×
10.10.2015
216.013.8058

БЕСКОНТАКТНЫЙ РАДАРНЫЙ УРОВНЕМЕР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ В РЕЗЕРВУАРАХ АЭС

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области контрольно-измерительной аппаратуры объектов атомной энергетики и может быть использовано в составе АСУ ТП АЭС для бесконтактного измерения уровня жидких радиоактивных отходов в резервуарах. Техническим результат - возможность бесконтактного измерения уровня жидких радиоактивных отходов в резервуарах АЭС с высокой точностью, надежностью и достоверностью. Бесконтактный радарный уровнемер для измерения уровня жидких радиоактивных отходов, построенный на принципе импульсной сверхширокополосной радиолокации, содержащий антенну, генератор сигналов, приемник с компаратором, блок обработки с время-цифровым преобразователем и интерфейсом, выполнен с разделением на приемопередающий СВЧ-модуль и цифровой блок обработки. Приемопередающий СВЧ-модуль выполнен на радиационно-стойкой электронно-компонентной базе, состоит из генератора короткоимпульсных сигналов и приемника отраженных сигналов и расположен вместе с антенной на резервуаре. Цифровой блок обработки подключен к СВЧ-модулю с помощью кабеля и расположен вне зоны действия радиации. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области контрольно-измерительной аппаратуры объектов атомной энергетики и может быть использовано в составе АСУ ТП АЭС для бесконтактного измерения уровня жидких радиоактивных отходов в резервуарах.

Известен бесконтактный ультразвуковой уровнемер для измерения уровня радиоактивных жидкостей АЭС, принцип действия которого основан на локации уровня звуковыми импульсами, проходящими через газовую среду и отражающимися от границы раздела «газ - измеряемая среда» [1]. Уровнемер [1] состоит из датчика и соединяемого с ним экранированным кабелем контроллера. Датчик устанавливается в верхней части резервуара, а контроллер - на щите управления вне зоны действия радиации. Данный уровнемер имеет следующие недостатки:

- большое расхождение конуса излучения, вызывающее отражения от стационарных и нестационарных препятствий, приводит к ошибкам измерения;

- применим только в резервуарах с нормальным давлением и температурой;

- на характеристики сигнала влияют пыль, пар, пена и газовые смеси.

Известен бесконтактный радарный уровнемер, принцип действия которого основан на непрерывной частотно-модулированной (ЧМ) радиолокации в КВЧ-диапазоне [2], обеспечивающей наиболее высокую точность измерения дальности. Уровнемер представляет собой ЧМ-радиолокатор в диапазоне частот 94 ГГц с девиацией частоты 4 ГГц и максимальной ошибкой измерения уровня ±1 мм, выполненный в виде моноблока, и лишен недостатков, присущих ультразвуковому уровнемеру. Однако данный уровнемер имеет следующие недостатки:

- повышенная сложность схемы построения, обусловленная использованием КВЧ-диапазона, приводит к пониженной надежности;

- принцип непрерывной ЧМ-радиолокации приводит к постоянному энергопотреблению, сокращающему время наработки на отказ;

- моноблочное исполнение не обеспечивает работоспособность в условиях радиационного воздействия.

Известен бесконтактный радарный уровнемер, использующий принцип импульсной СШП-радиолокации [3], выбранный за прототип. Уровнемер представляет собой радиолокатор с импульсными СШП-сигналами длительностью 2 нс при частоте повторения 5 МГц со среднеквадратической ошибкой измерения уровня ±5 мм, приемопередающая часть которого отличается функциональной и схемотехнической простотой. Данный уровнемер лишен недостатков, присущих ультразвуковым и ЧМ-уровнемерам, однако, выполненный в виде размещаемого на антенне моноблока, отличается низкой надежностью и временем наработки на отказ, обусловленными действием радиации на его электронно-компонентную базу, а также имеет более высокую ошибку измерения уровня по сравнению с предыдущим аналогом [2].

Техническим результатом предложенного изобретения является возможность бесконтактного измерения уровня жидких радиоактивных отходов в резервуарах АЭС с высокой точностью, надежностью и достоверностью.

Технический результат достигается тем, что бесконтактный радарный уровнемер для измерения уровня жидких радиоактивных отходов, построенный на принципе импульсной сверхширокополосной радиолокации, содержащий антенну, генератор сигналов, приемник с компаратором, блок обработки с время-цифровым преобразователем и интерфейсом, выполнен с разделением на приемопередающий СВЧ-модуль и цифровой блок обработки. Приемопередающий СВЧ-модуль выполнен на радиационно-стойкой электронно-компонентной базе, состоит из генератора короткоимпульсных сигналов и приемника отраженных сигналов и расположен вместе с антенной на резервуаре. Цифровой блок обработки подключен к СВЧ-модулю с помощью кабеля и расположен вне зоны действия радиации.

