметром до 20 мм в диапазоне частот собственных колебаний от 0,6 до 1,1 • 107 Гц. На установке экспериментально исследованы динамические характеристики тензоре-зисторных и индуктивных преобразователей давления.

5. Экспериментально получены магнитные характеристики материалов, применяемых для изготовления магнитопроводов и сердечников индуктивных датчиков для реакторных экспериментов.

6. Развит метод расчета взаимоиндуктивных преобразователей, позволяющий оценить основные технические характеристики датчика, такие как чувствительность, погрешность линейности, температурная погрешность. Предложенные метод расчета и вид градуировочной характеристики преобразователя позволяют проводить расчетное моделирование свойств разрабатываемых датчиков в зависимости от предъявляемых к ним требований по габаритам и условиям эксплуатации.

7. Разработаны и исследованы новые методы оптимизации конструкции и характеристик датчика. Обобщены различные методы уменьшения температурной погрешности преобразователей. Путем оптимизации параметров питания

дополнительная температурная погрешность ДТП в диапазоне рабочей температуры до 300 "С уменьшена до 0,1-1,8 % (для разных методов), индуктивного датчика давления - до 4 %.

8. Разработаны методы повышения линейности характеристик датчиков подбором геометрии катушек, сердечника и параметров питания. Разработанный с использованием этого метода преобразователь перемещения с наружным диаметром 9 мм и диапазоном измерения 0-6 мм имеет погрешность линейности ±0,1%.

9. Экспериментально исследованы характеристики разработанных преобразователей. На основе детально изученных свойств 1радуировочных характеристик сделаны выводы о влиянии типа катушки (двух- и трехсекционная), формы выходного сигнала, вида источника и параметров питания, размеров сердечника на функцию преобразования датчика.

10. Разработанными конструкциями обеспечены экспериментальные устройства исследовательского реактора МИР.М1 при'изучении поведения твэлов ВВЭР-440 с глубоким выгоранием топлива в переходных режимах, в режиме ступенчатого изменения мощности, режиме МПА (потеря теплоносителя), при изучении выхода газообразных продуктов деления из топлива твЗлов ВВЭР-1000 с выгоранием более 50 МВт-сут/кги в режимах с увеличением мощности, а также при изучении поведения фрагмента рабочей TBC реактора ВВЭР-1000 в режиме МПА. Индуктивными датчиками давления обеспечены эксперименты на теплогидравлическом стенде по имитации теплогидравлического режима контура петлевой установки в аварии с потерей теплоносителя для проведения реакторного эксперимента МПА реактора ВВЭР-1000.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Сулаберидзе В.Ш., Валиуллин Ф.Х., Котов Н.П., Чернобровкин Ю.В. Дифференциально-трансформаторные преобразователи линейных перемещений для реакторных экспериментов. Димитровград: ГНЦ РФ НИИАР, 1999. - 118 с.

2. Самигуллин Б. А., Спиридонов Ю. Г., Сулаберидзе В. 1LL, Валиуллин Ф. X. Средства измерения некоторых параметров испытаний образцов в реакторных экспериментах: Препринт. НИИАР - 9(792). М.: ЦНИИатоминформ, 1990. - 17 с.

3. Сулаберидзе В. Ш., Валиуллин Ф. X., Котов Н. П., Спиридонов С. Ю. Малоинерционный преобразователь давления для реакторных экспериментальных устройств // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Материаловедение и новые материалы, 1992. Вып. 3(43). С. 3-6.

4. Сулаберидзе В. III., Валиуллин Ф. X., Котов Н. П., Чернобровкин Ю.В. Средства измерения давления в экспериментах на исследовательских реакторах: Препринт. НИИАР. П- 6(861). Димитровград, 1997.

5. Сулаберидзе В.Ш., Валиуллин Ф.Х., Данилов В.И., Карпухина С.И. Термостойкий обмоточный провод для внутриреакторных датчиков // Сб. трудов. Димитровград: ГНЦ РФ НИИАР, 2000. Вып.1. С. 22-26.

6. Сулаберидзе В.Ш., Валиуллин Ф.Х., Котов Н.П. Математическое моделирование взаимоиндуктивных датчиков линейных перемещений // Датчики и системы, 2003. Вып. 2. С. 7-10.

7. Сулаберидзе В. Ш., Валиуллин Ф. X., Котов Н. П., Чернобровкин Ю.В. Методы снижения температурной погрешности индуктивных и взаимоиндуктивных датчиков//Датчики и системы, 2001. Вып. 9. С. 18-21.

8. Котов Н. П., Валиуллин Ф. X., Сулаберидзе В. Ш. Некоторые особенности реальных передаточных характеристик микросхем АБ 598 // Датчики и системы, 2001. Вып. 1. С. 43-44.

9. Сулаберидзе В. Щ„ Валиуллин Ф. X., Котов Н. П., Спиридонов С. Ю., Чернобровкин Ю. В. Разработка и исследование характеристик дифференциально-трансформаторного преобразователя перемещений с самокомпенсированным выходным сигналом // Сб. трудов. Димитровград: ГНЦ РФ НИИАР, 1998. Вып. 3. С. 46-62.

10. Сулаберидзе В. Ш., Валиуллин Ф. X., Котов Н.П. Влияние параметров электрической цепи диференциального трансформатора на его метрологические характеристики // Там же. С. 63 - 74.

