高精度电容式棒位测量传感器静态特性研究

控制棒水压驱动系统是200 MW低温核供热堆的关键功率控制设备,电容式棒位测量传感器是该驱动系统的核心测量部件。针对被测杆偏心引起的测量误差,本文提出了能将被测杆步进与偏心所引发的电容变化量实现分离的测量方法(偏心-步进分离方法),依据该方法提出了四螺旋电极电容式棒位测量传感器的设计方案。针对该传感器,利用有限元方法建立了理论模型,开展了传感器静态特性实验,理论模型结果与实验结果符合良好。利用理论模型建立了电容与棒位的函数关系,系统分析了新型传感器的测量误差,完成了传感器的结构优化。结果表明,四螺旋电极电容式棒位测量传感器配合偏心-步进分离方法,在计算工况内最大测量误差为-3.11 mm,能满足棒位测量不失步的要求。该成果可为电容式棒位测量传感器的后续改进提供指导。