在核电站,燃料组件工作在高温、高压、高辐射的循环水中,由于受装配应力及热应力等的影响,燃料棒和燃料组件的外形会发生变化,变形严重时会缩短燃料组件的使用寿命、危及反应堆的安全运行、影响核电的正常生产等,因此对燃料组件的变形进行定期检测具有重要的实际意义。本文以中国核动力研究设计院4所委托给我方的项目“核燃料组件变形检测系统研制”为背景,以测量样机的研制过程为主线,理论联系实际地详细阐述了样机研制中的各个设计环节:激光扫描子系统、机械传动装置子系统、电路子系统、数据采集软件子系统。激光具有发散角小和能量集中的特点,因此基于激光扫描投影的检测方法具有非接触、精度高、动态范围宽、抗干扰强等优点;机械传动装置子系统是一个由步进电机、蜗杆蜗轮减速器、同步带构成的开环系统,同步带传动具有传动比准确、传动效率高、传动功率范围大、传动平稳的特点,同时同步带材料选用能防水的氯丁橡胶,以便实现水下检测;硬件电路子系统选用Atmel公司的高性能AVR单片机和高速同步计数芯片74F161,采用高频脉冲填充记数的方式对信号脉冲宽度进行计量,步进电机控制电路除了控制电机的方向、启停和速度外,还要响应控制扫描滑板行程的限位开关动作信号;数据采集软件子系统负责读取、计算和向PC机上传测量数据,同时完成PC机和数据采集电路、数据采集电路和步进电机控制电路间的数据通信;在论文的最后,介绍了样机的实际运行和验收情况,分析并总结了引入误差的一些主要环节,并提出