11. Сулаберидзе В. Ш,, Валиуллин Ф. X., Котов Н. П. Методы эффективного снижения влияния температуры на чувствительность дифференциально-трансформаторного преобразователя линейных перемещений // Там же. С. 75 -78.

12. Сулаберидзе В. Ш., Валиуллин Ф. X., Спиридонов С.Ю. Исследование влияния геометрии ферромагнитного сердечника на характеристики дифференциально-трансформаторного преобразователя // Там же. Вып. 3. С. 79 - 84.

13. Бурукин А.В., Валиуллин Ф.Х., Котов Н.П. и др. Измерение физических параметров твэлов в процессе испытаний в реакторе МИР // Сб. докл. международной конференции «ДДАЭС - 2002». Пенза, 11-13 сентября 2002 г. Пенза: ФГУП НИИФИ, 2002. С. 193-197.

14. Устройство формирования выходного сигнала индуктивного дифференциального измерительного преобразователя / Н.П. Котов, Ф.Х. Валиуллин,

B.Ш. Сулаберидзе: Заявка на изобретение №2002102178/(002085). Приоритет от 25.01.02. Решение о выдаче патента на изобретение от 02.10.03 г.

15. Патент РФ № 2144259 РФ МКИ в 01 N 27/06. Способ компенсации температурной погрешности чувствительности дифференциального трансформаторного преобразователя. Ф. X. Валиуллин, Н. П. Котов, В. Ш. Сулаберидзе // Изобретения, 2000. №1.

16. Патент РФ № 2194242 МКИ в 01 В7/14. Устройство формирования выходного сигнала индуктивного дифференциального измерительного преобразователя. Н. П. Котов, Ф. X. Валиуллин, В. Ш. Сулаберидзе // БИМП. 2002. №34.

C. 296.

17. Патент РФ № 2215985 РФ МКИ в 01 В7/14. Способ компенсации температурной погрешности индуктивного первичного преобразователя / Н. П. Котов, Ф. X. Валиуллин, В. Ш. Сулаберидзе // БИМП. 2003. №31.

Подписано в печать 12.11.03.

Печ. л. 1 Формат 60x90 1/16

Заказ № 1183_Тираж 100 экз._

Отпечатано в ФГУП «Государственный научный центр Российской Федерации

Научно-исследовательский институт атомных реакторов» 433 510, г. Димитровград - 10 Ульяновской области, ФГУП «ГНЦРФ НИИАР»

1

I

1

ч

1

»20721

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ РАЗРАБОТОК ПЕРВИЧНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДАВЛЕНИЯ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

ДЛЯ РЕАКТОРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

1.1. Особенности измерений 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. Пьезоэлектрические преобразователи.

1.3.3. Тензорезисторные 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 РАДИАЦИОННО СТОЙКИХ ДАТЧИКОВ ДЛЯ РЕАКТОРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

2.1. Разработка и исследование характеристик высокотемпературного радиационно стойкого обмоточного провода для индуктивных преобразователей

2.1.1. Выбор изоляции.

2.1.2. Установки для нанесения покрытия на обмоточные провода.

2.1.3. Выбор технологии изготовления провода.

2.1.4. Испытания датчиков и образцов провода и изоляции на 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 2.

ГЛАВА 3. ВЗАИМОИНДУКТИВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДАВЛЕНИЯ

И ЛИНЕЙНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ.

3.1. Электрическая цепь дифференциально-трансформаторного 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 MX преобразователя.

3.5.1. Методы снижения температурной погрешности преобразователя.

3.5.2. Улучшение MX путем оптимизации конструкции и параметров питания.ИЗ

3.6. Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. ИНДУКТИВНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДАВЛЕНИЯ.

4.1. Общая характеристика механико-электрического 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 ПВП-2 реактора МИР.М1 фрагмента ТВС ВВЭРпри параметрах МПА.

5.2. Эксперименты с облученными твэлами ВВЭР в режимах с увеличением мощности.

5.3. Измерение уровня теплоносителя в корпусе реактора СМ-3 при его 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 ВВЭР-440 при нагружении внутренним давлением.

5.6. Выводы к главе 5.

Одним из важных элементов в обосновании работоспособности компонентов активных зон энергетических реакторов и безопасности их эксплуатации являются испытания экспериментальных, опытных и штатных твэлов и тепловыделяющих сборок (ТВС) в исследовательских реакторах. Все большая доля этих испытаиий проводится в устройствах для облучения (облучательных устройствах), оснащенных датчиками для измерения давления внутри твэла, удлинения твэла и др. Для измерения физических величин необходимы преобразователи (датчики), работоспособные в течение длительного времени в условиях радиационного воздействия и при повышенной температуре. При этом в большинстве случаев невозможно использовать промышленные образцы средств измерений (СИ), что связано как с жесткими условиями работы, так и со сложной технологией монтажа и герметизации первичных преобразователей в облучательных устройствах. Таким образом, проблема обеспечения реакторных экспериментов средствами измерений может быть решена путем разработки специальных конструкций первичных преобразователей, адаптированных к условиям эксперимента и к конкретному облучательиому устройству. Актуальность работы подтверждается также и тем, что отраслевыми научно-техническими программами по реакторному материаловедению обычно предусматриваются испытания ТВС энергетических реакторов в исследовательских реакторах с одновременным контролем условий и параметров испытаний.

