具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

在本申请的描述中，“上”、“下”方位或位置关系基于附图1所示方位或位置关系，需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

请参阅图1和图2，本申请实施例一方面提供一种控制棒驱动机构的落棒测量系统，落棒测量系统包括落棒单元100、释放装置200、传动装置300以及信号处理装置400，释放装置200位于落棒单元100上方，传动装置300位于落棒单元100和释放装置200之间。

释放装置200包括电磁铁210和磁体220，磁体220和电磁铁210可转动地套接，电磁铁210通电生磁与磁体220磁吸配合；电磁铁210断电失磁，落棒单元100下落。也就是说，可以是磁体220可转动地套设于电磁铁210内，也可以是磁体220可转动地套设于电磁体210外。电磁铁210通电产生磁性，具有磁性的电磁铁210与磁体220磁吸配合，电磁铁210与磁体220保持相对静止。电磁铁210断电失去磁性，失去磁性的电磁铁210与磁体220之间无吸引力，电磁铁210与磁体220可以相对转动。如此，释放装置200能够保持和快速释放落棒单元100，实现落棒单元100的快速落棒。

传动装置300包括与落棒单元100连接的第一传动件、以及与磁体220连接的第二传动件，第一传动件与第二传动件啮合，落棒单元100能够带动第一传动件下落，以驱动第二传动件和磁体220共同转动，且电磁铁210能够同步生成感应电信号。在电磁铁210通电产生磁性的状态下，电磁铁210与磁体220磁吸配合，电磁铁210、磁体220、第一传动件、第二传动件和落棒单元100构成刚性整体。在需要快速落棒的情况下，例如需要测量落棒单元100快速落棒的停止位置的情况下，电磁铁210断电失去磁性，在重力等合力作用下，落棒单元100下落，落棒单元100带动第一传动件共同下落，以驱动第二传动件和磁体220共同转动，电磁铁210保持静止状态，磁体220和电磁铁210相对转动，电磁铁210切割磁体220的磁感线生成感应电信号。

信号处理装置400与电磁铁210电连接。信号处理装置400根据感应电信号得到落棒单元100的停止位置。如此，信号处理装置400能够获取感应电信号，并根据感应电信号得到落棒单元100的停止位置。

本申请实施例提供的落棒测量系统，结构简单，利用电磁铁210和磁体220的配合，实现落棒单元100的快速释放，利用传动装置300实现释放装置200和落棒单元100之间的传动配合。在落棒单元100快速落棒的过程中，电磁铁210产生感应电信号，信号处理装置400根据感应电信号得到落棒单元100的停止位置，如此，操作简单，可靠性强、数据精度较高，能够可靠测量控制棒驱动机构的停止位置。

需要说明的是，本申请实施例的落棒测量系统可以在控制棒驱动机构的样机设计制造完成后，在专门的试验台架上对样机的停止位置指标进行测量，以确认满足设计要求。也可以是在模拟实验环境下，用于对实验机进行测量。也就是说，本申请实施例提供的落棒测量系统的使用环境不限。

可以理解的是，电磁铁210通电产生磁性，具有磁性的电磁铁210与磁体220磁吸配合，电磁铁210与磁体220保持相对静止。在电磁铁210与磁体220保持相对静止的状态下，电磁铁210与磁体220可以共同转动或静止。

一实施例中，落棒单元100包括控制棒组件，控制棒是为了控制链式反应的速率在预定水平上，用能够吸收中子的材料做成的结构。

一些实施例中，请参阅图1，落棒单元100和释放装置200均可以通过升降保持装置500固定，例如，升降保持装置500位于释放装置200的上方且与释放装置200连接。升降保持装置500用于提升、保持或下降落棒单元100，实现正常起停反应堆、功率补偿和功率调节。在需要正常调节落棒单元100高度的情况下，例如正常启动或停止反应堆的情况，又例如需要对反应堆进行功率补偿或功率调节的情况，可以通过升降保持装置500提升或下降落棒单元100，此种情况下，第一传动件跟随落棒单元100共同上升或下降。

