测量装置和测量系统的制作方法

本实用新型涉及核电站eau系统技术领域，特别是涉及一种测量装置和测量系统。

背景技术：

在核电站的安全壳强度评估中，主要利用eau系统铅垂线测量装置获取分析数据，因此eau系统铅垂线测量装置是监测安全壳筒身变形的重要设备。目前在役及在建的核电机组均布置有铅垂线，以cpr1000型机组为例，每台核电机组布置有12个铅垂线，“十字形”分布于安全壳4个方向，位于安全壳筒身高度10m、26m、42m位置。由于铅垂线尺寸较小，为了保证铅锤线测量装置中的铅垂线工作稳定性，铅垂线外部还配有起保护作用的导向筒。以防城港1号机为例，该机组铅垂线导向筒由28根内径100mm、32根内径150mm的钢管及178个管支架构成，因此导向筒在室外环境温度效应及外界载荷的作用下，极易发生变形，而当导向筒发生变形超出允许范围时,铅垂线系统的垂直度不满足试验要求，因此会影响安全壳筒身变形数据真实值。

其中，铅垂线测量装置的垂直度主要依靠铅垂线在导向筒内做钟摆试验来检测，具体的，钟摆试验测量主要依靠统计摆动次数及测量摆动总时长，而后，根据摆动次数与摆动总时间计算得到摆动周期，由于摆动测量中摆动周期仅与摆动半径和当地重力加速度相关，进而根据计算得到的摆动周期推算出摆动半径，以判断铅垂线摆动的圆心是否符合标准，也即判断导向筒是否变形并卡接住铅锤线。然而，目前钟摆试验主要依靠测试人员统计铅垂线的摆动次数及测量摆动总时长，其中计数失误和人眼误差使得降低测量结果的准确率较低及工作效率不高。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够提高测量结果准确率和工作效率的测量装置和测量系统。

一种测量装置，包括：

采集组件，所述采集组件设于第一目标部件的一侧，且所述采集组件的采集口朝向所述第一目标部件，并覆盖于所述第一目标部件的摆动区域，以记录所述第一目标部件的摆动轨迹，并将所述摆动轨迹转换为摆动信号；

测量组件，所述测量组件与所述采集组件信号连接，接收所述摆动信号并被触发，所述测量组件用于测量所述第一目标部件的摆动参数；

处理组件，所述处理组件与所述测量组件信号连接，用于接收所述摆动参数，并根据所述摆动参数生成测量结果；

显示组件，所述显示组件与所述处理组件信号连接，用于接收并显示所述测量结果。

优选地，在其中一个实施例中，所述采集组件包括：

位置传感部件，所述位置传感部件设于所述第一目标部件的一侧，用于采集所述第一目标部件的位置信息，并根据所述位置信息生成所述摆动信号，及将所述摆动信号输出。

优选地，在其中一个实施例中，所述测量组件包括控制部件、计数部件和计时部件，其中，所述控制部件与所述采集组件信号连接，并分别与所述计数部件和所述计时部件信号连接。

优选地，在其中一个实施例中，所述控制部件包括：

滤波器，所述滤波器用于过滤所述摆动信号；

信号开关，所述信号开关根据过滤后的所述摆动信号生成工作指令。

优选地，在其中一个实施例中，所述处理组件包括：

计算部件，所述计算部件与所述测量组件信号连接，所述计算部件用于根据所述摆动参数计算得到所述第一目标部件的摆动半径；

比对部件，所述比对部件用于根据所述摆动半径得到所述测量结果。

优选地，在其中一个实施例中，所述测量装置还包括调平组件，所述调平组件设于所述采集组件，用于调节所述采集组件与所述第一目标部件的相对位置。

优选地，在其中一个实施例中，所述测量装置还包括修正组件，所述修正组件设于所述测量组件和所述处理组件之间，并分别与所述测量组件和所述处理组件信号连接。

优选地，在其中一个实施例中，所述测量装置还包括支撑组件，所述支撑组件用于支撑所述采集组件。

优选地，在其中一个实施例中，所述测量装置还包括照明组件，所述照明组件位于所述第一目标部件的一侧。

一种测量系统，包括上述任意一种所述的测量装置、第一目标部件和第二目标部件，其中，所述第一目标部件穿设于所述第二目标部件，所述测量装置中的所述采集组件设于所述第一目标部件的一侧，所述测量装置固定于所述第二目标部件。

