基于MOPSO算法的自感式棒位探测器端部补偿多目标优化设计

作     者：张艺璇 唐健凯 罗凌雁 吴昊 唐源 王益明 徐奇伟 Zhang Yixuan;Tang Jiankai;Luo Lingyan;Wu Hao;Tang Yuan;Wang Yiming;Xu Qiwei

作者机构：重庆大学输变电装备技术全国重点实验室重庆400044 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213 

出 版 物：《核动力工程》 (Nuclear Power Engineering)

年 卷 期：2025年第46卷第1期

页      面：238-246页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082701[工学-核能科学与工程] 0827[工学-核科学与技术] 

基　　金：四川省自然科学基金(2023NSFSC0856) 

主　　题：反应堆 自感式棒位探测器 端部补偿 多目标粒子群优化(MOPSO) 多目标优化 

摘      要：自感式棒位探测器利用探测线圈电感随驱动杆位移的变化特性实现连续棒位测量,但实际探测线圈端部磁场的非均匀分布致使探测器端部的输出信号表现为非线性,降低了端部位置的测量精度。为此,本文提出一种在探测线圈两端绕制阶梯型补偿线圈的多目标优化设计方法:(1)建立端部补偿线圈电感数学模型;(2)采用多目标粒子群优化(MOPSO)算法对补偿线圈结构进行多目标优化;(3)利用熵权法和模糊综合评价法对多个优化目标客观赋权并进行综合评价,选取一组折中最优设计方案,从而快速有效地确定补偿线圈的最优结构参数。通过有限元仿真对比补偿前后结果,发现经过端部补偿后,不仅电感灵敏度提高了28.6%,最大线性拟合误差也降低了45.8%;最后,进行样机实验,结果显示端部补偿后的探测线圈电感灵敏度为0.18 mH/10 mm,最大线性拟合误差小于0.18 mH,可实现10 mm的测量精度,验证了端部补偿线圈多目标优化设计方案的有效性。本文为其在模块化小型反应堆中的应用提供了优化设计理论基础。