李彦霖，秦本科，薄涵亮

(清华大学 核能与新能源技术研究院，北京 100084)

控制棒是核反应堆关键的功率控制部件，在正常工况下，反应堆的启动、关停与功率调节均需通过调整控制棒棒位来实现，在事故工况下，控制棒快速落棒可实现反应堆的紧急停堆。因此，控制棒棒位的准确监测直接关系到反应堆的安全性和可靠性。

压水堆核电厂多采用基于电磁感应原理工作的线圈编码式棒位测量传感器[1]，该种传感器通过对分组编码线圈输出信号的处理得到GRAY码形式的数字信号，并由此对应出控制棒棒位，这种传感器具有较强的抗干扰能力，指示精度最高可达±3步，缺点是系统结构复杂、可靠性较低且难以实现棒位的连续测量。高温气冷堆的棒位测量传感器为自整角机式[2]，该种传感器通过测量电机输出轴的角位移获得控制棒的线位移，测量精度最高可达±4 mm，缺点是系统响应速度较慢、加工精度要求高且检验、标定较为困难。此外还有多种基于不同测量原理制成的棒位测量传感器，如超声波式[3]、磁致伸缩式[4]等。

电容式传感器具有高可靠性、低成本等优点被广泛应用于工业测量领域，具有双螺旋结构特征的电容式传感器在工业管道物相浓度检测[5-6]、物位测量[7]、ECT成像[8]等方面已有较多应用。200 MW核供热堆采用内置式控制棒水力驱动技术[9]，棒位测量传感器是该驱动系统的关键部件之一，清华大学薄涵亮教授课题组首先将电容式传感器应用于内置式棒位测量，并提出了两种不同极板结构的棒位测量传感器方案，分别为直线极板型[10]和双螺旋极板型[11]。……