本申请中的测量装置在摆动过程中采集、触发、测量、处理及显示步骤均通过测量装置中的处理器完成，全程无需人工介入，避免了人工误差，同时，利用采集组件全程采集第一目标部件的摆动轨迹，克服了测量位置单一的问题，提高了测量结果的准确率及试验效率。其次，本申请中的测量装置仅需要一位工作人员即能够实现测量装置的调试和测量，降低了人工成本，提高了经济效益。此外，简化了试验过程及操作步骤，在进行导向筒垂直度测量的同时快速定位缺陷位置进行。最后，同时缩小了测量装置占用的体积，便于携带、存放和运输。综上，上述测量装置能快速稳定地实现钟摆试验数据测量、快速得出试验结果，测量精度高、不受空间限制，提高人员工作效率,并具有加工简单，运输方便的特点，可广泛用于多基地大修。

本申请中的测量系统中，第二目标部件的缺陷定位过程不再单纯利用人工，提高了第二目标部件缺陷定位的准确率和效率，同时，无需人工利用脚手架高空作业，降低作业风险。

对于本申请的各种具体结构及其作用与效果，将在下面结合附图作出进一步详细的说明。

附图说明

图1为本申请其中一个实施例中测量装置的立体图；

图2为本申请其中一个实施例中第一目标部件和第二目标部件的剖视图，其中第二目标处于正常状态下；

图3为本申请其中一个实施例中第一目标部件和第二目标部件的剖视图，其中第二目标处于异常状态下；

图4为本申请其中一个实施例中第一目标部件的摆动轨迹与采集组件采集口所对应区域的示意图。

其中，附图标记中，10-测量装置；100-采集组件；110-位置传感部件；200-测量组件；210-计数部件；220-计时部件；300-处理组件；400-显示组件；500-支撑组件；510-支撑平台；520-第一支撑板；530-第二支撑板；600-调平组件；700-照明组件；20-第一目标部件；30-第二目标部件。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1至图3，在其中一个应用场景中，本申请中的测量装置10通过第一目标部件20测量第二目标部件30的形变程度，其中，第二目标部件30为筒形结构，第一目标部件20穿设于第二目标部件30，测量装置10通过测量第一目标部件20的摆动半径确定第一目标部件20与第二目标部件30的接触位置，进而确定第二目标部件30的形变位置，得到第二目标部件30的形变程度。根据图2和图3可知，第二目标部件30的变形可能会导致第一目标部件20的摆动试验中的摆动半径，具体的，如图2中第二目标部件30正常，第一目标部件20的摆动圆心为第一目标部件20的悬挂点a，如图3中第二目标部件30异常，第一目标部件20的摆动圆心为第二目标部件30的形变点a’。

在其中一个具体的应用场景中，本申请中的测量装置10用于测量国内外核电站eau系统中导向筒的形变程度。其中，第一目标部件20为国内外核电站eau系统中的铅锤线，第二目标部件30为国内外核电站eau系统中的导向筒，测量装置10通过测量铅垂线的摆动半径确定铅垂线和导向筒的接触位置，进而得到导向筒的形变程度。

在其中一个实施例中，参阅图1，一种测量装置包括采集组件100、测量组件200、处理组件300和显示组件400。其中，采集组件100设于第一目标部件20的一侧，采集组件100与测量组件200信号连接，测量组件200与处理组件300信号连接，处理组件300与显示组件400信号连接。具体的，首先，采集组件100用于获取第一目标部件20的摆动轨迹，根据第一目标部件20的摆动轨迹生成并输出摆动信号；而后，测量组件200接收摆动信号，并被摆动信号触发，被触发后的测量组件能够测量第一目标部件20的摆动参数；进而，处理组件300接收摆动参数，根据摆动参数生成测量结果，并将测量结果发给显示组件400；最后，显示组件400接收并显示测量结果。

