专利名称：基于小波变换和希尔伯特变换的核电站松动部件定位方法
技术领域：
本发明属于核工程技术领域，尤其涉及一种基于小波变换和希尔伯特变换的核电站松动部件定位方法，用于估计核电站松动部件跌落位置。
背景技术：
核电站中 由于组件老化、构件疲劳而造成金属部件的松动或脱落。以及在主系统施工、加料、维护期间因疏忽无意中遗留下的金属部件，都会加大系统中其他部分的组件损伤和材料磨损，从而削弱反应堆系统运行的安全性能和稳定性能。此外，松动部件会增加控制杆的潜在干扰并增加主系统中放射性残渣的积累量，对核电厂工作人员的安全也造成威胁。松动部件定位作为核电站松动部件监测系统的主要组成部分，准确的定位松动部件有利于在停堆检修时快速找到松动部件，并进行相应的处理，尽量减少维修人员暴露在核辐射下的时间，保证维修人员的安全，是评价一回路系统内部件机械安全性和提高核反应堆安全性的可靠手段。现有的松动件定位方法相关文献有:
[I] J.F.Doyle, An experimental method for determining the location andtime of initiation of an unknown dispersing pulse[J], Experimental Mechanics,1987， 27: 229-233.一种基于高阶统计量的时差估计方法，利用高阶统计量对高斯噪声的不敏感性这一优点，以二阶或更高阶的相关函数来估计被噪声污染的信号间的时间延迟。与传统相关函数相比，则能够去除高斯噪声的影响，但当噪声为有色时误差还是较大。[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):243-251.一种基于信号SPRT (Sequence Probability Ratio Test,贯序概率比校验)的时差估计方法，先用噪声的AR模型对信号进行白化，然后通过计算白化信号的SPRT来估算信号到达时差。[3] S.Figedy, G..0ksa, Modern methods of signal processing in the loosepart monitoring system[J], Progress in Nuclear Energy, 2005, 46 (3-4):253-267.一种基于小波去噪的时差估计方法，通过小波去噪，即去除噪声的影响，然后再估计时差。该方法由于去除了噪声的影响，所以在低信噪比的情况下仍然有较好的估算效果，但是由于该方法还是以信号的过零点作为信号到达时间，没有考虑弯曲波的复杂传播模式，所以在实际定位时当传播距离 较远时仍然存在较大误差。[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): 360-370.一种松动件冲击位置的估计方法，提出了一种基于信号包络线的确定冲击信号到达传感器的起始时间的方法，但是现场实验数据的分析结果很不理想。

发明内容
本发明的目的是为了克服现有定位技术在实际应用中定位精度差、抗干扰能力弱以及计算速度慢等缺陷，提出了一种基于小波变换和希尔伯特变换的核电站松动部件定位方法，该方法抗干扰能力强，定位精度高、可通过计算机实现自动快速定位。本发明解决其技 术问题所采用的技术方案包括以下步骤:
步骤(I)网格划分
根据定位精度要求，在被撞击物上划分网格，定位精度要求越高，网格划分越小；网格长宽为揪乂h ,然后对划分好的网格编号。步骤⑵标定信号采集
通过数据采集卡、电荷放大器和加速度传感器来实现标定信号的采集，将三个加速度传感器安装在被撞击物上，其中加速度传感器采集力锤敲击信号后，经电荷放大器进入数
据采集卡；每个通道的标定信号口(纟)包括力锤敲击信号和本底噪声；
所述的力锤敲击信号为力锤敲击不同网格内不同点所得的信号；
步骤(3)标定信号Cft)的连续小波变换
对获取的标定信号C(A)判断幅值，以最大幅值前0.03s作为开始端，取连续0.3s长信