Цель работы заключалась в разработке радиационно стойких высокотемпературных индуктивных преобразователей для обеспечения реакторных экспериментов в каналах исследовательского реактора средствами измерения давления и перемещения.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

• провести анализ существующего уровня разработки датчиков давления и перемещения в реакторных экспериментах и их радиационной стойкости и сформулировать требова ния к их конструкциям и характеристикам для целей применения в облучательных устройствах исследовательского реактора;

• разработать и исследовать характеристики элементов высокотемпературных и радиационно стойких датчиков, обосновать выбор типа преобразователя для применения в исследовательских ядерных реакторах (ИЯР);

• разработать конструкции индуктивных датчиков давления и перемещения для экспериментальных устройств исследовательских реакторов;

• разработать методы и технические средства для испытаиий и исследований характеристик датчиков и их элементов;

• развить методы расчета и оптимизации характеристик взаимоиндуктивных датчиков;

• исследовать характеристики преобразователей в условиях лабораторных и реакторных условиях.

В процессе работы автором:

1) был обоснован выбор типа преобразователей, отвечающих требованиям проведения реакторных экспериментов;

2) разработаны и исследованы характеристики элементов индуктивных датчиков для применения в ИЯР;

3) разработаны конструкции первичных преобразователей для применения в исследовательском реакторе;

4) разработаны методы расчета и оптимизации характеристик взаимоиндуктивных датчиков;

5) разработаны методики и установки для аттестации и исследования характеристик датчиков;

6) проведены исследования метрологических характеристик (MX) разработанных датчиков.

При непосредственном участии автора разработаны методики испытаний и метрологической аттестации преобразователей, им лично получены все основные экспериментальные результаты исследования характеристик датчиков, изложенные в диссертации.

Научная новизна заключается:

1) в результатах разработок элементов высокотемпературных и радиационно стойких датчиков;

2) в результатах исследований характеристик датчиков в лабораторных и реакторных условиях;

3) в разработанном методе расчета, позволяющем описать характеристики датчиков при любом изменении геометрических размеров датчиков и параметров их питания в широком диапазоне измеряемых перемещений и влияющих величии;

4) в новых методах оптимизации конструкции и характеристик индуктивного и взаимоиндуктивного датчиков;

5) в новых конструкциях датчиков давления и перемещения для экспериментальных устройств петлевых каналов реактора МИР.М1.

Новизна технических решений подтверждена четырьмя патентами РФ.

Практическая значимость работы состоит в следующих ее результатах: - разработанными преобразователями обеспечены измерения давления и перемещения в экспериментах с топливом ВВЭР, проводимых в петлевой установке реактора МИР.М1;

- разработаны и внедрены методики и установки для исследования характеристик преобразователей.

Внедрение результатов работы. Результаты работы внедрены на исследовательских реакторах МИР.М1, СМ-3, а также на стендах и в защитных камерах материаловедческого комплекса НИИАР.

Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 17 печатных работах, в том числе в монографии, выпущенной в соавторстве (три соавтора), в четырех патентах РФ. Всего по теме диссертационной работы выпущены 22 научные публикации.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов и списка цитируемой литературы. Материал диссертации изложен на 163 страницах и содержит 98 рисунков, 4 таблицы, 145 ссылок на использованную литературу.

Основные выводы и результаты

Решена актуальная задача разработки индуктивных преобразователей давления и перемещения для реакторных экспериментов с твэлами и ТВС в облучательных устройствах исследовательского реактора.

1. На основании анализа существующего уровня разработки датчиков давления и перемещения сформулированы требования к их конструкциям и характеристикам для целей применения в облучательных устройствах исследовательского реактора. В экспериментах с топливом ЯЭУ к первичным преобразователям предъявляются специфические требования, при которых не всегда удается воспользоваться опытом, накопленным в измерительной технике. Выбор конструкции датчика сильно зависит от конкретного эксперимента и облуча-тельного устройства.

Известные методы конструктивного расчета датчика не позволяют прогнозировать некоторые из характеристик, важных с точки зрения перспектив применения датчика в конкретном реакторном эксперименте, например, изменение чувствительности с температурой, линейность характеристики при относительно больших измеряемых перемещениях. Как правило, проводятся расчеты индуктивных преобразователей с замкнутыми магнитопроводами. Расчеты соленоидных взаимоиндуктивных преобразователей связаны с большими трудностями и проводятся численными методами с применением ЭВМ.

2. Обоснован выбор типа преобразователя давления и перемещения. По совокупности свойств наиболее приемлемыми датчиками для измерения давления и перемещений являются индуктивные и взаимоиндуктивиые преобразователи. Известные датчики (в том числе выпускаемые промышленностью) не удовлетворяют в полной мере предъявляемым требованиям.

3. Разработаны методы и технические средства для испытаний и исследованы характеристики элементов датчиков. Разработаны и изготовлены облучательные устройства, которые позволяют проводить исследования характеристик датчиков и их элементов в каналах реактора РБТ-6 и МИР.1М при температуре от 50 до 300 °С в газовой и водной среде и при плотности потока быстрых нейтронов 2-1011 - 1,2-1012 см с . В разработанных устройствах испытаны различные провода, применяемые в качестве линий связи и в обмотках катушек индуктивных датчиков. При мощности поглощенной дозы гамма излучения до 2-102 Гр/с провода марок ПОЖ, МС 16-15 и ПНТ-КО до поглощенной дозы 5-108 Гр сохраняют целостность изоляции.