一些实施例中，请参阅图1，落棒测量系统还包括电力源600和指令发出装置700，电力源600用于给落棒测量系统供电。指令发出装置700与电磁铁210电连接，以控制电磁铁210的通电和断电。

需要说明的是，信号处理装置500、电力源600和指令发出装置700的具体设置位置不限。只要能够便于固定信号处理装置500、电力源600和指令发出装置700，信号处理装置500、电力源600和指令发出装置700可以设置于落棒测量系统或反应堆的适宜的位置。

一实施例中，落棒单元的下表面平齐预设高度位置，信号处理装置400能够根据感应电信号和预设高度位置得到落棒单元100的落棒时间。落棒单元100快速落棒的指标还包括落棒单元100的落棒时间。落棒时间也是控制棒驱动机构，乃至整个反应堆最重要的设计指标之一。落棒时间是指落棒单元100接到落棒指令到落棒单元100下落经过预设高度位置的时间。停止位置低于落棒时间规定的预设高度位置，也就是说，预设高度位置为高于停止位置的任一位置。即在快速落棒过程中，落棒单元100先经过预设高度位置，再停止在停止位置。

预设高度位置是指高度值为已知值的位置。

一实施例中，第一传动件为齿条，第二传动件为与齿条配合的第一齿轮组。如此，根据齿条和第一齿轮组之间的传动比、结构参数，结合感应电信号的周期数，即可计算得到停止位置。根据预设高度位置，齿条和齿轮组之间的传动比和结构参数，结合感应电信号的周期数，即可计算得到落棒时间。

另一实施例中，第一传动件为第一丝杆，第二传动件为与第一丝杆配合的螺母。这样，根据第一丝杆和第一螺母之间的传动比和结构参数，结合感应电信号的周期数，即可计算得到停止位置。根据预设高度位置，第一丝杆和第一螺母之间的传动比、结构参数，结合感应电信号的周期数，即可计算得到落棒时间。

又一实施例中，第一传动件为第二丝杆，第二传动件为第二螺母和第二齿轮组，第二螺母与第二丝杆配合，第二螺母的外周面形成有齿状结构，第二齿轮组与齿状结构啮合。这样，根据第二丝杆、第二螺母和第二齿轮组之间的传动比和结构参数，结合感应电信号的周期数，即可计算得到停止位置。根据预设高度位置，第二丝杆、第二螺母和第二齿轮组之间的传动比、结构参数，结合感应电信号的周期数，即可计算得到落棒时间。

电磁铁210和磁体220的结构不限，示例性的，一实施例中，请参阅图2，电磁铁210包括具有容纳腔211a的铁芯211和多个绕组212，容纳腔211a的内周面形成有多个沿铁芯211周向间隔分布的凸起213，各绕组212一一对应缠绕于各凸起213上，磁体220可转动地套设于容纳腔211a内，磁体220的外周面具有多个磁端221。如此，多个绕组212同时通电，磁体220和电磁铁210之间磁吸力更强。

磁端221和凸起213的数量不限，例如，磁端221和凸起213数量均为M个，M为自然数，绕组212断电，电磁铁210能够产生不多于M组的感应电信号，示例性地，一实施例中，请参阅图2，磁端221、凸起213和绕组212均为8个。绕组212断电，电磁铁210能够产生1、2、3、4、5、6、7或8组感应电信号。在其他实施中，磁端221、凸起213和绕组212均可以少于8个，也可以多于8个。又例如，磁端221的数量为N个，凸起213数量为K个，其中，N和K均为自然数，且N和K不相等；绕组212断电，电磁铁210能够产生不多于K组的感应电信号。