号数据4 )，然后对片4)进行连续小波变换，获得处理后信号Jft)。连续小波变换的尺度分别取 2、8、14、20。步骤⑷计算到达时间
对步骤(3)中处理得到的信号Jft)用希尔伯特变换法进行分析，确定信号Xft)的起
振点时刻，第一通道、第二通道、第三通道的起振点时刻分别为$、'Γ2、％ ■
步骤(5)建立定位数据库
根据步骤(4)中得到的不同通道的起振点时刻I；、？；、!；，计算第二通道、第三通道与第一通道的到达时间差'4、？^ ;计算得出同一网格内不同敲击点的多次敲击结果的时间
差平均值巧、^为；然后以网格编号，时间差平均值&和^为查询表的属性，建立定位
查询表grid_tbl。步骤(6)现场数据采集
通过数据采集卡、电荷放大器和加速度传感器来实现现场数据信号采集。现场数据信号巩O包括松动件跌落时的冲击信号和环境背景噪声。步骤(7)现场数据信号5 )的傅里叶变换
对获取的现场数据信号5 )判断幅值，以最大幅值前0.03s作为开始端，取0.3s长信号数据,并对进行傅里叶变换；根据信号频谱图确定的主频率/ ,然后根据公式
权利要求
1.基于小波变换和希尔伯特变换的核电站松动部件定位方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤(I)网格划分 根据定位精度要求，在被撞击物上划分网格，定位精度要求越高，网格划分越小；网格长宽为賴>:.h ,然后对划分好的网格编号； 步骤(2)标定信号采集 通过数据采集卡、电荷放大器和加速度传感器来实现标定信号的采集，将三个加速度传感器安装在被撞击物上，其中加速度传感器采集力锤敲击信号后，经电荷放大器进入数据采集卡；每个通道的标定信号0(纟)包括力锤敲击信号和本底噪声； 所述的力锤敲击信号为力锤敲击不同网格内不同点所得的信号； 步骤(3)标定信号Cft)的连续小波变换 对获取的标定信号C(4)判断幅值，以最大幅值前0.03s作为开始端，取连续0.3s长信号数据,然 后对4 )进行连续小波变换，获得处理后信号_>电)，连续小波变换的尺度分别取 2、8、14、20 ； 步骤(4)计算到达时间 对步骤(3)中处理得到的信号7 )用希尔伯特变换法进行分析，确定信号>电)的起振点时刻，第一通道、第二通道、第三通道的起振点时刻分别为、％ ； 步骤(5)建立定位数据库 根据步骤(4)中得到的不同通道的起振点时刻' 1、Γ2、'Γ3，计算第二通道、第三通道与第一通道的到达时间;计算得出同一网格内不同敲击点的多次敲击结果的时间差平均值^为；然后以网格编号，时间差平均值€和^为查询表的属性，建立定位查询表grid_tbl ； 步骤(6)现场数据采集 通过数据采集卡、电荷放大器和加速度传感器来实现现场数据信号采集，现场数据信号m包括松动件跌落时的冲击信号和环境背景噪声； 步骤(7)现场数据信号巩4)的傅里叶变换对获取的现场数据信号5 )判断幅值，以最大幅值前0.03s作为开始端，取0.3s长信号数据7( ),并对进行傅里叶变换；根据信号频谱图确定5( )的主频率/ ,然后根据公式:
全文摘要
本发明涉及一种基于小波变换和希尔伯特变换的核电站松动部件定位方法。本发明包括如下步骤步骤(1)网格划分，对划分好的网格编号；步骤(2)采集标定信号采集；步骤(3)标定信号的连续小波变换；步骤(4)计算到达时间；步骤(5)建立定位数据库；步骤(6)采集现场数据；步骤(7)现场数据信号的傅里叶变换；步骤(8)对进行连续小波变换；步骤(9)希尔伯特变换；步骤(10)查表定位。本发明具有实时性好、定位精度高、抗干扰能力强及计算快速方便的优点。
文档编号G01M7/08GK103137225SQ20131003141
公开日2013年6月5日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者方力先, 季田田, 曾复, 张卫, 万鹏飞, 谢永诚, 王赤虎, 张海丰, 邓晶晶 申请人:杭州电子科技大学, 上海核工程研究设计院