專利名稱：基于小波能量譜的核電站松動部件質(zhì)量估計方法
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能量譜的核電站松動部件質(zhì)量估計方法，用于估計核電站松動部件質(zhì)量的質(zhì)量。
背景技術(shù)：
核電站一回路中松動部件的出現(xiàn)，就意味著反應(yīng)堆系統(tǒng)安全性能和穩(wěn)定性能的削弱。松動部件檢測系統(tǒng)(LPM S)是核電站一回路最近本的安全檢測工具之一。質(zhì)量估計作為LPMS中的重要組成部分，準(zhǔn)確的估算出松動部件的質(zhì)量能夠為判別松動部件類型提供重要依據(jù)，為故障診斷提供便利。對于提高核電站系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性起到重要作用?，F(xiàn)有的松動部件質(zhì)量估計方法相關(guān)文獻(xiàn)有:
[I] MAYO W.loose part mass and energy estimation [J].Progress in NuclearEnergy, 1999，34(3): 263-282.一種基于碰撞信號高低頻段能量比的松動件質(zhì)量估計方法。該方法質(zhì)量估計誤差較大，一致性差等問題，尤其是抗干擾能力差。[2]模式識別技術(shù)用于核電站松動件質(zhì)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論實現(xiàn)對核電站松動件質(zhì)量進(jìn)行估計的數(shù)學(xué)模型。利用模式識別理論的特征提取技術(shù)，實現(xiàn)對松動件碰撞信號的特征壓縮，從而形成比較少的特征空間維數(shù)，經(jīng)過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)過程，實現(xiàn)對核電站松動件質(zhì)量大小的估計。該方法能夠得到較高的質(zhì)量估計精度，但需要大量的試驗數(shù)據(jù)對其進(jìn)行訓(xùn)練，且一致性較差。[3]曹衍龍，程實，楊將新，鄭華文，何元峰，基于小波包的質(zhì)量估計方法[J]，機械工程學(xué)報，2010.46(22): 1-5.一種基于小波包的松動件質(zhì)量估計方法。該方法通過小波包分解獲取各頻段
小波包系數(shù)，計算各頻段小波包系數(shù)的能量潛，并進(jìn)行歸化，得到特征值矢量；以此特征值矢量作為輸入?yún)?shù)，以松動件質(zhì)量作為輸出參數(shù)，應(yīng)用支持向量機((Support vectormachine, SVM)實現(xiàn)松動件質(zhì)量估計。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有質(zhì)量估計方法存在的誤差大、一致性差問題，提出了一種基于小波能量譜的核電站松動部件質(zhì)量估計方法。本發(fā)明具有估計誤差小、一致性好和抗干擾能力強等特點，具有較好的工程實際應(yīng)用價值。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟:
步驟(I)在核反應(yīng)堆一回路安裝多個加速度傳感器，以獲取核反應(yīng)堆中的環(huán)境噪和松動件跌落時產(chǎn)生的混雜有環(huán)境噪聲的沖擊信號。步驟(2)用不同質(zhì)量鋼球敲擊鋼板來模擬核反應(yīng)堆中松動件跌落時的沖擊信號；通過數(shù)據(jù)采集卡、電荷放大器和加速度傳感器獲取鋼球敲擊鋼板的沖擊信號C^),并將這些沖擊信號組成質(zhì)量估計信號庫； 所述的沖擊信號C^)為已知質(zhì)量鋼球敲擊鋼板產(chǎn)生的沖擊信號；
步驟⑶對獲取的沖擊信號Cft)判斷幅值，以最大幅值前0.03s為開始端，取0.3s長
信號數(shù)據(jù)4 )，對信號數(shù)據(jù)4 )進(jìn)行連續(xù)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(jù)小波能量譜圖找出該圖能量峰值所對應(yīng)的尺度，即尺度峰值七，然后統(tǒng)計不同質(zhì)量鋼球的沖擊信號所對應(yīng)的尺度峰值的均值
aM °步驟(5)用線性插值法建立不同質(zhì)量鋼球與尺度峰值均值之間的尺度峰值函數(shù)
FijQ ；