4. Показано, что надежность и ресурс датчиков при повышенных температурах определяется, главным образом, нагревостойкостью обмоточного провода. В настоящее время промышленностью не выпускаются провода малого диаметра с приемлемой нагревостойкостью. Разработано оборудование для изготовления обмоточного провода для высокотемпературных и радиационно стойких индуктивных преобразователей и отработана технология изготовления этого провода. Разработаны методы испытаний проводов и экспериментально изучены характеристики надежности высокотемпературного обмоточного провода ПНТ-КО для индуктивных датчиков. Нижняя доверительная граница среднего ресурса обмоток при доверительной вероятности 0,9 с проводом ПНТ-КО с жилами из меди и бронзы марки БРХНб с наружным диаметром 0,16 мм при температуре 300 -310°С превышает 10000 и 20000 ч соответственно, при 400 °С - 150 ч, а при 500 °С - 10 ч .

5. Разработана методика определения динамических характеристик датчиков давления. Разработанная установка типа «ударная труба» позволяет определять динамические характеристики преобразователей давления наружным диаметром до 20 мм в диапазоне частот собственных колебаний от 0,6 до 1,1-10 7 Гц. С помощью разработанной установки исследованы динамические характеристики тензорезисторных и индуктивных преобразователей давления.

6. Экспериментально получены магнитные характеристики материалов, применяемых для изготовления магнитопроводов и сердечников индуктивных датчиков для реакторных экспериментов.

7. Разработаны конструкции и экспериментально исследованы технические характеристики индуктивных и взаимоиндуктивных датчиков для экспериментальных ТВС при исследованиях по проблемам повышения надежности и безопасности ЯЭУ в исследовательском реакторе. Дифференциально-трансформаторный датчик с диапазоном измерения 0-5 мм и -3 - +3 мм имеют основную приведенную погрешность ±0,5 %; дополнительную температурную погрешность в диапазоне рабочих температур от 20 до 320 °С ±(0,1 - 1,8) %; погрешность линейности ±0,1 %. Индуктивный датчик давления с наружным диаметром 1313,5 мм с диапазоном измерения 0-20 МПа имеют основную приведенную погрешность ±1,5 %; дополнительную температурную погрешность в диапазоне рабочих температур от 20 до 320 °С 4 %; погрешность линейности ±0,9 %.

8. Развит метод расчета взаимоиндуктивных преобразователей, позволяющий оценить основные технические характеристики датчика, такие как чувствительность, погрешность линейности, температурная погрешность. При отношении диаметра катушки к ее длине от 0 до 0,3 при частотах питания до ~10 кГц, наиболее подходящих для ДТП, используемых в исследовательских реакторах, погрешность расчета не превышает 20 %.Предложенные метод расчета и вид градуировочной характеристики преобразователя позволяют проводить расчетное моделирование свойств разрабатываемых датчиков в зависимости от предъявляемых к нему требований к геометрическим размерам и условиям эксплуатации.

9. Разработаны и исследованы новые методы оптимизации конструкции и характеристик датчика. Обобщены различные методы уменьшения температурной погрешности преобразователей. Путем оптимизации параметров питания дополнительная температурная погрешность ДТП в диапазоне рабочих температур до 300 "С уменьшена до 0,1-1,8 % (для разных методов). На основе детально изученных свойств градуировочных характеристик сделаны выводы о влиянии типа катушки (двух- и трехсекционная), формы выходного сигнала, вида источника и параметров питания, размеров сердечника на функцию преобразования датчика

10. Разработаны методы повышения линейности характеристик датчиков путем подбора геометрии катушек, сердечника и параметров питания. Разработанный с использованием этого метода преобразователь перемещения с наружным диаметром 9 мм и диапазоном измерения 0-6 мм имеет погрешность линейности ±0,1 %.

11. Разработанными конструкциями обеспечены экспериментальные устройства реактора МИР.М1 при изучении поведения твэлов ВВЭР-440 с глубоким выгоранием топлива в переходных режимах, в режиме ступенчатого изменения мощности, а также при изучении выхода газообразных продуктов деления из топлива твэлов ВВЭР-1000 с выгоранием более 50 МВт-сут/кги в режимах с увеличением мощности. Дифференциально-трансформаторные датчики применены в инструментованных облучательных устройствах с рефабрикованными твэлами реактора ВВЭР, оснащенных средствами измерения давления внутри твэла, удлинения и изменения диаметра твэла. Индуктивными датчиками давления обеспечены эксперименты при изучении поведения фрагмента рабочей ТВС реактора ВВЭР-1000 в режиме МПА, на теплогидравлическом стенде по имитации теплогидравлического режима контура петлевой установки в аварии с потерей теплоносителя для проведения реакторного эксперимента МПА ВВЭР-1000. Дифференциально-трансформаторными датчиками перемещений обеспечены установки в защитной камере для испытаний облученных чехлов топливных сборок ВВЭР-440 наружным и внутренним давлением.

12. Разработанным устройством определения уровня теплоносителя в корпусе реактора СМ-3 обеспечены эксперименты по комплексным испытаниям первого контура и отдельных систем, важных для безопасности реакторной установки СМ-3 в процессе его реконструкции.