可以理解的是，摆动轨迹可以为采集组件100采集的第一目标部件20的姿态信息，摆动信号为根据姿态信息生成的可传输信号，摆动参数可以为能够表征第一目标部件的数据，其中，摆动参数可以从姿态信息中提取，测量结果为表征第一目标部件20摆动状态的摆动数据，例如摆动圆心、摆动半径、摆动周期及第二目标部件是否异常中的至少一种。具体的，参阅图4，a(a’)为第一目标部件20的摆动圆心，区域c为采集组件100采集口覆盖的区域，区域b为第一目标部件20摆动轨迹与区域c重合的部分，其中21为第一目标部件20摆动至最左侧的运动轨迹，22为第一目标部件20摆动至最右侧的运动轨迹。摆动参数可以是，对于b区域内的某一预设位置处，第一目标部件20相邻两次运动方向相同地通过该预设位置之间的时间间隔。摆动参数还可以是第一目标部件20摆动周期的个数。

在其中一个优选的实施例中，预设位置可以是第一目标部件20摆动至中间线23处的位置，由于此时的第一目标部件20的摆动速度最快，因而，利用此位置的测量第一目标部件20的摆动周期更为准确。

在其中一个优选的实施例中，采集组件为对射式部件。上述测量装置提高了采集组件的采集精度及摆动信号的准确性，实现了对第一目标部件摆动过程中的全程记录，避免了单一选点，进一步提高测量结果的准确性。

在其中一个具体的实施例中，显示组件400包括液晶模块(未图示)及驱动器(未图示)。上述测量装置中的显示组件的结构紧凑，占用空间较少，省电，不产生高温，画面柔和不伤眼，安全性较高。

在其中一个具体的实施例中，测量组件200包括第一处理器(未图示)及第一电路(未图示)；处理组件300包括第二处理器(未图示)及第二电路(未图示)。为了降低测量装置的成本，优选的，第一处理器和第二处理器为同一个处理器。

在其中一个优选的实施例中，在应用的过程中，上述测量装置10包括定周期试验测量模式、长周期试验测量模式和检定测量模式三种模式。具体的，定周期试验测量模式为正常钟摆试验测量试验，测量组件200测量钟摆试验的摆动参数，处理组件300根据摆动参数得到摆动周期，摆动周期测试完毕后，测量装置停止，输出试验结果；长周期试验测量模式可持续进行钟摆试验测量，开始测量后，根据操作者操作指令停止测量，输出试验结果；检定测量模式为检定测量，处理器数据库中记录设置有检定测量周期，测量周期测试完毕后，自动停止，输出试验结果，该模式的设置利于装置的检定工作。

上述测量装置中包括采集组件、测量组件、处理组件和显示组件，其中，通过采集组件根据摆动轨迹生成并输出摆动信号，然后，通过摆动信号触发测量组件，以测量第一目标部件的摆动参数，进而，通过处理组件处理摆动参数生成测量结果，最后显示组件接收测量结果并显示。

本申请中的测量装置在摆动过程中采集、触发、测量、处理及显示步骤均通过测量装置中的处理器完成，全程无需人工介入，避免了人工误差，同时，利用采集组件全程采集第一目标部件的摆动轨迹，克服了测量位置单一的问题，提高了测量结果的准确率及试验效率。其次，本申请中的测量装置仅需要一位工作人员即能够实现测量装置的调试和测量，降低了人工成本，提高了经济效益。此外，简化了试验过程及操作步骤，在进行导向筒垂直度测量的同时快速定位缺陷位置进行。最后，同时缩小了测量装置占用的体积，便于携带、存放和运输。综上，上述测量装置能快速稳定地实现钟摆试验数据测量、快速得出试验结果，测量精度高，不受空间限制，提高人员工作效率,并具有加工简单，运输方便的特点，可广泛用于多基地大修。

在其中一个具体的实施例中，本装置在阳江y501大修ctt试验中使用，具有如下有益效果：相比较以往人工测量方式，测量精度可提升1个数量级，减少工作工期约16h，减少人工成本8人·日。

参阅图1，在其中一个实施例中，采集组件100包括位置传感部件110。位置传感部件110设于第二目标部件30下方，并设于第一目标部件20的一侧。位置传感部件110用于采集第一目标部件20的位置信息，并根据位置信息生成摆动信号，并摆动信号输出至测量组件200。上述测量装置，通过将采集组件设置为位置传感部件，利用位置传感部件感受第一目标部件的位置，并将感受到的位置转换为可输出信号，进而实现能够实现对第一目标部件在一个周期内摆动起始点和摆动终了点位置的选取，提高了摆动总时长和摆动次数的准确性。同时，位置传感部件能够实现对第一目标部件摆动过程中的全程记录，避免了单一选点，进一步提高测量结果的准确性。