一实施例中，信号处理装置400可以获取至少一个绕组212的感应电信号，即获取至少一组感应电信号。

铁芯211和磁体220的材质不限，一实施例中，铁芯211和磁体220采用软磁材料。

感应电信号包括但不限于感应电压或感应电流。一实施例中，请参阅图3，信号处理装置400包括与电磁铁210电连接的示波器，示波器能够生成感应电信号的幅度随时间变化的波形曲线。也就是说，示波器生成的波形曲线可以是感应电压-时间曲线或感应电流-时间曲线。电磁铁210断电的状态下，磁体220和电磁铁210相对转动，电磁铁210周期性切割磁体220的磁感线，例如，磁体220转动，磁端221周期性地经过绕组212，这样绕组212内形成周期性变化的感应电信号。示波器将所获取的感应电信号可视化表达，以便更直观地展示电磁铁210生成的感应电信号。图3中展示出了其中一个绕组212形成的感应电信号的幅度随时间变化的波形曲线，由图3可见，落棒起始时刻t₀和落棒结束时刻t₂，感应电信号幅值均为0，波形曲线呈周期性变化，波形曲线中能够直观获取感应电信号的周期数，而感应电信号的周期数与磁体220的旋转圈数相同或为倍数关系。例如，在第二传动件为第一齿轮组的情况下，根据第一齿轮组中第一齿轮的配合情况，感应电信号的周期数与磁体220的旋转圈数相同或为倍数关系。又例如，第二传动件为第二螺母和第二齿轮组的情况下，根据第二齿轮组的第二齿轮配合情况，感应电信号的周期数与磁体220的旋转圈数相同或为倍数关系。由于第二传动件与磁体220连接，第二传动件跟随磁体220共同转动，则第二传动件的转动圈数与磁体220的旋转圈数相等或为倍数关系，这样，能够从感应电信号的周期数获取第二传动件的转动圈数。

请参见图4，本申请实施例另一方面提供一种控制棒驱动机构的落棒测量方法，落棒测量方法包括：

S1：电磁铁断电失磁，落棒单元带动第一传动件下落，以驱动第二传动件和磁体共同转动，所述电磁铁生成感应电信号。

根据前述落棒测量系统的描述，电磁铁210断电失去磁性，落棒单元100下落，落棒单元100带动第一传动件共同下落，在重力等合力作用下，驱动第二传动件和磁体220共同转动，磁体220和电磁铁210相对转动，电磁铁210切割磁体220的磁感线生成感应电信号。

S2：信号处理装置根据所述感应电信号得到所述落棒单元的停止位置。

本申请实施例提供的落棒测量方法，方法简单、高效，能够快速获取落棒单元100落棒的停止位置。

一实施例中，S2：所述的信号处理装置根据所述感应电信号得到所述落棒单元的停止位置，包括：

S201：获取所述感应电信号的周期数；

S202：根据所述周期数和传动装置的啮合参数，计算得到所述停止位置。

也就是说，通过感应电信号的周期数，结合传动装置啮合参数，可以计算得到停止位置。

为便于说明，以第一传动件为齿条，第二传动件为与齿条配合的第一齿轮组为例，又为便于简化说明，以第一齿轮组为单个齿轮为例，停止位置的计算原理具体说明如下：

落棒单元100的下落距离L2和齿条的实际下落行程L1相等，而获取了落棒单元100的下落距离L2，即可得到落棒单元100的停止位置。

齿条的实际下落行程L1等于单个齿轮的分度圆周长C乘以单个齿轮的转动圈数N2，即L1＝C*N2。

单个齿轮的转动圈数N2与磁体的旋转圈数N1相等，即N1＝N2，因此，请参见图3，落棒起始时刻t₀和落棒结束时刻t₂两时刻之间，感应电信号的周期数即磁体的旋转圈数N1。

单个齿轮的分度圆周长C＝π*m*z，其中，m为单个齿轮模数，z为单个齿轮齿数，m和Z均可由单个齿轮设计参数获取。

综上，信号处理装置400能够根据感应电信号得到落棒单元100的停止位置。

上述仅为一示例说明而已，如果第二传动件为与齿条配合的第一齿轮组，第一齿轮组包括多个啮合的齿轮，则，作业人员可以根据上述计算方法，传动装置300的传动比、齿条和第一齿轮组的结构参数，计算得到齿条的实际下落行程L1，从而得到落棒单元100的下落距离L2和停止位置，本申请实施例在此不再赘述。