步驟(6)通過數(shù)據(jù)采集卡、電荷放大器和加速度傳感器來實現(xiàn)現(xiàn)場信號與O采集，現(xiàn)場信號￡從)包括松動件跌落時的沖擊信號和環(huán)境背景噪聲；
步驟(7)對獲取的現(xiàn)場信號鞏4)判斷幅值，以最大幅值出現(xiàn)前0.03s開始，取0.3s長信號數(shù)據(jù)5( )，對信號gft)進(jìn)行連續(xù)小波變換處理得到信號戰(zhàn)( )。步驟(8)計算信號《名)的小波能量譜，根據(jù)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(shù)7( )，求得松動件的質(zhì)
量估計值7，然后對多個通道中的松動件質(zhì)量估計值求平均，得到最終的松動件質(zhì)量結(jié)果。所述的步驟(3)和步驟(7)中連續(xù)小波變換的公式為:
權(quán)利要求
1.基于小波能量譜的核電站松動部件質(zhì)量估計方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟(I)在核反應(yīng)堆一回路安裝多個加速度傳感器，以獲取核反應(yīng)堆中的環(huán)境噪和松動件跌落時產(chǎn)生的混雜有環(huán)境噪聲的沖擊信號； 步驟⑵用不同質(zhì)量鋼球敲擊鋼板來模擬核反應(yīng)堆中松動件跌落時的沖擊信號；通過數(shù)據(jù)采集卡、電荷放大器和加速度傳感器獲取鋼球敲擊鋼板的沖擊信號Cft),并將這些沖擊信號組成質(zhì)量估計信號庫； 所述的沖擊信號Cft)為已知質(zhì)量鋼球敲擊鋼板產(chǎn)生的沖擊信號； 步驟⑶對獲取的沖擊信號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(shù)據(jù)叉(A)，對信號數(shù)據(jù)辦)進(jìn)行連續(xù)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(jù)小波能量譜圖找出該圖能量峰值所對應(yīng)的尺度，即尺度峰值，然后統(tǒng)計不同質(zhì)量鋼球的沖擊信號所對應(yīng)的尺度峰值的均值 ;步驟(5)用線性插值法建立不同質(zhì)量鋼球與尺度峰值均值之間的尺度峰值函數(shù)7( ) 步驟(6)通過數(shù)據(jù)采集卡、電荷放大器和加速度傳感器來實現(xiàn)現(xiàn)場信號與4)采集，現(xiàn)場信號5 )包括松動件跌落時的沖擊信號和環(huán)境背景噪聲； 步驟(7)對獲取的現(xiàn)場信號鞏4)判斷幅值，以最大幅值出現(xiàn)前0.03s開始，取0.3s長信號數(shù)據(jù)，對信號g(V)進(jìn)行連續(xù)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(jù)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(shù)POJ，求得松動件的質(zhì)量估計值 然后對多個通道中的松動件質(zhì)量估計值求平均，得到最終的松動件質(zhì)量結(jié)果； 所述的步驟(3)和步驟(7)中連續(xù)小波變換的公式為:
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于小波能量譜的核電站松動部件質(zhì)量估計方法。本發(fā)明包括如下步驟1.通過加速度傳感器獲取核反應(yīng)堆中的沖擊信號；2.模擬核反應(yīng)堆中松動件跌落時的沖擊信號并采集；3.對獲取的沖擊信號判斷幅值；4.根據(jù)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(shù)；6.采集現(xiàn)場信號；7.對獲取的現(xiàn)場信號判斷幅值；8.計算信號的小波能量譜，根據(jù)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(shù)，求得松動件的質(zhì)量估計值，然后對多個通道中的松動件質(zhì)量估計值求平均，得到最終的松動件質(zhì)量結(jié)果。本發(fā)明具有質(zhì)量估計誤差小、一致性好和抗干擾能力強的優(yōu)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(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(xué), 上海核工程研究設(shè)計院