專利名稱：基于小波變換和希爾伯特變換的核電站松動(dòng)部件定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于核工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于小波變換和希爾伯特變換的核電站松動(dòng)部件定位方法，用于估計(jì)核電站松動(dòng)部件跌落位置。
背景技術(shù)：
核電站中 由于組件老化、構(gòu)件疲勞而造成金屬部件的松動(dòng)或脫落。以及在主系統(tǒng)施工、加料、維護(hù)期間因疏忽無(wú)意中遺留下的金屬部件，都會(huì)加大系統(tǒng)中其他部分的組件損傷和材料磨損，從而削弱反應(yīng)堆系統(tǒng)運(yùn)行的安全性能和穩(wěn)定性能。此外，松動(dòng)部件會(huì)增加控制桿的潛在干擾并增加主系統(tǒng)中放射性殘?jiān)姆e累量，對(duì)核電廠工作人員的安全也造成威脅。松動(dòng)部件定位作為核電站松動(dòng)部件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要組成部分，準(zhǔn)確的定位松動(dòng)部件有利于在停堆檢修時(shí)快速找到松動(dòng)部件，并進(jìn)行相應(yīng)的處理，盡量減少維修人員暴露在核輻射下的時(shí)間，保證維修人員的安全，是評(píng)價(jià)一回路系統(tǒng)內(nèi)部件機(jī)械安全性和提高核反應(yīng)堆安全性的可靠手段?，F(xiàn)有的松動(dòng)件定位方法相關(guān)文獻(xiàn)有:
[I] J.F.Doyle, An experimental method for determining the location andtime of initiation of an unknown dispersing pulse[J], Experimental Mechanics,1987， 27: 229-233.一種基于高階統(tǒng)計(jì)量的時(shí)差估計(jì)方法，利用高階統(tǒng)計(jì)量對(duì)高斯噪聲的不敏感性這一優(yōu)點(diǎn)，以二階或更高階的相關(guān)函數(shù)來(lái)估計(jì)被噪聲污染的信號(hào)間的時(shí)間延遲。與傳統(tǒng)相關(guān)函數(shù)相比，則能夠去除高斯噪聲的影響，但當(dāng)噪聲為有色時(shí)誤差還是較大。[2] G..Por, J.Kiss, 1.Sorosanszky, G..Szappanos,Development of a falsealarm free advanced loose parts monitoring system (ALPS)[J],Progress in NuclearEnergy,2003.43 (1-4):243-251.一種基于信號(hào)SPRT (Sequence Probability Ratio Test,貫序概率比校驗(yàn))的時(shí)差估計(jì)方法，先用噪聲的AR模型對(duì)信號(hào)進(jìn)行白化，然后通過(guò)計(jì)算白化信號(hào)的SPRT來(lái)估算信號(hào)到達(dá)時(shí)差。[3] S.Figedy, G..0ksa, Modern methods of signal processing in the loosepart monitoring system[J], Progress in Nuclear Energy, 2005, 46 (3-4):253-267.一種基于小波去噪的時(shí)差估計(jì)方法，通過(guò)小波去噪，即去除噪聲的影響，然后再估計(jì)時(shí)差。該方法由于去除了噪聲的影響，所以在低信噪比的情況下仍然有較好的估算效果，但是由于該方法還是以信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)作為信號(hào)到達(dá)時(shí)間，沒(méi)有考慮彎曲波的復(fù)雜傳播模式，所以在實(shí)際定位時(shí)當(dāng)傳播距離 較遠(yuǎn)時(shí)仍然存在較大誤差。[4] Gee Yong Park.Se Woo Cheon , Cheol Kwon Lee, et al.An EstimationMethod for Impact Location of Loose Parts [J].Progress in Nuclear Energy,2005，48(2006): 360-370.一種松動(dòng)件沖擊位置的估計(jì)方法，提出了一種基于信號(hào)包絡(luò)線的確定沖擊信號(hào)到達(dá)傳感器的起始時(shí)間的方法，但是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果很不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有定位技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中定位精度差、抗干擾能力弱以及計(jì)算速度慢等缺陷，提出了一種基于小波變換和希爾伯特變換的核電站松動(dòng)部件定位方法，該方法抗干擾能力強(qiáng)，定位精度高、可通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)快速定位。本發(fā)明解決其技 術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟:
步驟(I)網(wǎng)格劃分
根據(jù)定位精度要求，在被撞擊物上劃分網(wǎng)格，定位精度要求越高，網(wǎng)格劃分越??；網(wǎng)格長(zhǎng)寬為揪乂h ,然后對(duì)劃分好的網(wǎng)格編號(hào)。步驟⑵標(biāo)定信號(hào)采集
通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡、電荷放大器和加速度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)定信號(hào)的采集，將三個(gè)加速度傳感器安裝在被撞擊物上，其中加速度傳感器采集力錘敲擊信號(hào)后，經(jīng)電荷放大器進(jìn)入數(shù)
據(jù)采集卡；每個(gè)通道的標(biāo)定信號(hào)口(纟)包括力錘敲擊信號(hào)和本底噪聲；
所述的力錘敲擊信號(hào)為力錘敲擊不同網(wǎng)格內(nèi)不同點(diǎn)所得的信號(hào)；
步驟(3)標(biāo)定信號(hào)Cft)的連續(xù)小波變換
對(duì)獲取的標(biāo)定信號(hào)C(A)判斷幅值，以最大幅值前0.03s作為開(kāi)始端，取連續(xù)0.3s長(zhǎng)信
號(hào)數(shù)據(jù)4 )，然后對(duì)片4)進(jìn)行連續(xù)小波變換，獲得處理后信號(hào)Jft)。連續(xù)小波變換的尺度分別取 2、8、14、20。步驟⑷計(jì)算到達(dá)時(shí)間
對(duì)步驟(3)中處理得到的信號(hào)Jft)用希爾伯特變換法進(jìn)行分析，確定信號(hào)Xft)的起