如果第一传动件为第一丝杆，第二传动件为与第一丝杆配合的第一螺母；则，作业人员可以根据上述计算方法，例如传动装置300的传动比、第一丝杆和第一螺母的结构参数，计算得到第一丝杆的行程，从而得到落棒单元100的下落距离L2和停止位置。如果第一传动件为第二丝杆，第二传动件为第二螺母和第二齿轮组，则，作业人员可以根据上述计算方法，例如传动装置300的传动比、第二丝杆、第二螺母和第二齿轮组的结构参数，计算得到第二丝杆的行程，从而得到落棒单元100的下落距离L2和停止位置。本申请实施例在此不再赘述。

为了更直观地展示感应电信号，一实施例中，请参阅图3，信号处理装置400包括与电磁铁210电连接的示波器，所述落棒测量方法包括：

S3：示波器生成所述感应电信号的幅度随时间变化的波形曲线。

这样，作业人员能够从示波器上直观看到感应电信号的变化周期、落棒起始时刻t₀和落棒结束时刻t₂等等数据。

当然，也可以不设置示波器展示感应电信号，而由信号处理装置400直接输出落棒单元100的停止位置。

需要说明的是，步骤S2和步骤S3的先后顺序不限。

一实施例中，所述落棒测量方法还包括：

S4：在所述电磁铁断电失磁之前，将所述落棒单元移动至预设高度位置。

也就是说，步骤S4在步骤S1之前，预设高度位置可以是本申请任一实施例中的预设高度位置。

S5：在所述电磁铁生成感应电信号之后，所述信号处理装置根据所述感应电信号和所述预设高度位置得到所述落棒单元的落棒时间。

这样，通过感应电信号，结合预设高度位置能够快速获取落棒单元100的落棒时间，方法简单、高效。

需要说明的是，步骤S2、步骤S3和步骤S5先后顺序不限。

一实施例中，S5：所述的信号处理装置根据所述感应电信号和所述预设高度位置得到所述落棒单元的落棒时间，包括：

S501：获取所述感应电信号的周期数；

S502：根据所述周期数、所述预设高度位置以及传动装置的啮合参数，计算得到所述落棒时间。

为便于说明，仍然以第一传动件为齿条，第二传动件为与齿条配合的第一齿轮组为例，又为便于简化说明，以第一齿轮组为单个齿轮为例，落棒时间的计算原理具体说明如下：

由前文分析可知，落棒单元100的下落距离L2和感应电信号的周期数相关，则在已知预设高度位置H的情况下，根据H＝C*N_t1的计算公式，即获取到落棒单元100的下落至预设高度位置H时，感应电信号的周期数N_t1，则可以根据感应电信号的周期数N_t1得到对应的落棒时间t1-t0。

上述仅为一示例说明而已，如果第二传动件为与齿条配合的第一齿轮组，第一齿轮组包括多个啮合的齿轮，则，技术人员可以根据上述计算方法，传动装置的传动比、齿条和第一齿轮组的结构参数，计算得到落棒时间t1-t0，本申请实施例在此不再赘述。

如果第一传动件为第一丝杆，第二传动件为与第一丝杆配合的第一螺母；则，作业人员可以根据上述计算方法，例如传动装置300的传动比、第一丝杆和第一螺母的结构参数，计算得到第一丝杆的行程，从而得到落棒单元100的下落距离L2和落棒时间。如果第一传动件为第二丝杆，第二传动件为与第二丝杆配合的第二螺母；则，作业人员可以根据上述计算方法，例如传动装置300的传动比、第二丝杆和第二螺母的结构参数，计算得到第二丝杆的行程，从而得到落棒单元100的下落距离L2和落棒时间。本申请实施例在此不再赘述。

以上所述，仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。