專利名稱：基于小波變換和希爾伯特變換的核電站松動部件定位方法
技術領域：
本發明屬于核工程技術領域，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部件定位方法，用于估計核電站松動部件跌落位置。
背景技術：
核電站中 由于組件老化、構件疲勞而造成金屬部件的松動或脫落。以及在主系統施工、加料、維護期間因疏忽無意中遺留下的金屬部件，都會加大系統中其他部分的組件損傷和材料磨損，從而削弱反應堆系統運行的安全性能和穩定性能。此外，松動部件會增加控制桿的潛在干擾并增加主系統中放射性殘渣的積累量，對核電廠工作人員的安全也造成威脅。松動部件定位作為核電站松動部件監測系統的主要組成部分，準確的定位松動部件有利于在停堆檢修時快速找到松動部件，并進行相應的處理，盡量減少維修人員暴露在核輻射下的時間，保證維修人員的安全，是評價一回路系統內部件機械安全性和提高核反應堆安全性的可靠手段。現有的松動件定位方法相關文獻有:
[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計量的時差估計方法，利用高階統計量對高斯噪聲的不敏感性這一優點，以二階或更高階的相關函數來估計被噪聲污染的信號間的時間延遲。與傳統相關函數相比，則能夠去除高斯噪聲的影響，但當噪聲為有色時誤差還是較大。[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SPRT (Sequence Probability Ratio Test,貫序概率比校驗)的時差估計方法，先用噪聲的AR模型對信號進行白化，然后通過計算白化信號的SPRT來估算信號到達時差。[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差估計方法，通過小波去噪，即去除噪聲的影響，然后再估計時差。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的過零點作為信號到達時間，沒有考慮彎曲波的復雜傳播模式，所以在實際定位時當傳播距離 較遠時仍然存在較大誤差。[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): 360-370.一種松動件沖擊位置的估計方法，提出了一種基于信號包絡線的確定沖擊信號到達傳感器的起始時間的方法，但是現場實驗數據的分析結果很不理想。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有定位技術在實際應用中定位精度差、抗干擾能力弱以及計算速度慢等缺陷，提出了一種基于小波變換和希爾伯特變換的核電站松動部件定位方法，該方法抗干擾能力強，定位精度高、可通過計算機實現自動快速定位。本發明解決其技 術問題所采用的技術方案包括以下步驟:
步驟(I)網格劃分
根據定位精度要求，在被撞擊物上劃分網格，定位精度要求越高，網格劃分越小；網格長寬為揪乂h ,然后對劃分好的網格編號。步驟⑵標定信號采集
通過數據采集卡、電荷放大器和加速度傳感器來實現標定信號的采集，將三個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后，經電荷放大器進入數
據采集卡；每個通道的標定信號口(纟)包括力錘敲擊信號和本底噪聲；
所述的力錘敲擊信號為力錘敲擊不同網格內不同點所得的信號；
步驟(3)標定信號Cft)的連續小波變換
對獲取的標定信號C(A)判斷幅值，以最大幅值前0.03s作為開始端，取連續0.3s長信
號數據4 )，然后對片4)進行連續小波變換，獲得處理后信號Jft)。連續小波變換的尺度分別取 2、8、14、20。步驟⑷計算到達時間
對步驟(3)中處理得到的信號Jft)用希爾伯特變換法進行分析，確定信號Xft)的起
振點時刻，第一通道、第二通道、第三通道的起振點時刻分別為$、'Γ2、％ ■
步驟(5)建立定位數據庫
根據步驟(4)中得到的不同通道的起振點時刻I；、？；、!；，計算第二通道、第三通道與第一通道的到達時間差'4、？^ ;計算得出同一網格內不同敲擊點的多次敲擊結果的時間
差平均值巧、^為；然后以網格編號，時間差平均值&和^為查詢表的屬性，建立定位
查詢表grid_tbl。步驟(6)現場數據采集
通過數據采集卡、電荷放大器和加速度傳感器來實現現場數據信號采集。現場數據信號鞏O包括松動件跌落時的沖擊信號和環境背景噪聲。步驟(7)現場數據信號5 )的傅里葉變換
對獲取的現場數據信號5 )判斷幅值，以最大幅值前0.03s作為開始端，取0.3s長信號數據,并對進行傅里葉變換；根據信號頻譜圖確定的主頻率/ ,然后根據公式
權利要求
1.基于小波變換和希爾伯特變換的核電站松動部件定位方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟(I)網格劃分 根據定位精度要求，在被撞擊物上劃分網格，定位精度要求越高，網格劃分越小；網格長寬為賴>:.h ,然后對劃分好的網格編號； 步驟(2)標定信號采集 通過數據采集卡、電荷放大器和加速度傳感器來實現標定信號的采集，將三個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后，經電荷放大器進入數據采集卡；每個通道的標定信號0(纟)包括力錘敲擊信號和本底噪聲； 所述的力錘敲擊信號為力錘敲擊不同網格內不同點所得的信號； 步驟(3)標定信號Cft)的連續小波變換 對獲取的標定信號C(4)判斷幅值，以最大幅值前0.03s作為開始端，取連續0.3s長信號數據,然 后對4 )進行連續小波變換，獲得處理后信號_>電)，連續小波變換的尺度分別取 2、8、14、20 ； 步驟(4)計算到達時間 對步驟(3)中處理得到的信號7 )用希爾伯特變換法進行分析，確定信號>電)的起振點時刻，第一通道、第二通道、第三通道的起振點時刻分別為、％ ； 步驟(5)建立定位數據庫 根據步驟(4)中得到的不同通道的起振點時刻' 1、Γ2、'Γ3，計算第二通道、第三通道與第一通道的到達時間;計算得出同一網格內不同敲擊點的多次敲擊結果的時間差平均值^為；然后以網格編號，時間差平均值€和^為查詢表的屬性，建立定位查詢表grid_tbl ； 步驟(6)現場數據采集 通過數據采集卡、電荷放大器和加速度傳感器來實現現場數據信號采集，現場數據信號m包括松動件跌落時的沖擊信號和環境背景噪聲； 步驟(7)現場數據信號鞏4)的傅里葉變換對獲取的現場數據信號5 )判斷幅值，以最大幅值前0.03s作為開始端，取0.3s長信號數據7( ),并對進行傅里葉變換；根據信號頻譜圖確定5( )的主頻率/ ,然后根據公式:
全文摘要
本發明涉及一種基于小波變換和希爾伯特變換的核電站松動部件定位方法。本發明包括如下步驟步驟(1)網格劃分，對劃分好的網格編號；步驟(2)采集標定信號采集；步驟(3)標定信號的連續小波變換；步驟(4)計算到達時間；步驟(5)建立定位數據庫；步驟(6)采集現場數據；步驟(7)現場數據信號的傅里葉變換；步驟(8)對進行連續小波變換；步驟(9)希爾伯特變換；步驟(10)查表定位。本發明具有實時性好、定位精度高、抗干擾能力強及計算快速方便的優點。
文檔編號G01M7/08GK103137225SQ20131003141
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