Для защиты СВЧ-модуля от действия радиации с поверхности жидкости, конденсированных паров и капель от брызг антенна интегрирована в состав СВЧ-модуля, выполнена в виде плоского рупора с несмачиваемой жидкостью поверхностью раскрыва, размеры и материал которого обеспечивают защиту СВЧ-модуля от радиации с поверхности жидкости.

Для устойчивости к действию электромагнитных наводок и помех от работы технологического электрооборудования АЭС кабель выполнен на оптическом волокне.

Для повышения точности измерения уровня жидкости в цифровом блоке обработки измерение задержки между излучаемым и отраженным сигналами проводится по частоте биений сигналов двух идентичных друг другу ЧМ-генераторов ждущего режима, один из которых запускается опорным сигналом, совпадающим по времени с излучаемым импульсом, второй ЧМ-генератор - импульсом дальности, совпадающим по времени с отраженным импульсом.

Бесконтактный радарный уровнемер для измерения уровня жидких радиоактивных отходов в резервуарах АЭС поясняется следующими чертежами.

На фигуре 1 приведена структурная схема уровнемера. На ней показаны: 1 - сверхширокополосная антенна; 2 - приемопередающий СВЧ-модуль; 3 - кабель связи; 4 - цифровой блок обработки.

На фигуре 2 приведена функциональная схема приемопередающего СВЧ-модуля. На ней показаны: 5 - генератор сверхкоротких импульсов; 6 - направленный ответвитель; 7 - амплитудный детектор; 8 - компаратор.

На фигуре 3 приведены эпюры основных сигналов, характеризующих работу СВЧ-модуля. На фигуре 3а показан видеоимпульс, генерируемый генератором 5; на фигуре 3б показан сигнал на выходе направленного ответвителя 6 в виде моноцикла Гаусса; на фигуре 3в - огибающие сигнала генератора 5 (А) и отраженного сигнала (Б) на выходе амплитудного детектора 7; на фигуре 3г - опорный импульс (А) и импульс дальности (Б) на выходе компаратора 8.

На фигуре 4 приведена функциональная схема цифрового блока обработки. На ней показаны: 9 - время-цифровой преобразователь; 10 - интерфейс связи с АСУ ТП АЭС.

На фигуре 5 приведена функциональная схема время-цифрового преобразователя. На ней показаны: 11 - переключатель; 12 - первый ЧМ-генератор; 13 - второй ЧМ-генератор; 14 - смеситель; 15 - частотомер.

На фигуре 6 приведены эпюры основных сигналов, характеризующих работу цифрового блока обработки. На фигуре 6а показаны опорный импульс (А) и импульс дальности (Б) на входе блока обработки; на фигуре 6б - модуляционные характеристики f(t) ЧМ-генераторов 12, 13; на фигуре 6в - сигнал биений VБ на выходе смесителя 14.

Устройство работает следующим образом.

В СВЧ-модуле генератор 5 генерирует сверхкороткие видеоимпульсы, которые через направленный ответвитель 6 поступают в антенну 1 и излучаются в виде моноцикла Гаусса. Ослабленная в направленном ответвителе 6 до допустимого уровня часть сигнала поступает на вход амплитудного детектора 7, с выхода которого огибающая сигнала генератора в виде видеоимпульса поступает на компаратор 8, формирующий опорный (стартовый) импульс для блока обработки 4. Отраженный от поверхности жидкости сигнал через антенну 1 и направленный ответвитель 6 поступает в амплитудный детектор 7, с выхода которого огибающая отраженного сигнала в виде видеоимпульса поступает на компаратор 8 с регулируемым порогом, формирующий импульс дальности для блока обработки 4.

С выхода СВЧ-модуля опорный импульс и импульс дальности подаются на вход время-цифрового преобразователя 9, на входе которого установлен переключатель 11, подключающий при поступлении на его вход опорного импульса ЧМ-генератор 12, находящийся в ждущем режиме, при поступлении импульса дальности - подключающий точно такой же ЧМ-генератор 13, находящийся в ждущем режиме; с выходов ЧМ-генераторов 12, 13 линейно частотно-модулированные сигналы, сдвинутые по времени на величину задержки импульса дальности относительно опорного импульса, поступают на входы смесителя 14, с выхода которого сигнал биений подается на частотомер 15, где его частота измеряется и пересчитывается в коды уровня для передачи через интерфейс 10 в АСУ.