1. Сулаберидзе В.III. Средства контроля условий испытаний материалов в экспериментах на исследовательских реакторах и в защитных камерах. Димитровград: ГНЦ РФ НИИАР, 1997.

2. Цыканов В.А., Самсонов Б.В. Техника облучения материалов с высоким нейтронным потоком. М.: Атомиздат, 1973.

3. Сулаберидзе B.III., Валиуллин Ф.Х., Котов Н.П., Чернобровкин Ю.В. Дифференциально-трансформаторные преобразователи линейных перемещений для реакторных экспериментов. Димитровград: ГНЦ РФ НИИАР, 1999.

4. Средства измерения давления в экспериментах на исследовательских реакторах: Препринт. НИИАР-6(861) / Сулаберидзе B.IIL, Валиуллин Ф.Х., Котов Н.П., Чернобровкин Ю.В. Димитровград, 1997.

5. Аш Ж. Датчики измерительлных систем: В 2-х книгах. Кн. 2. Пер. с франц. М.: Мир, 1992.

6. Bruckner J, Thomas J, Verfahren zur Messung des Innendruckes von Kcrnbrenstoffcle-menten. Kernenergie 26, 1983, H5, s. 195-198.

7. Проектирование датчиков для измерения механических величин. / Под ред. Е.П.Осадчего. М.: Машиностроение, 1979.

8. Бошняк J1.JI. Измерения при теплотехнических исследованиях. JL: Машиностроение, 1974.

9. Андреева JI.E. Упругие элементы приборов. М.: Машиностроение, 1981.

10. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин. Л.: Энергоатом издат, 1983.

11. Куликовский К.Л., Купер О.Я. Электрические измерения физических величин. М.: Энергоатомиздат, 1986.

12. Нуберт Г.П. Измерительные преобразователи неэлектрических величин. Л.: Энергия, 1970.

13. Спектор С.А. Электрические измерения физических величин. Л.: Энергоатомиздат, 1987.

14. Измерения в промышленности: Справочник / Под ред. П.М.Профоса. М.: Металлургия, 1990.

15. Агейкин Д.И., Костина Е.Н., Кузнецова Н.Н. Датчики контроля и регулирования. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1965.

16. Средства измерения некоторых параметров испытания образцов в реакторных экспериментах. Препринт. НИИАР-9(792) / Самигуллин Б.А., Спиридонов Ю.Г., Сулабе-ридзе B.LLL, Валиуллин Ф.Х. М.: ЦНИИатоминформ, 1990

17. Мелешко Ю.П., Бабаев С.В., Карпсчко С.Г., и др. Исследование электрофизических параметров пьезокерамики различных типов в реакторе ИВВ-2М. Атомная энергия. 1984, т.57, вып. 1, с. 111-114.

18. Мелешко Ю.П., Карпечко С.Г., Леонтьев и др. Радиационная стойкость пьезокерамики ЦТС-21 и ТНВ-1. Атомная энергия. 1986, т.61, вып.1, с. 50-52.

19. Маркина Н.В., Самсонов Б.В., Сарксяп В.В. и др. Результаты внутриреакторных исследований электрофизических свойств пьсзокерамических материалов: Препринт НИИАР. П-20 (354). Димитровград, 1978.

20. Маркина Н.В., Сарксян В.В. Методы изучения влияния реакторных излучений на пьезоэлектрические преобразователи различного назначения: Препринт. НИИАР 6 (571). Димитровград, 1983.

21. Боланд Дж. Приборы контроля ядерных реакторов. М.: Атомиздат, 1973.

22. Милосердии Ю.В., Баранов В.М. Высокотемпературные испытания реакторных материалов. М.: Атомиздат, 1978.

23. Зеленчук А.В., Фетисов Б.В., Лакин Ю.Г., Тонков В.Ю. Методы измерения деформации оболочки твэлов в процессе облучения. Атомная энергия, 1978, т. 44, вып 6, с.505-508.

24. Зеленчук А.В., Набойченко К.В. Акустический метод измерения малых перемещений в высокотемпературных и радиационных полях. Атомная энергия, т. 36, вып. 2, с. 130132.

25. Тензорезисторы КФ. ТУ 25-06.2002-80.

26. Тензорезистор высокотемпературный НМТ-450. ТУ 25-7726.001-86.

27. Нехендзи Е.Ю., Горьков Б.Н. и др. Исследование метрологических характеристик высокотемпературных тензорезисторов в среде гелиевого теплоносителя. Проблемы прочности, 1987, №9, с. 114-117.

28. Бульканов М.Г., Круглов А.С. Экстензометрический метод измерения деформации образцов при облучении в ядерном реакторе в каналах с малым испытательным объемом. Проблемы прочности, 1979, №10, с. 121-122.

29. Сухарев Н.Г1. Экспериментальные методы исследования деформаций и прочности. (Библиотека расчетчика). М.: Машиностроение, 1987.

30. Шахматов Д.Т. Высокотемпературная тензометрия. Методики и тензорезисторы. -М.: Атомиздат, 1980.

31. Тензометрия в машиностроении. Справочное пособие. Под. ред. Макарова Р.А. М.: Машиностроение, 1975.

