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这所院校又添新作:弯曲气液界面对光波导管薄膜光反射液膜测量的影响

论论资讯 | 2023-01-01

Nuclear Science and Engineering

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The Effects of Curved Gas-Liquid Interface on Light Reflectance Liquid Film Measurement for an Optical Waveguide Film

Furuichi H.; Katono K.; Mizushima Y.; Sanada T.

Published:2023-01-01
DOI:10.1080/00295639.2023.2180986

研究背景

液体薄膜的测量在工业生产中有着广泛的应用,例如在核反应堆中,液体薄膜的厚度测量对于核反应堆的安全运行至关重要。然而,目前的液体薄膜测量方法存在着一些问题,例如曲面液-气界面的存在会导致测量误差增加。

研究内容

本研究旨在提高利用光波导薄膜(OWF)的液体薄膜传感器的测量精度。OWF的测量原理基于检测液体薄膜表面的光反射,具有高空间分辨率。然而,由于液体薄膜的曲面会反射光线并增加测量误差,因此我们提出了一种信号处理方法,以消除计算时间平均厚度时的误差因素。该方法需要预测曲面的曲率,并且我们通过数值计算研究了与反射光强度相关的输出信号的特性。分析结果表明,曲面效应在曲率为5.0 mm<sup>−1</sup>以下时可以忽略不计,因为液体薄膜的厚度与平坦液体薄膜表面的厚度相差不到7%。此外,我们考虑了沸水反应堆(BWRs)操作条件下液体薄膜厚度的适用范围。我们通过计算临界韦伯数来估计液体薄膜的曲率,并确认在BWR操作条件下产生的曲率被本研究的分析条件所覆盖。因此,我们提出的通过OWF的信号处理方法使我们能够通过提取准确的曲率数据来提高时间平均厚度的测量精度,相对于基准薄膜厚度。

研究意义

本研究提出了一种新的信号处理方法,通过消除液体薄膜曲面效应来提高液体薄膜厚度的测量精度。此外,我们还研究了液体薄膜曲率与光反射强度的关系,并考虑了该方法在BWR操作条件下的适用范围。这项研究为液体薄膜测量提供了新的思路和方法,并在核反应堆等工业生产领域具有广泛的应用前景。

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