Построение бесконтактного радарного уровнемера, использующего импульсный метод СШП-радиолокации с малым энергопотреблением, и введение конструктивно-функционального разделения на СВЧ-модуль и цифровой блок обработки позволят повысить его надежность и время наработки на отказ при функционировании в составе АСУ ТП АЭС.

Литература

1. Уровнемер УРАН-ДУУ. http://www.niiis.nnov.ru/wps/wcm/connect/niiis/site/production/produkcia/ptsAscTpNps/izdeliya/uran_duu/dec7278040dcac228c679e224b65266e.

2. Уровнемер УЛМ-11. http://www.limaco.ru/ru/production.

3. И.Я. Иммореев. Практическое использование сверхширокополосных радаров. / Сборник докладов III Всероссийской конференции «Радиолокация и радиосвязь». Стр. 172-173. ПРИЛОЖЕНИЕ. Электронное издание (Tested for Acrobat Reader 9 Windows & Unix versions) 1035 стр. Москва: Изд. ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН, 2009.


БЕСКОНТАКТНЫЙ РАДАРНЫЙ УРОВНЕМЕР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ В РЕЗЕРВУАРАХ АЭС
БЕСКОНТАКТНЫЙ РАДАРНЫЙ УРОВНЕМЕР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ В РЕЗЕРВУАРАХ АЭС
БЕСКОНТАКТНЫЙ РАДАРНЫЙ УРОВНЕМЕР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ В РЕЗЕРВУАРАХ АЭС
БЕСКОНТАКТНЫЙ РАДАРНЫЙ УРОВНЕМЕР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ В РЕЗЕРВУАРАХ АЭС
БЕСКОНТАКТНЫЙ РАДАРНЫЙ УРОВНЕМЕР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ В РЕЗЕРВУАРАХ АЭС
БЕСКОНТАКТНЫЙ РАДАРНЫЙ УРОВНЕМЕР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ В РЕЗЕРВУАРАХ АЭС
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 31-40 из 88.
27.06.2015
№216.013.58f9

Устройство инициирования

Изобретение относится к области радиоэлектроники и касается устройства инициирования. Устройство состоит из блока управления, содержащего источник питания, лазеры, и блока инициирования, содержащего преобразователь энергии лазерного излучения в напряжение и фотоэлектронный ключ. Блок управления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554318
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.08.2015
№216.013.6e66

Способ навигации движущихся объектов

Изобретение относится к области навигации движущихся объектов. Достигаемый технический результат - повышение точности навигации. Указанный результат достигается за счет того, что в способе используют эталонную карту местности как априорную информацию о навигационном поле, выбирают участок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559820
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.11.2015
№216.013.8afb

Отражательная линия задержки

Изобретение относится к устройствам акустоэлектроники, в частности к отражательным линиям задержки, функционирующим на поверхностных акустических волнах. Техническим результатом предлагаемой конструкции ОЛЗ является увеличение амплитуды информационного сигнала и расширение ее функциональных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567186
Дата охранного документа: 10.11.2015
27.11.2015
№216.013.944a

Микроволновый одноканальный радиоинтерферометр с волноведущим зондирующим трактом

Изобретение относится к радиоэлектронной технике микроволнового диапазона и может быть использовано для измерения параметров быстропротекающих процессов движения различных материальных объектов, ударно-волновых и детонационных фронтов, плазмы. Техническим результатом является возможность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569581
Дата охранного документа: 27.11.2015
10.12.2015
№216.013.95ef

Радиопоглощающий материал

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для изготовления поглотителей электромагнитного излучения 5-миллиметрового диапазона (52-73 ГГц). Радиопоглощающий материал содержит полимерное связующее и наполнитель - углеродные нанотрубки, предварительно обработанные в смеси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570003
Дата охранного документа: 10.12.2015
10.12.2015
№216.013.96d0

Способ изготовления y-сочленения в виде системы переплетённых проводников

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для изготовления Y-сочленения в виде системы переплетенных плоских проводников при производстве циркуляторов на сосредоточенных элементах метрового и дециметрового диапазонов длин волн с высоким уровнем рабочей мощности....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570228
Дата охранного документа: 10.12.2015
10.12.2015
№216.013.9885

Многофункциональное ферритовое развязывающее устройство

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к развязывающим устройствам метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов длин волн, и может быть использовано в качестве функционального узла в приемо-передающих трактах радиотехнических систем для построения невзаимных синфазных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570665
Дата охранного документа: 10.12.2015
20.12.2015
№216.013.9bdd

Циркулятор на сосредоточенных элементах с двукратным изменением направления циркуляции