在其中一个优选的实施例中，位置传感部件110为对射式位置传感部件。上述测量装置通过将采集组件设置为对射式位置传感部件，提高了采集组件的采集精度及摆动信号的准确性，实现了对第一目标部件摆动过程中的全程记录，避免了单一选点，进一步提高测量结果的准确性。

在其中一个实施例中，测量组件测量的摆动参数具体包括摆动次数和摆动总时长，测量组件200包括控制部件(未图示)、计数部件210和计时部件220。其中，控制部件分别与计数部件210和计时部件220信号连接。具体的，控制部件与采集组件100信号连接，控制部件用于接收摆动信号，并根据摆动信号向计数部件210和计时部件220发出工作指令；计数部件210用于统计第一目标部件20的摆动次数，计时部件220用于统计第一目标部件20的摆动总时长，并将摆动次数和摆动总时长作为摆动参数输出。可以理解的是，摆动次数n可以是预设值，摆动总时长t为n个摆动周期内第一目标部件20从摆动起始至摆动终止的时间间隔。

上述测量装置对第一目标部件的摆动过程的测量测量组件即能够实现，无需人工介入，降低了人为因素带来的不确定性，提高了测量结果的准确率及试验效率。同时，采集组件、测量组件和处理组件之间信号连接，实现信号稳定传递，提高了测量装置测量的稳定性和准确性。

在其中一个实施例中，控制部件包括滤波器(未图示)和信号开关(未图示)。其中，滤波器用于过滤摆动信号，以得到过滤后的摆动信号，信号开关根据过滤后的摆动信号生成工作指令。

上述测量装置，通过滤波器过滤摆动信号中的噪音信号，避免噪音信号对真实摆动信号的干扰，进而提高工作指令的准确性，提高摆动参数的准确性，进而提高测量结果的准确性。

在其中一个实施例中，处理组件300包括计算部件(未图示)和比对部件(未图示)。其中，计算部件与测量组件200信号连接，比对部件与计算部件信号连接。具体的，计算部件用于接收摆动参数，并根据摆动参数计算得到第一目标部件20的摆动半径；比对部件用于获取第一目标部件20的预设半径，并将摆动半径与预设半径相比对，得到比对结果，根据比对结果生成测量结果。可以理解的是，比对结果可以是摆动半径与预设半径的比值，还可以是摆动半径与预设半径的差值，测量结果可以是第二目标部件的偏差等级、偏差率或者偏差位置。测试人员通过测量结果能够清楚准确的知道第二目标部件的变形位置和变形程度。

具体的，计算部件根据下述公式：

推导得到公式(3)，根据公式(3)计算得到摆动半径l：

其中，l为摆动半径，g为重力加速度，t为摆动周期，t为摆动总时长，n为摆动次数。

在另一个实施例中，还可以是利用计算部件计算得到摆动周期，比对部件获取预设周期，并将摆动周期与预设周期相比对，以得到比对结果，进而根据比对结果得到测量结果。

上述测量装置中的处理组件包括计算部件和比对部件，通过计算部件计算得到第一目标部件的摆动半径，根据摆动半径和预设半径得到测量结果，降低了测量装置的操作难度，简化了测量装置的结构。

参阅图1，在其中一个实施例中，上述测量装置10还包括调平组件600。其中，调平组件600设于采集组件100和支撑组件500之间。调平组件600用于调节采集组件100与第一目标部件20的相对位置。

在其中一个优选的实施例中，调平组件600为液压千斤顶，通过控制系统根据现场测量情况实现采集组件100的自动调平。

上述测量装置，通过设置调平组件，保证了采集组件和第一目标部件的相对位置，降低了采集组件的安装难度，提高了工作效率。

在其中一个实施例中，上述测量装置10还包括修正组件(未图示)。其中，修正组件设于测量组件200和处理组件300之间，且修正组件分别与测量组件200和处理组件300信号连接，以实现与测量组件200和处理组件300间的信号传递。修正组件用于从测量组件200处接收摆动参数，并对摆动参数进行修正，而后将修正后的摆动参数发送至处理组件300。具体的，修正组件能够针对测量过程产生阴影进行修正，通过自身算法排除阴影影响。上述测量装置，可对0.2mm的铟钢丝进行测量，扩大测量范围，提高测量精度，提高测量结果准确率。

