基於小波能量譜的核電站鬆動部件質量估計方法
2023-08-02 06:18:11 1
專利名稱：基於小波能量譜的核電站鬆動部件質量估計方法
技術領域：
本發明屬於核工程技術領域，尤其涉及一種基於小波能量譜的核電站鬆動部件質量估計方法，用於估計核電站鬆動部件質量的質量。
背景技術：
核電站一迴路中鬆動部件的出現，就意味著反應堆系統安全性能和穩定性能的削弱。鬆動部件檢測系統(LPM S)是核電站一迴路最近本的安全檢測工具之一。質量估計作為LPMS中的重要組成部分，準確的估算出鬆動部件的質量能夠為判別鬆動部件類型提供重要依據，為故障診斷提供便利。對於提高核電站系統運行的安全性和穩定性起到重要作用。現有的鬆動部件質量估計方法相關文獻有:
[I] MAYO W.loose part mass and energy estimation [J].Progress in NuclearEnergy, 1999，34(3): 263-282.一種基於碰撞信號高低頻段能量比的鬆動件質量估計方法。該方法質量估計誤差較大，一致性差等問題，尤其是抗幹擾能力差。[2]模式識別技術用於核電站鬆動件質量估計模型研究[J]，核動力工程，2001，22 (5): 465-470
一種利用模式識別理論和人工神經網絡理論實現對核電站鬆動件質量進行估計的數學模型。利用模式識別理論的特徵提取技術，實現對鬆動件碰撞信號的特徵壓縮，從而形成比較少的特徵空間維數，經過神經網絡的學習過程，實現對核電站鬆動件質量大小的估計。該方法能夠得到較高的質量估計精度，但需要大量的試驗數據對其進行訓練，且一致性較差。[3]曹衍龍，程實，楊將新，鄭華文，何元峰，基於小波包的質量估計方法[J]，機械工程學報，2010.46(22): 1-5.一種基於小波包的鬆動件質量估計方法。該方法通過小波包分解獲取各頻段
小波包係數，計算各頻段小波包係數的能量潛，並進行歸化，得到特徵值矢量；以此特徵值矢量作為輸入參數，以鬆動件質量作為輸出參數，應用支持向量機((Support vectormachine, SVM)實現鬆動件質量估計。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有質量估計方法存在的誤差大、一致性差問題，提出了一種基於小波能量譜的核電站鬆動部件質量估計方法。本發明具有估計誤差小、一致性好和抗幹擾能力強等特點，具有較好的工程實際應用價值。本發明解決其技術問題所採用的技術方案包括以下步驟:
步驟(I)在核反應堆一迴路安裝多個加速度傳感器，以獲取核反應堆中的環境噪和鬆動件跌落時產生的混雜有環境噪聲的衝擊信號。步驟(2)用不同質量鋼球敲擊鋼板來模擬核反應堆中鬆動件跌落時的衝擊信號；通過數據採集卡、電荷放大器和加速度傳感器獲取鋼球敲擊鋼板的衝擊信號C^),並將這些衝擊信號組成質量估計信號庫； 所述的衝擊信號C^)為已知質量鋼球敲擊鋼板產生的衝擊信號；
步驟⑶對獲取的衝擊信號Cft)判斷幅值，以最大幅值前0.03s為開始端，取0.3s長
信號數據4 )，對信號數據4 )進行連續小波變換處理得到信號7( )。步驟(4)計算信號的小波能量譜，根據小波能量譜圖找出該圖能量峰值所對應的尺度，即尺度峰值七，然後統計不同質量鋼球的衝擊信號所對應的尺度峰值的均值
aM °步驟(5)用線性插值法建立不同質量鋼球與尺度峰值均值之間的尺度峰值函數
FijQ ；