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемо-передающих трактах радиотехнических систем для обеспечения развязки и коммутации сигналов. Технический результат - расширение функциональных возможностей циркулятора за счет его работы в трех широких частотных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571526
Дата охранного документа: 20.12.2015
20.01.2016
№216.013.a2a6

Широкополосное ферритовое развязывающее устройство на сосредоточенных элементах

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к развязывающим устройствам дециметрового и сантиметрового диапазонов длин волн, и может быть использовано в качестве функционального узла в приемопередающих трактах радиотехнических систем как коммутирующее устройство, а также для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573280
Дата охранного документа: 20.01.2016
10.03.2016
№216.014.becc

Способ обработки импульсного кодированного информационного сигнала

Изобретение относится к обработке бинарного кодированного импульсного информационного сигнала, вырабатываемого пассивным ответчиком в радиочастотной системе дистанционной идентификации и контроля состояния объектов, функционирующим на поверхностных акустических волнах. Технический результат -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576503
Дата охранного документа: 10.03.2016
Показаны записи 31-40 из 75.
27.06.2015
№216.013.58f9

Устройство инициирования

Изобретение относится к области радиоэлектроники и касается устройства инициирования. Устройство состоит из блока управления, содержащего источник питания, лазеры, и блока инициирования, содержащего преобразователь энергии лазерного излучения в напряжение и фотоэлектронный ключ. Блок управления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554318
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.08.2015
№216.013.6e66

Способ навигации движущихся объектов

Изобретение относится к области навигации движущихся объектов. Достигаемый технический результат - повышение точности навигации. Указанный результат достигается за счет того, что в способе используют эталонную карту местности как априорную информацию о навигационном поле, выбирают участок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559820
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.11.2015
№216.013.8afb

Отражательная линия задержки

Изобретение относится к устройствам акустоэлектроники, в частности к отражательным линиям задержки, функционирующим на поверхностных акустических волнах. Техническим результатом предлагаемой конструкции ОЛЗ является увеличение амплитуды информационного сигнала и расширение ее функциональных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567186
Дата охранного документа: 10.11.2015
27.11.2015
№216.013.944a

Микроволновый одноканальный радиоинтерферометр с волноведущим зондирующим трактом

Изобретение относится к радиоэлектронной технике микроволнового диапазона и может быть использовано для измерения параметров быстропротекающих процессов движения различных материальных объектов, ударно-волновых и детонационных фронтов, плазмы. Техническим результатом является возможность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569581
Дата охранного документа: 27.11.2015
10.12.2015
№216.013.95ef

Радиопоглощающий материал

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для изготовления поглотителей электромагнитного излучения 5-миллиметрового диапазона (52-73 ГГц). Радиопоглощающий материал содержит полимерное связующее и наполнитель - углеродные нанотрубки, предварительно обработанные в смеси...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570003
Дата охранного документа: 10.12.2015
10.12.2015
№216.013.96d0

Способ изготовления y-сочленения в виде системы переплетённых проводников

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для изготовления Y-сочленения в виде системы переплетенных плоских проводников при производстве циркуляторов на сосредоточенных элементах метрового и дециметрового диапазонов длин волн с высоким уровнем рабочей мощности....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570228
Дата охранного документа: 10.12.2015
10.12.2015
№216.013.9885

Многофункциональное ферритовое развязывающее устройство

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к развязывающим устройствам метрового, дециметрового и сантиметрового диапазонов длин волн, и может быть использовано в качестве функционального узла в приемо-передающих трактах радиотехнических систем для построения невзаимных синфазных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570665
Дата охранного документа: 10.12.2015
20.12.2015
№216.013.9bdd

Циркулятор на сосредоточенных элементах с двукратным изменением направления циркуляции

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемо-передающих трактах радиотехнических систем для обеспечения развязки и коммутации сигналов. Технический результат - расширение функциональных возможностей циркулятора за счет его работы в трех широких частотных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571526
Дата охранного документа: 20.12.2015
20.01.2016
№216.013.a2a6

Широкополосное ферритовое развязывающее устройство на сосредоточенных элементах

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к развязывающим устройствам дециметрового и сантиметрового диапазонов длин волн, и может быть использовано в качестве функционального узла в приемопередающих трактах радиотехнических систем как коммутирующее устройство, а также для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002573280
Дата охранного документа: 20.01.2016
10.03.2016
№216.014.becc

Способ обработки импульсного кодированного информационного сигнала

Изобретение относится к обработке бинарного кодированного импульсного информационного сигнала, вырабатываемого пассивным ответчиком в радиочастотной системе дистанционной идентификации и контроля состояния объектов, функционирующим на поверхностных акустических волнах. Технический результат -...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002576503
Дата охранного документа: 10.03.2016
+ добавить свой РИД