反射片非接触式测量在核电测量中的应用

引言

核电工程高精度、高安全性的测量需求下，传统棱镜测量因体积大、对中难且存在辐射暴露风险，而无棱镜测量易受环境干扰导致精度不足。反射片非接触式测量凭借其非接触、抗干扰强、精度稳定等优势，成为核电领域突破测量瓶颈的关键技术，为核设施安全建设提供可靠保障。

1 反射片非接触式测量在核电测量中的应用优势

反射片非接触式测量在核电测量领域展现出显著的应用优势。该技术通过光学反射原理实现测量，无需与被测物体直接接触，有效规避了传统接触式测量可能引发的结构损伤风险，尤其适用于核电设施中精密部件及高辐射区域的检测。其非接触特性还大幅降低了测量人员受辐射暴露的可能性，提升了作业安全性。在复杂核电环境中，反射片测量系统具备较强的抗干扰能力，可穿透蒸汽、烟雾等介质完成数据采集，确保测量结果的稳定性与可靠性。相较于激光跟踪仪等依赖合作目标的设备，反射片体积小巧、安装灵活，能适应核反应堆压力容器、蒸汽发生器等狭小空间的测量需求。该技术能达毫米级精度，满足核电设备相关公差要求。于土建中，可精准定位建筑结构；在钢结构拼装时，保障拼接严丝合缝。2 反射片非接触式测量在核电测量应用中面临的挑战

2.1 复杂环境下的信号稳定性挑战

反射片非接触式测量依赖光学信号的稳定传输与接收，但在核电工程中，蒸汽、烟雾、粉尘等介质普遍存在，这些因素会显著削弱光信 数据波动甚至丢失。在反应堆压力容器安装阶段，高温蒸汽环境可能使反射片表 进而影响全站仪对反射光信号的捕捉效率。核岛内部复杂的管道布局与设 确识别目标反射片的位置。尽管部分系统通过采用高功率激光源 极端工况下，如辐射剂量率骤增或设备振动频繁时，信号衰减与噪声干扰问题仍难以完全消除，需结合环境适应性测试与动态补偿技术进一步优化。

2.2 反射片材料与工艺的适应性局限

反射片的性能直接决定测量精度与可靠性，但核电场景对材料耐辐照性、耐腐蚀性及温度稳定性提出严苛要求。传统铝箔反射片在长期辐照下易发生氧化变色，导致反射率下降；而塑料基材反射片虽具备轻量化优势，却可能因高温变形或辐射脆化失效。在核燃料棒储存池的测量中，反射片需承受高湿度与氯离子腐蚀，若材料选择不当，短期内即会出现表面剥落或反射层脱落，直接引发测量误差。反射片的粘贴工艺亦影响应用效果核电设备表面多为金属或混凝土材质，普通胶粘剂在辐射或温差作用下易老化脱落，而专用耐辐照胶粘剂的成本较高且固化时间较长，限制了反射片在临时测量场景中的快速部署能力。行业正探索陶瓷基复合材料与激光焊接工艺，以提升反射片的环境适应性与安装便捷性。

2.3 多因素耦合下的精度控制难题

反射片非接触式测量的精度受入射角、反射片姿态、设备校准状态等多参数共同影响，而在核电工程中，这些因素常呈现动态耦合特征。例如，在蒸汽发生器传热管检测时，反射片需贴附于曲面管壁，其法线方向与全站仪激光束的夹角随设备振动不断变化，导致测距值产生周期性偏差；若同时存在管道热膨胀或地基沉降，反射片的空间坐标将发生非线性漂移，进一步加剧测量不确定性。全站仪自身的角度编码器误差、大气折射率补偿模型偏差等系统误差，在长距离测量中会被放大，形成累积误差。

3 反射片非接触式测量在核电测量中的应用优化提升策略

3.1 环境适应性强化与动态补偿技术融合

核电现场的蒸汽、粉尘及辐射环境对反射片测量信号的稳定性构成持续挑战。为提升环境适应性，可研发耐高温、抗辐照的复合反射片材料，通过在基材中嵌入陶瓷涂层或纳米颗粒，增强其表面硬度和反射率稳定性，减少因环境介质附着或辐照老化导致的信号衰减。结合动态补偿算法优化测量系统，利用多传感器融合技术实时监测环境参数，如温度、湿度及辐射剂量率，通过机器学习模型建立环境干扰与测量误差的映射关系，实现误差的在线修正。在蒸汽发生器传热管检测场景中，通过在反射片周围部署温湿度传感器，结合光时域反射仪（OTDR）监测信号衰减特征，可动态调整激光发射功率与接收灵敏度，确保在复杂介质中仍能获取高信噪比测量数据。开发自适应光学系统，通过变形镜实时校正光路畸变，可进一步抵消蒸汽或粉尘引起的光散射效应，提升测量信号的穿透性与可靠性。

3.2 反射片安装工艺与材料性能协同优化

反射片的安装质量直接影响其空间姿态稳定性， 进而决定测量精度。针对核电设备表面材质多样、形貌复杂的特点，需开发专用安装工装 或真空吸附式工装，可避免胶粘剂在高温或辐射环境下的老化问题， 保反射片法线方向与测量光束严格对齐。在材料选择方面，可探索金属 南1 工艺在金属基底上形成高反射率氧化层，兼顾耐辐照性与机械强度。对于 研发可剥离式胶粘剂，其在辐照环境下仍能保持粘性，但测量完成后可通过加热或化学溶剂快速去除，减少对设备表面的残留损伤。

3.3 多源数据融合与智能校准技术突破

反射片测量数据的精度受设备校准状态、环境参数及反射片姿态等多因素耦合影响。为提升测量可靠性，需构建多源数据融合框架，将反射片测量数据与激光跟踪仪、工业摄影测量系统等其他传感器的数据进行联合解算。在核反应堆压力容器安装阶段，通过在关键部位同时布置反射片与激光跟踪仪合作目标，利用卡尔曼滤波算法融合两类传感器的测量结果，可有效抑制单传感器误差的累积传播。开发智能校准技术，利用深度学习模型从历史测量数据中提取误差特征，建立设备状态与测量精度的非线性映射关系，实现校准参数的动态优化。通过在全站仪中嵌入卷积神经网络（CNN），可自动识别反射片图像中的边缘特征，修正因镜头畸变或入射角偏差导致的测距误差。

结束语

反射片非接触式测量通过光学反射原理实现安全与精度的双重突破，在核电工程中已成功应用于反应堆压力容器安装、管道三维建模等场景，显著降低辐射暴露风险并提升测量效率。随着耐辐照材料与智能算法的融合，该技术将进一步拓展至核燃料棒检测等极端环境，推动核电测量向全流程自动化、智能化方向演进。

参考文献

[1] 王地陆, 吴奇, 丁毅, 等. 基于近端电场测量的非接触式电压重构方法研究[J]. 电气工程学报,2025,20(03):333-340.

[2] 周梓权, 杨晓翔. 结合轻量化网络和图像处理的非接触振动测量[J]. 福州大学学报( 自然科学版),2025,53(04):414-421.

[3] 刘德怀, 李陈峰, 汪雪良, 等. 非接触式测量方法在板架极限强度分析中的应用[J]. 中国造船,2025,66(03):13-28.

[4]党正国,刘明,韩建忠,等.基于非接触3D 轮廓测量技术的岔区钢轨测量技术[J].铁道工务,2025,3(02):32-35.

[5]黄金生,韩元,王少东,等.反射片非接触式测量在核电测量中的应用[J].科技创新与应用,2025,15(03):189-192.