32. Клокова Н.П. Тензодатчики для измерения при повышенных температурах. М.: Машиностроение, 1965.

33. Рузга 3. Электрические тензометры сопротивления. Пер. с чешек. М.: Мир, 1964.

34. Высокотемпературные тензодатчики. Сб. статей. Пер. с англ. М.: Машгиз, 1963. -232 с.

35. Anderson Т.Т et al. Fuel pin plenum pressure tranduser development and use in SLSF experiment P4//Fast, Therm, and Fus. React. Exp. Proc. Conf., Salk Lake Sity, Utah., Apr. 12-15, 1982.

36. Лебединский В.В., Милосердии Ю.В., Силин А.А., Чеботарев Н.Ф. Индуктивные измерительные системы для внутриреакторных исследований. В кн.: Реакторные испытания материалов. М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 47-56.

37. Лебединский В.В., Силин А.А., Яковлев Л.И. Двойной индуктивный преобразователь линейных перемещений для реакторных измерений. В кн.: Реакторные испытания материалов. М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 77-79.

38. Чернов А.В., Рогозянов А.Я., Бородинов О.А., Самигуллип Б.А. Система измерения малых деформаций образцов при внутриреакторных испытаниях материаюв на ползучесть: Препринт. НИИАР-1(851). Димитровграт, 1995. -16 с.

39. Лга К., Yamada М., Shimisu К., Wakayama N. Development of pressure sensor for measurement of fuel-pin inner pressure. JAERI -M 82-114, 1982. P. 100-102.

40. Billeter T.R. Displasement measurement sensor for use in Loss-of-Fluid-Test-reactor. IEEE. Trans. Nucl. Sci., 1981, v.28, №1, p.758-762.

41. Ferenbach P.J. Facilities and techniques for instrumented fuel irradiations in the NRX reactor at Chalk River. Irradiat. Technol. Proc. Int. Top. Meet., Grenoble, Sept. 28-30, 1982. Dor-trechte. a., 1983, p. 3-12.

42. Федотов A.B. Расчет и проектирование индуктивных измерительных устройств. М.: Машиностроение, 1979.

43. Середенип В.И. Измерительные устройства с высокотемпературными трансформаторными датчиками перемещений. JI.: «Энергия», 1968.

44. ГОСТ 8.009-84. ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений.

45. Методический материал по применению ГОСТ 8.009-84. «ГСИ. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений». М.: Изд-во стандартов, 1985.

46. Тиль Р. Электрические измерения неэлектрических величин: Пер с нем. М.: Энергоатомиздат, 1987.

47. Иоффе А.И., Черейский П.М. Повышение линейности трансформаторного преобразователя перемещений. Приборы и системы управления, 1975, №5, с. 25-26.

48. Чернавкин Л.Д. Линеаризация сигнала одинарного индуктивного датчика. Приборы и системы управления, 1974, №4, с. 30,35-36.

49. Федотов А.В. Увеличение диапазона линейного преобразования индуктивных измерительных преобразователей. Измерительная техника, 1971, №9, с. 16-18.

50. Федотов А.В. Оценка погрешности от нелинейности характеристики индуктивных измерительных преобразователей. Измерительная техника, 1974, №4, с. 38-40.

51. Грановский В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальных при измерениях. Л.: Энергоатомиздат, 1990.

52. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. Л.: Энергоиздат, 1991.

53. Пиотровский Я. Теория измерений для инженеров. М.: Мир, 1989.

54. Крамер Г. Математические методы статистики. М.: Мир, 1975.

55. Электрические измерения неэлектрических величин. Под ред. Новицкого П.В. -М.: Энергия, 1975.

56. Срибнер Л.Л. Точность индуктивных преобразователей перемещений. М.: Машиностроение, 1975.

57. Буль Б.К. Основы теории и расчета магнитных цепей. М.: Энергия, 1964.

58. Федотов А.В., Моисеев B.C. Метрологический расчет соленоидного преобразователя перемещений. Измерительная техника, 1976, №12, с. 21-22.

59. Лебединский В.В., Милосердии Ю.В., Чеботарев Н.Ф. Расчет основных метрологических характеристик индуктивного преобразователя угловых перемещений. В кн.: Реакторные испытания материалов. М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 31-35.

60. Русин Ю.С., Чепарухин A.M. Проектирование индуктивных элементов приборов. Л.: Машиностроение, 1981.

61. Федотов А.В. Оценка температурной погрешности индуктивных измерительных преобразователей. Измерительная техника, 1974, №1, с. 58-60.

62. Лебединский В.В., Силин А.А., Чеботарев Н.Ф. О температурной нестабильности коэффициента преобразования индуктивных преобразователей. В кн.: Реакторные испытания материалов. М.: Энергоатомиздат, 1985, с. 22-27.

63. Лебединский В.В., Милосердии Ю.В., Чеботарев Н.Ф. Снижение влияния температуры на коэффициент преобразования соленоидного индуктивного преобразователя. Метрология, 1983, №11, с. 44-49.

64. Марков Н.Н., Сацердотов П.А. Погрешности от температурных деформаций при линейных измерениях. М.: Машиностроение, 1976.

65. Иоффе А.И. Расчет температурной погрешности дифференциально-трансформаторных преобразователей давления. Измерительная техника, 1971, №3, с. 31-33.