参阅图1，在其中一个实施例中，上述测量装置10还包括照明组件700。其中，照明组件700位于第一目标部件20的一侧。照明组件700用于提高第一目标部件20上的光照强度，避免光照强度不足，进而提高测量组件测量得到的摆动参数的准确性。

在其中一个优选的实施例中，照明组件700为led照明灯。

在其中一个实施例中，上述测量装置10还包括固定组件(未图示)。其中，固定组件用于将采集组件100固定于第二目标部件30。上述测量装置，通过固定组件固定于第二目标部件上，能够有效防止测量装置在测量过程中的抖动，提高采集组件输出摆动信号的稳定性，进一步提高测量结果的准确性。

为了消除作业位置对上述测量装置10的测量过程的限制，在其中一个优选的实施例中，固定组件为采集组件100的底部布置有磁珠，上述测量装置10可通过磁珠吸附现场铁质设备上，如第二目标部件或者第二目标部件的附属部件，进而实现对铅垂线周围的任何测量位置的测量，测量位置不再单一。

参阅图1，在其中一个实施例中，上述测量装置10还包括支撑组件500。其中，支撑组件500用于支撑采集组件100，以防止测量过程中采集组件100发生位移，进而导致测量组件200的测量结果不准确。上述测量装置中通过设置支撑组件，便于采集组件的安装，提高了测量装置测量结果的稳定性。

在其中一个具体的实施例中，支撑组件500包括支撑平台510、第一支撑板520和第二支撑板530。其中，第一支撑板520和第二支撑板530设置于支撑平台510上。其中，第一支撑板520用于支撑照明组件700，第二支撑板530用于支撑采集组件100。

在其中一个优选的实施例中，支撑平台510上开设有摆动槽511，第一目标部件20在摆动槽511内摆动。上述测量装置能够适用于第一目标部件不同长度的检测，无需严格限制支撑平台的位置，降低了支撑平台的安装难度，提高了上述测量装置的可操作性。

上述测量装置包括以下操作步骤：

步骤1：安装测量装置，并开机。

步骤2：测量装置开机自检。

步骤3：若发出“嘀”声，则装置正常，进入页面选择模式；若发出“蜂鸣”声，则装置不正常，根据显示组件提示进行故障处理，而后进入步骤2。

步骤4：选择定周期试验模式，显示组件显示“iamready”。

步骤5：点击“start”键，测量装置自动探测铅垂线位置信息，开始进行试验测量。

步骤6：达到试验预设周期，测量装置测量结束，通过预设算法进行计算，并根据准则进行比对。

步骤7：若结果合格，则试验结束。若发出“蜂鸣”声，则结果不合格发生声响报警点击“再次试验键”开始再次试验测量，返回步骤4。

具体的，测量装置利用布置有磁珠的地脚吸附现场平台，并根据平台环境，进行相关调平及作业补光。在试验中，当铅垂线发生摆动经过测量装置时，会引发测量装置内传感器输出信号的改变，测量装置内信号处理器对传感器信号进行相关处理后，微处理器依据信号变量对铅垂线位置信息及试验数据进行记录，测量装置根据第1个周期的测量结果判断铅垂线线长度，并自动导入判断准则。当达到指定试验周期后，测量装置自动停止数据采集，蜂鸣器发出提醒信号，提示试验人员“试验已完成”，完成测量后，测量装置微处理器依据内置算法对测量的钟摆试验数据进行处理，通过液晶显示模块向试验人员展示相关试验结果。微处理器在计算试验结果的同时，可通过内置算法将测量时间值转换测量结果值，并根据预先导入值，自动判断10m/26m/42m铅垂线不同的试验结果，当试验结果与准则不相符时，会通过蜂鸣器发出声响报警，判断过程无需人工选择。

一种测量系统，包括上述任意一种测量装置10、第一目标部件20和第二目标部件30，其中，第一目标部件20穿设于第二目标部件30，测量装置10中的采集组件100设于第一目标部件20的一侧，测量装置10固定于第二目标部件30。

上述测量系统中，第二目标部件的缺陷定位过程不再单纯利用人工，提高了第二目标部件缺陷定位的准确率和效率，同时，无需人工利用脚手架高空作业，降低作业风险。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。