振點(diǎn)時(shí)刻，第一通道、第二通道、第三通道的起振點(diǎn)時(shí)刻分別為$、'Γ2、％ ■
步驟(5)建立定位數(shù)據(jù)庫(kù)
根據(jù)步驟(4)中得到的不同通道的起振點(diǎn)時(shí)刻I；、？；、!；，計(jì)算第二通道、第三通道與第一通道的到達(dá)時(shí)間差'4、？^ ;計(jì)算得出同一網(wǎng)格內(nèi)不同敲擊點(diǎn)的多次敲擊結(jié)果的時(shí)間
差平均值巧、^為；然后以網(wǎng)格編號(hào)，時(shí)間差平均值&和^為查詢表的屬性，建立定位
查詢表grid_tbl。步驟(6)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集
通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡、電荷放大器和加速度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)采集?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)鞏O包括松動(dòng)件跌落時(shí)的沖擊信號(hào)和環(huán)境背景噪聲。步驟(7)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)5 )的傅里葉變換
對(duì)獲取的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)5 )判斷幅值，以最大幅值前0.03s作為開(kāi)始端，取0.3s長(zhǎng)信號(hào)數(shù)據(jù),并對(duì)進(jìn)行傅里葉變換；根據(jù)信號(hào)頻譜圖確定的主頻率/ ,然后根據(jù)公式
權(quán)利要求
1.基于小波變換和希爾伯特變換的核電站松動(dòng)部件定位方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟(I)網(wǎng)格劃分 根據(jù)定位精度要求，在被撞擊物上劃分網(wǎng)格，定位精度要求越高，網(wǎng)格劃分越??；網(wǎng)格長(zhǎng)寬為賴>:.h ,然后對(duì)劃分好的網(wǎng)格編號(hào)； 步驟(2)標(biāo)定信號(hào)采集 通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡、電荷放大器和加速度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)定信號(hào)的采集，將三個(gè)加速度傳感器安裝在被撞擊物上，其中加速度傳感器采集力錘敲擊信號(hào)后，經(jīng)電荷放大器進(jìn)入數(shù)據(jù)采集卡；每個(gè)通道的標(biāo)定信號(hào)0(纟)包括力錘敲擊信號(hào)和本底噪聲； 所述的力錘敲擊信號(hào)為力錘敲擊不同網(wǎng)格內(nèi)不同點(diǎn)所得的信號(hào)； 步驟(3)標(biāo)定信號(hào)Cft)的連續(xù)小波變換 對(duì)獲取的標(biāo)定信號(hào)C(4)判斷幅值，以最大幅值前0.03s作為開(kāi)始端，取連續(xù)0.3s長(zhǎng)信號(hào)數(shù)據(jù),然 后對(duì)4 )進(jìn)行連續(xù)小波變換，獲得處理后信號(hào)_>電)，連續(xù)小波變換的尺度分別取 2、8、14、20 ； 步驟(4)計(jì)算到達(dá)時(shí)間 對(duì)步驟(3)中處理得到的信號(hào)7 )用希爾伯特變換法進(jìn)行分析，確定信號(hào)>電)的起振點(diǎn)時(shí)刻，第一通道、第二通道、第三通道的起振點(diǎn)時(shí)刻分別為、％ ； 步驟(5)建立定位數(shù)據(jù)庫(kù) 根據(jù)步驟(4)中得到的不同通道的起振點(diǎn)時(shí)刻' 1、Γ2、'Γ3，計(jì)算第二通道、第三通道與第一通道的到達(dá)時(shí)間;計(jì)算得出同一網(wǎng)格內(nèi)不同敲擊點(diǎn)的多次敲擊結(jié)果的時(shí)間差平均值^為；然后以網(wǎng)格編號(hào)，時(shí)間差平均值€和^為查詢表的屬性，建立定位查詢表grid_tbl ； 步驟(6)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集 通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡、電荷放大器和加速度傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)采集，現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)m包括松動(dòng)件跌落時(shí)的沖擊信號(hào)和環(huán)境背景噪聲； 步驟(7)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)鞏4)的傅里葉變換對(duì)獲取的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)5 )判斷幅值，以最大幅值前0.03s作為開(kāi)始端，取0.3s長(zhǎng)信號(hào)數(shù)據(jù)7( ),并對(duì)進(jìn)行傅里葉變換；根據(jù)信號(hào)頻譜圖確定5( )的主頻率/ ,然后根據(jù)公式:
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于小波變換和希爾伯特變換的核電站松動(dòng)部件定位方法。本發(fā)明包括如下步驟步驟(1)網(wǎng)格劃分，對(duì)劃分好的網(wǎng)格編號(hào)；步驟(2)采集標(biāo)定信號(hào)采集；步驟(3)標(biāo)定信號(hào)的連續(xù)小波變換；步驟(4)計(jì)算到達(dá)時(shí)間；步驟(5)建立定位數(shù)據(jù)庫(kù)；步驟(6)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)；步驟(7)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)信號(hào)的傅里葉變換；步驟(8)對(duì)進(jìn)行連續(xù)小波變換；步驟(9)希爾伯特變換；步驟(10)查表定位。本發(fā)明具有實(shí)時(shí)性好、定位精度高、抗干擾能力強(qiáng)及計(jì)算快速方便的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01M7/08GK103137225SQ20131003141
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月25日
發(fā)明者方力先, 季田田, 曾復(fù), 張衛(wèi), 萬(wàn)鵬飛, 謝永誠(chéng), 王赤虎, 張海豐, 鄧晶晶 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué), 上海核工程研究設(shè)計(jì)院