步驟(6)通過數據採集卡、電荷放大器和加速度傳感器來實現現場信號與O採集，現場信號￡從)包括鬆動件跌落時的衝擊信號和環境背景噪聲；
步驟(7)對獲取的現場信號鞏4)判斷幅值，以最大幅值出現前0.03s開始，取0.3s長信號數據5( )，對信號gft)進行連續小波變換處理得到信號戰( )。步驟(8)計算信號《名)的小波能量譜，根據小波能量譜圖找出該圖尺度峰值a步驟(9)將尺度峰值&帶入步驟(5)建立尺度峰值函數7( )，求得鬆動件的質
量估計值7，然後對多個通道中的鬆動件質量估計值求平均，得到最終的鬆動件質量結果。所述的步驟(3)和步驟(7)中連續小波變換的公式為:
權利要求
1.基於小波能量譜的核電站鬆動部件質量估計方法，其特徵在於包括以下步驟: 步驟(I)在核反應堆一迴路安裝多個加速度傳感器，以獲取核反應堆中的環境噪和鬆動件跌落時產生的混雜有環境噪聲的衝擊信號； 步驟⑵用不同質量鋼球敲擊鋼板來模擬核反應堆中鬆動件跌落時的衝擊信號；通過數據採集卡、電荷放大器和加速度傳感器獲取鋼球敲擊鋼板的衝擊信號Cft),並將這些衝擊信號組成質量估計信號庫； 所述的衝擊信號Cft)為已知質量鋼球敲擊鋼板產生的衝擊信號； 步驟⑶對獲取的衝擊信號Cf(Ii)判斷幅值，以最大幅值前0.03s為開始端，取0.3s長信號數據叉(A)，對信號數據辦)進行連續小波變換處理得到信號yft);步驟(4)計算信號7 )的小波能量譜，根據小波能量譜圖找出該圖能量峰值所對應的尺度，即尺度峰值，然後統計不同質量鋼球的衝擊信號所對應的尺度峰值的均值 ;步驟(5)用線性插值法建立不同質量鋼球與尺度峰值均值之間的尺度峰值函數7( ) 步驟(6)通過數據採集卡、電荷放大器和加速度傳感器來實現現場信號與4)採集，現場信號5 )包括鬆動件跌落時的衝擊信號和環境背景噪聲； 步驟(7)對獲取的現場信號鞏4)判斷幅值，以最大幅值出現前0.03s開始，取0.3s長信號數據，對信號g(V)進行連續小波變換處理得到信號Mfe); 步驟(8)計算信號《私)的小波能量譜，根據小波能量譜圖找出該圖尺度峰值\ ； 步驟(9)將尺度峰值\帶入步驟(5)建立尺度峰值函數POJ，求得鬆動件的質量估計值 然後對多個通道中的鬆動件質量估計值求平均，得到最終的鬆動件質量結果； 所述的步驟(3)和步驟(7)中連續小波變換的公式為:
全文摘要
本發明涉及一種基於小波能量譜的核電站鬆動部件質量估計方法。本發明包括如下步驟1.通過加速度傳感器獲取核反應堆中的衝擊信號；2.模擬核反應堆中鬆動件跌落時的衝擊信號並採集；3.對獲取的衝擊信號判斷幅值；4.根據計算的信號的小波能量譜找出該圖的尺度峰值；5.用線性插值法建立尺度峰值函數；6.採集現場信號；7.對獲取的現場信號判斷幅值；8.計算信號的小波能量譜，根據小波能量譜圖找出該圖尺度峰值；9.將尺度峰值帶入5建立的尺度峰值函數，求得鬆動件的質量估計值，然後對多個通道中的鬆動件質量估計值求平均，得到最終的鬆動件質量結果。本發明具有質量估計誤差小、一致性好和抗幹擾能力強的優點。
文檔編號G01M7/08GK103137224SQ201310031380
公開日2013年6月5日 申請日期2013年1月25日 優先權日2013年1月25日
發明者方力先, 季田田, 曾復, 張衛, 萬鵬飛, 謝永誠, 王赤虎, 張海豐, 鄧晶晶 申請人:杭州電子科技大學, 上海核工程研究設計院