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智能型超声波液位计在核电厂的应用 　　本文重点阐述的是法国MGP公司生产的智能超声波液位计在核电厂主回路热管道水位测量的应用，其中包括超声波液位计的测量原理、系统组成，安装注意事项、使用说明等具体内容。通过本文的介绍，让更多的仪控工作者了解到超声波液位计这一新型测量仪表在核电厂仪控系统的应用。 　　【关键词】液位 超声波 仪控 测量 核电厂 　　秦山第二核电厂总共有4台650MW的压水堆机组。每台机组的反应堆冷却剂系统（RCP）由并联到反应堆压力容器的两条相同的传热环路组成，其中每条环路由一台冷却剂主泵、一台蒸汽发生器以及相应的管道、阀门组成，而连接压力容器出口和蒸发器入口之间的管道俗称为热管道。秦山二期的热管道的水位测量采用的是法国MGP公司生产的一套超声波液位智能测量系统，本文将分别阐述该智能系统的测量原理、结构组成以及使用方法，为超声波液位计在电厂的推广做使用借鉴。 　　1 超声波液位计的测量原理及其应用 　　1.1 超声式传感器的基本理论介绍 　　声波是一种机械波。声的发生是由于发声物体的机械振动引起周围弹性介质中质点的振动由近及远的传播，这就是声波。声波的频率高低不同，频率超过20000HZ的叫超声波，而频率低于20Hz的叫次声波。超声波的频率最高可达1011Hz。超声波传感器是近年来发展起来的新型传感器，可广泛应用于非接触性测量的场合，如液体界面检测、流量测量，水下作业、煤烟浓度、积雪厚度监测等多个领域，而秦山二厂热管道水位的测量就是超声波传感器在液位测量中的典型应用。 　　1.1.1 超声波的发生 　　超声波是由超声波发生器产生的。超声波发生器主要是电声型，它是将电磁能转换成机械能。其结构分为两部分：一部分是产生高频电流或电压的电源；另一部分是换能器，他的作用是将电磁振荡变换成机械振荡而产生超声波。 　　压电式换能器：某些晶体受到外力作用发生形变时，在它的表面上会出现电荷，这种效应称之为压电效应。具有压电效应的晶体称为压电晶体。 　　压电效应是可逆的，逆压电效应就是在晶体切片的两对面上加交变电场（或电压），晶体切片就产生伸长与缩短现象，这种现象叫电致伸缩。 　　而压电式换能器就是利用电致伸缩现象制成的，在压电材料切片上施加交变电压，使它产生电致伸缩振动而产生超声波。根据共振原理，当外加交变电压频率等于晶片的固有频率时，产生共振，这时产生的超声波最强。 　　1.1.2 超声波的接收 　　在超声波技术中，除了需要能产生一定的频率和强度的超声波发生器以外，还需要能接收超声波的接收器。压电式超声波接收器是利用正压电效应进行工作的。当超声波作用到压电晶片上时，使晶片伸缩，在晶片上的两个界面上变产生交变电荷。这种电荷先被转换成电压经过放大后送到测量电路，最后记录或显示出结果。他的结构和超声波发生器基本相同，有时就用同一个换能器兼作发生器和接收器两种用途。秦山二厂的超声波液位计探头采用的就是同一个压电换能器，兼作发生器和接收器两种功能。 　　1.2 超声波液位计主管道液位测量中的应用 　　物位检测面临的对象不同，检测条件和检测环境也不相同，检测方法很多，归纳起来主要有直读式、静压式、浮力式、声学式、光学式等几种。其中超声波物位传感器属于声学式的一种，利用超声波在两种介质的分界面上的反射特性而制成的。超声波液位测量有许多优点：它不仅能够定点和连续测液位， 而且能方便地提供遥测或遥控所需的信号。与其他测位技术相比，它不需要特别防护，安装和维护较方便， 而且结构、方法都较简单。 　　超声波液位测量的方法有很多，如脉冲回波法、共振法、频差法以及声衰减法。其中应用最广泛的是脉冲回波法。它的基本工作原理是：超声换能器由脉冲激励信号发出超声波，声波在介质中传播到达液面时，经液面反射形成发射波，再经介质传播返回到换能器，换能器把声信号转换成电信号。由二次仪表测出超声波从发射到接收所需的时间，再根据介质中超声波传播速度和换能器的安装高度，就可计算液位高度。 　　2 MGP超声波液位计测量系统的系统组成和使用方法 　　2.1 测量系统的系统结构组成 　　秦山第二核电厂采用的MGP型超声波液位计测量系统主要由探头安装支撑件，压电式超声波传感器探头，就地连接单元，过程处理单元，远程数据显示仪以及各部分连接电缆组成。本套智能超声波液位计测量系统是用来测量一回路主管道排水时主管道内水位的显示，实时反应主管道内水位的高度，为运行人员提供参考，尤其是十年安全壳打压期间需要一回路水位排的尽量低以保障安全壳打压试验更顺利进行，因此该液位计承担着及其重要的作用。 　　2.1.1 压电式超声波传感器探头 　　超声波传感器探头是本套测量系统的核心部件，它的好坏直接决定了测量系统能否正常使用，超声波探头通过一个支撑组件垂