包覆燃料颗粒各层厚度自动测量方法技术

技术编号:15537598 阅读:221 留言:0更新日期:2017-06-05 05:42
本发明专利技术涉及自动测量技术领域,具体公开了包覆燃料颗粒各层厚度自动测量方法,包括以下步骤:步骤一:UO

【技术实现步骤摘要】
包覆燃料颗粒各层厚度自动测量方法
本专利技术属于自动测量
,具体涉及一种包覆燃料颗粒各层厚度自动测量方法。
技术介绍
高温气冷堆是一种安全性好,能够提供950℃高温工艺热应用的先进反应堆,在我国未来能源系统中有着广泛的前景。它使用一种新型的陶瓷结构的燃料元件一由热解碳和碳化硅包覆的燃料微球。这种微球的外径不超过1mm,它的核芯为UO2,核芯外边用热解沉积包覆3层热解碳和1层碳化硅。为了保证包覆燃料颗粒能在堆内安全运行,对各包覆层的厚度密度及其它材料性能均有要求。测量包覆层厚度,常用如下方法:1、X射线照相法;2、瓷相磨片法;3、光学颗粒尺寸分析仪法;4、V型槽法。后两种方法只能测量微球直径,不能直接测量包覆层厚度,因而只能给出层厚的平均值,不能给出标准偏差。因为内致密热解碳包覆层和疏松热解碳包覆层的材料都是碳,它们的差别仅在于密度不同,疏松层密度为1g/cm3左右,内致密热碳层密度在1.85~1.95g/cm3之间,再加上碳对X射线的吸收系数比较小,在X射线透射照片上这两层的边界不十分清晰,因此这两层的厚度测量选用瓷相磨片法较为合适。瓷相磨片法中,首先要制备包覆颗粒瓷像样品,并对颗粒的抛光态进行金相照片采集,最后使用测量软件进行各层厚度测试。在图像识别环节,清华大学使用手动测试方法,该方法采用卡尔-蔡司ProImaging通用图像分析软件中的CircleDT功能进行测量。每批颗粒测量耗时约3~4h,需肉眼识别各层分界线并完成手动打点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种包覆燃料颗粒各层厚度自动测量方法,实现对包覆颗粒瓷像样品金相照片的自动识别。本专利技术的技术方案如下:包覆燃料颗粒各层厚度自动测量方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:UO2核芯中心的锁定;步骤二:各层分界的初始提取;步骤三:边缘优化。步骤一中,首先进行UO2核芯外边缘的检索,然后对核心区域边缘进行精确锁定,并完成中心的估计。所述的进行UO2核芯外边缘的检索,包括对每幅包覆燃料颗粒的图像,计算该图像的灰度直方图,确定核芯区域分割阀值,实现对核芯边缘的初始提取。步骤一中,根据直方图双峰特点,确定核芯区域分割阀值。所述的对核心区域边缘进行精确锁定,包括去除划痕、麻点引起的伪边缘。基于全局优化方法,引入平滑因子,来去除划痕、麻点引起的伪边缘。步骤二中,在核芯中心区域正确估计的基础上,分别在水平和垂直方向,由内而外进行各层边界提取,得到各层边界初始值。步骤三中,引入平滑因子,去除划痕、裂纹引起的伪边缘。步骤三中,基于高斯模型在层间精确定位,完成打点,通过计算各相邻点之间的像素点得出各层厚度值,将结果导入Excel表格中。包覆燃料颗粒是由热解碳和碳化硅包覆的燃料微球,所述微球的外径不超过1mm,微球的核芯为UO2,核芯外用热解沉积包覆三层热解碳和一层碳化硅。本专利技术的显著效果在于:(1)检测效率高包覆颗粒检测项目中,规定每批测试180个包覆燃料颗粒,采用手动测量每批颗粒耗时约3~4h,采用自动识别技术后,每批颗粒测量仅需30min。(2)检测精度高采用手动测量时,各包覆层分界线的识别采用肉眼识别,鉴于该项目检测周期长,很难保证测量结果的稳定性,自动识别在样品制备效果达到检测要求的同时,测量结果的一致性及稳定性是非常有保障的。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。包覆燃料颗粒各层厚度自动测量方法,采用一种新型的陶瓷结构的燃料颗粒,是由热解碳和碳化硅包覆的燃料微球,所述微球的外径不超过1mm,微球的核芯为UO2,核芯外用热解沉积包覆三层热解碳和一层碳化硅。包覆燃料颗粒各层厚度自动测量方法,包括以下步骤:步骤一:UO2核芯中心的锁定。首先进行UO2核芯外边缘的检索,包括对每幅包覆燃料颗粒的图像,计算该图像的灰度直方图,根据直方图双峰特点,确定核芯区域分割阀值,实现对核芯边缘的初始提取。然后对核心区域边缘进行精确锁定,基于全局优化方法,引入平滑因子,去除划痕、麻点等引起的伪边缘,并完成中心的估计。步骤二:各层分界的初始提取。在核芯中心区域正确估计的基础上,分别在水平和垂直方向,由内而外进行各层边界提取,得到各层边界初始值。步骤三:边缘优化。引入平滑因子,去除划痕、裂纹等引起的伪边缘,并基于高斯模型在层间精确定位,完成打点,通过计算各相邻点之间的像素点得出各层厚度值,将结果导入Excel表格中。该方法实现了包覆燃料颗粒瓷相样品照片的自动读取、自动识别、自动计算、手动调整功能。对同一批的180个包覆燃料颗粒进行了手动及自动测量结果比对,结果见表1:表1手动与自动测量结果比对采用手动测量每批颗粒耗时约3~4h,采用自动测量技术,每批颗粒测量仅需30min。比对结果显示,手动测量结果的标准偏差大于自动测量结果的标准偏差,因而自动识别较肉眼识别更加稳定可靠。本文档来自技高网...

【技术保护点】
包覆燃料颗粒各层厚度自动测量方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:UO

【技术特征摘要】
1.包覆燃料颗粒各层厚度自动测量方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤一:UO2核芯中心的锁定;步骤二:各层分界的初始提取;步骤三:边缘优化。2.如权利要求1所述的包覆燃料颗粒各层厚度自动测量方法,其特征在于:步骤一中,首先进行UO2核芯外边缘的检索,然后对核心区域边缘进行精确锁定,并完成中心的估计。3.如权利要求2所述的包覆燃料颗粒各层厚度自动测量方法,其特征在于:所述的进行UO2核芯外边缘的检索,包括对每幅包覆燃料颗粒的图像,计算该图像的灰度直方图,确定核芯区域分割阀值,实现对核芯边缘的初始提取。4.如权利要求3所述的包覆燃料颗粒各层厚度自动测量方法,其特征在于:步骤一中,根据直方图双峰特点,确定核芯区域分割阀值。5.如权利要求4所述的包覆燃料颗粒各层厚度自动测量方法,其特征在于:所述的对核心区域边缘进行精确锁定,包括去除划痕、麻点引起的伪边缘。6.如权利要求5所述的包覆燃料颗...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨志远王世俊
申请(专利权)人:中核北方核燃料元件有限公司
类型:发明
国别省市:内蒙古,15

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