66. Фрейдлин Ю.М., Макаренко Г.Д. Способ уменьшения температурной погрешности индуктивного приемника. Измерительная техника, 1970, №8, с. 43-44.

67. Кривоносов И.И. Электромеханические измерительные преобразователи давлений" высокотемпературных сред. М.: Энергия, 1975.

68. ГОСТ 8.256-77. ГСИ. Нормирование и определение динамических характеристик аналоговых средств измерений. Основные положения. М.: Изд. стандартов, 1977.

69. Лаврова А.Т. Коррекция динамических характеристик датчиков давления. Метрология, 1982, №3, с.13-17.

70. Шестаков А.Л. Динамическая точность измерительного преобразователя с корректирующим устройством в виде модели датчика. Метрология, 1987, №2, с. 35-38.

71. Шумилин В.П., Асатиани А.III. Применение метода планирования эксперимента для исследования влияния физических величин при измерении переменного давления. Метрология, 1986, №6, с. 38-42.

72. Ивановский О.В., Ильиных В.П., Колтаков В.К. Исследование динамических характеристик мембранного преобразователя давления. Метрология, 1982, №6, с. 12-18.

73. Лебединский В.В., Милосердии Ю.В., Чеботарев Н.Ф. Измерительные схемы для широкодиапазоппых индуктивных преобразователей. — В кн.: Реакторные испытания материалов. М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 58-62.

74. Галкин B.C., Федотов А.В. Индуктивный цифровой прибор для измерения малых размеров и перемещения. Измерительная техника, 1982, №10, с. 19-21.

75. Ага К.A. A differential transformer with tempcrature-and-excitation-indepcndent output //Transactions on Instrumentation and Measurement, 1972. V. IM-21, №3. P. 249-255.

76. Чернов А.В., Рогозянов А.Я., Муралев А.Б. Система прецизионного измерения деформаций образцов при впутриреакторных испытаниях материалов на ползучесть // Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 1998. Том 64, №7. С. 41-44.

77. Католог фирмы ANALOG DEVICES Inc. 1992. P. 10-23.

78. Методика впутриреакторных испытаний и результаты испытаний работоспособности индуктивного преобразователя плунжерного типа. Отчет о НИР, 0-746, НИИАР, Ди-митовград, 1973, 28 с. Асеев Н.А., Самигуллин Б.А.

79. Кондратов А.В., Олейников П.П., Соколов А.Н. и др. Исследование стабильности градуировочиых характеристик дифференциально-трансформаторных преобразователей деформации в ядерном реакторе. Атомная энергия, 1983, т. 55, вып. 2, с. 178.

80. Александров И.Е., Чеботарев Н.Ф. Разработка и макетные испытания терморадиа-ционно стойкого индуктивного преобразователя линейных перемещений. В кн.: Реакторные испытания материалов. М.: Энергоатомиздат, 1983, с. 62-65.

81. Аснович Э.З., Колчанова В.А. Высокоиагревостойкая электрическая изоляция. М.: Энергоатомиздат, 1988.

82. Кабели и провода для ядерных энергетических установок. / Под ред. Э.Э.Фиикеля. М.: Энергоатомиздат, 1983.

83. Радиационная стойкость материалов: Справочник. Под ред. В.Б.Дубовицкого. М.: Атомиздат, 1973.

84. Витковский И.В., Неверов В.А., Ревякин Ю.Л., Николаев А.К., Ревина II.А. Влияние теплового и радиационного воздействия на свойства проводниковых материалов на основе меди. Атомная энергия, 1991, т. 71, вып. 5, с. 455-458.

85. Конобеевский С.Т. Действие облучения на материалы. М.: Атомиздат, 1967.

86. Алексеенко Н.Н. Амаев А.Д., Горынин И.В., Николаев В.А. Радиационное повреждение стали корпусов водо-водяных реакторов. М.: Энергоиздат, 1981.

87. Влияние облучения на материалы и элементы электронных схем. / Под ред. В.Н.Быкова, С.П.Соловьева. М.: Атомиздат, 1967.

88. Епифанов Г.И. Физика твердого тела. М.: Высшая школа, 1977.

89. Прецизионные сплавы / Под ред. Б.В.Молотилова. М.: Металлургия, 1974.

90. Проволока медная электротехническая. ТУ 16К71-087-90Е.

91. Провод обмоточный медный с никелевым покрытием температуростойкий, изолированный покровным составом типа CCIIB с кремнийорганическим связующим. Программа и методика исследовательских испытаний на надежность №ПИМ 850-99.

92. Методические указания. Методы оценки показателей надежности по экспериментальным данным. РД 50-690-89. М.: Изд-во стандартов, 1990.

93. Фролов Г.Н. Точность изготовления упругих элементов приборов. М.: Машиностроение, 1966.

94. ГОСТ 21482-76. Сильфоны однослойные измерительные металлические. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1992.

95. Испытание магнитных материалов и систем. Под ред. Шихииа А.Я. М.: Энергоатомиздат, 1984.

96. Грановский В.А. Динамические измерения: Основы метрологического обеспечения. Л.: Энергоатомиздат. 1984.

97. Разработка установки типа «ударная труба» и исследование динамических характеристик малоинерционных датчиков давления. Отчет о НИР, О 4882, 1999, 24 с. Сулаберидзе В. Ш., Чернобровкин Ю. В., Валиуллин Ф. X., Котов Н. П.

