核电站压水堆堆芯中的燃料组件工作在高温、高压、高辐射循环水中,由于装配应力及热应力等因素的影响,燃料棒和组件的外形会发生变化,严重时会危及反应堆的安全,因此对燃料组件的变形进行定期检测具有实际意义。本文阐述了核燃料组件变形尺寸测量原理样机的设计过程,包括机械传动装置设计、光路系统设计、硬件电路设计和变形测量软件的数据处理,通过对模拟组件的检测,验证原理样机的可行性和测量精度。 核燃料组件变形尺寸测量系统利用激光扫描测量作为基本测量原理,利用了激光发散角小、强度高的特点,是一种理想的非接触测量方法,具有精度高、动态范围大、抗干扰等优点。本文介绍了通过比较测量,消除激光扫描所用的电机速度不均匀产生的误差,提高测量精度的方法。 本文中的传动装置为步进电机、蜗杆减速器和同步齿形带组成的开环伺服驱动系统,利用同步带传动比准确,传动效率高,传动功率范围大,传动平稳的特点实现对组件垂直方向准确的扫描运动。以氯丁橡胶材料制成的同步带还具有防水的性能,实现在水下直接测量。 本文的硬件电路和数据采集系统采用AVR高性能的mega系列单片机和硬件计数器的结合,实现高频脉冲填充测量法对信号脉宽进行高精度的测量。数据采集系统还采用半波采样边缘法对原始信号进行处理,减小电平的波动对测量精度的影响。 在最后的数据处理中提出利用BP神经网络对测量数据的非线性误差进行补偿和修正,通过软件方法消除由于光学器件自身的加工误差影响,进一步提