98. Гейдон А., Герл И. Ударная труба в химической физике высоких температур. М., Мир, 1966.

99. Сулаберидзе В.Ш., Валиуллин Ф.Х., Котов Н.П. Влияние параметров электрической цепи дифференциального трансформатора на его метрологические характеристики // Сб. трудов. Димитровград: ГНЦ РФ НИИАР, 1998. Вып. 3. С. 63-74.

100. Электротехника / Под ред. Пантюшина B.C. М.: ГЭИ, 1959.

101. Куликовский Л.Ф. Индуктивные измерители перемещений. М.:ГЭИ, 1961.

102. Валиуллин Ф.Х., Котов Н.П., Сулаберидзе В.Ш. Расчет дифференциально-трансформаторного преобразователя перемещений. Сб. трудов. Димитровград: ГНЦ РФ НИИАР, 1998. Вып. 3. С. 3-18.

103. Сулаберидзе В.Ш., Валиуллин Ф.Х., Котов Н.П. Математическое моделирование взаимоиндуктивных датчиков линейных перемещений // «Датчики и системы», 2003. Вып. 2. С. 7-10.

104. Бозорт Р. Ферромагнетизм.: Пер. с англ. / Под ред. Е.И.Кондорского, Б.Г.Лифшица. М.: Изд-во иностранной литературы, 1956.

105. Баев Е.Ф., Фоменко J1.A., Цымбалюк B.C. Индуктивные элементы с ферромагнитными сердечниками. М.: «Советское радио», 1976.

106. Рабкин Л.И. Высокочастотные ферромагнетики. М.: Физматгиз, 1960.

107. Поливанов К.М. Ферромагнетики. М.: ГЭИ, 1957.

108. Никольский В.В. Теория электромагнитного поля. М.: «Высшая школа»,1961.

109. Сулаберидзе В. III., Валиуллин Ф. X., Спиридонов С.Ю. Исследование влияния геометрии ферромагнитного сердечника на характеристики дифференциально-трансформаторного преобразователя. Сб. трудов. Димитровград: ГНЦ РФ НИИАР, 1998. Вып. 3. С. 79 84.

110. Востриков ЮЛ. Дистанционные измерительные системы с дифференциально-трансформаторными преобразователями перемещений. М.; Энергоатомиздат, 1984.

111. Котов Н. П., Валиуллин Ф. X., Сулаберидзе В. III. Некоторые особенности реальных передаточных характеристик микросхем AD598 //"Датчики и системы", 2001. Вып.1. С. 43-44.

112. Котов Н. П., Валиуллин Ф. X., Сулаберидзе В. Ш. Некоторые особенности реальных передаточных характеристик микросхем AD598. Сб. трудов. Димитровград: ГНЦ РФ НИИАР, 1999. Вып. 2. С.26-29.

113. Сулаберидзе В. Ш., Валиуллин Ф. X., Котов Н. П., Чериобровкин Ю.В. Методы снижения температурной погрешности индуктивных и взаимоиндуктивных датчиков // "Датчики и системы", 2001. Вып. 9. С. 18-21.

114. Патент РФ № 2144259 РФ МКИ G 01 N 27/06. Способ компенсации температурной погрешности чувствительности дифференциального трансформаторного преобразователя. Ф. X. Валиуллин, Н. П. Котов, В. Ш. Сулаберидзе // Изобретения, 2000. №1.

115. Преображенский А.Л. Магнитные материалы. М.: Высшая школа, 1965.

116. Патент РФ № 2194242 МКИ G 01 В7/14. Устройство формирования выходного сигнала индуктивного дифференциального измерительного преобразователя. Н. П. Котов, Ф. X. Валиуллин, В. Ш. Сулаберидзе // БИМП. 2002. №34. С. 296.

117. Патент РФ № 2215985 РФ МКИ G 01 В7/14. Способ компенсации температурной погрешности индуктивного первичного преобразователя / П. П. Котов, Ф. X. Валиуллин, В. Ш. Сулаберидзе // БИМП. 2003. №31.

118. Результаты испытаний на реакторе МИР полномасштабных и рефабрикованных твэлов ВВЭРс глубоким выгоранием в режиме "скачка" мощности (R 11). Отчет о НИР, 0-5048, НИИАР, Димитровград, 2000, 49 с. Овчинников В.А., Спиридонов Ю.Г., Бурукин А.В. и др.

119. Результаты исследований влияния циклического изменения мощности на параметры твэлов ВВЭР-440 в процессе испытаний на реакторе МИР. Отчет о НИР, 0-5245, НИИАР, Димитровград, 2002, 57 с. Овчинников В.А., Бурукин А.В., Спиридонов Ю.Г.,и др.

120. Технологические испытания первого контура РУ СМ-3 в режимах аварийных разгерметизаций. Отчет о НИР, 0-4298, НИИАР, Димитровград, 1993, 40 с. Бурукин В.П., Гремячкин В.А., Клипов А.В., Святкин М.Н.143. 20В.226.000.00. Датчик уровня теплоносителя.

121. Испытания чехлов ТВС-440 при нагружепии наружным и внутренним давлением. Отчет о НИР, 0-4861, НИИАР, Димитровград, 1999, 75 с. Поленок B.C., Павлов С.В., Ещеркин А.В. и др.