[发明专利]核电站松动部件多目标三维动态跟踪方法

摘要

本发明公开了一种核电站松动部件多目标三维动态跟踪方法。本发明包括以下步骤：步骤(1)数据库的建立；步骤(2)三维虚拟建模；步骤(3)松动部件现场信号获取；步骤(4)松动部件定位；步骤(5)松动部件质量估计；步骤(6)动态跟踪显示。本发明通过加速度传感器周期地获取到松动部件的信号，对松动部件进行定位和质量估计后，利用三维可视化技术，实现动态跟踪松动部件，为专家诊断和故障维修提供依据。本发明抗噪能力强，定位精度高，质量估计误差小，并能同时跟踪多个松动部件目标。

主权项

1.核电站松动部件多目标三维动态跟踪方法，其特征在于包括以下步骤：步骤(1)数据库的建立；1‑1.由于松动部件主要发生在压力容器顶部或底部，在采集数据之前，根据反应堆压力容器顶部和底部的曲面划分多个均等的网格小分块，并对网格分块进行编号，然后在压力容器顶部和底部各安装三个呈等边三角形分布的加速度传感器；1‑2.通过数据采集卡、电荷放大器和加速度传感器获取力锤敲击压力容器某一固定点的冲击信号C(ti)，用于测定传播速度；具体的：加速度传感器获取力锤敲击信号后，经电荷放大器进入数据采集卡；对冲击信号C(ti)进行基于小波变换的希尔伯特变换，得到冲击信号C(ti)到达某个加速度传感器的传播时间t，测量固定点到该加速度传感器的弧长为L，弧长除以传播时间，得到传播速度V；1‑3.测量各网格分块中心点到三个加速度传感器的弧长S_i，然后将弧长S_i除以传播速度V，得到敲击点到每个加速度传感器的时间T_i，然后获取任意一个加速度传感器与另两个加速度传感器时间差然后以网格编号，时间差和为查询表的属性，建立定位数据库；其中i＝1,2,3；Ti＝Si/V；步骤(2)三维虚拟建模；根据核反应堆一回路系统中设备的实际图纸，利用三维建模软件建立核反应堆一回路系统中各个子模块的3D模型，并利用纹理贴图技术、特征简化技术和模型轻量化技术减小文件、提高系统的运算速度；该3D模型能够透视和旋转，从不同角度观察内部部件；步骤(3)松动部件现场信号获取；通过数据采集卡、电荷放大器和加速度传感器来实现现场信号x(ti)的采集，现场信号x(ti)包括松动件跌落时的冲击信号和环境背景噪声；步骤(4)松动部件定位；4‑1.对现场信号x(ti)进行频域分析确定信号主频率fm，用连续小波变换计算得到尺度因子a；选数值2、8、14、20中最接近尺度因子a的数值作为最终连续小波变换尺度对现场信号x(ti)进行处理，然后通过Hilbert包络线法求得信号的到达时间差t21、t31；4‑2.将t21、t31与数据库中对应尺度下的定位查询表中的时间差作比较，时间差距离最小值所对应的网格即为定位网格；时间差距离的计算公式为：式中：i为网格编号；n为网格划分总数；dn×1的最小值所对应的i即为定位网格；步骤(5)松动部件质量估计5‑1.对现场信号x(ti)最大幅值出现前0.03s开始，取0.3s长信号数据g(ti)，对信号数据g(ti)进行连续小波变换处理得到信号m(ti)后，计算信号m(ti)的小波能量谱，根据小波能量谱图找出该图尺度峰值xa；5‑2.将尺度峰值xa带入已经建立好的尺度峰值函数F(xa)，求得松动部件的质量估计值y，然后对多个通道中的松动部件质量估计值求平均，得到最终的松动部件质量；步骤(6)动态跟踪显示；松动部件监测系统以时间T为周期，周期地采集核电站一回路中的松动部件的现场信号；在Ti时刻采集松动部件的现场信号，其中i＝0,1,2,3……；根据步骤(4)定位该松动部件的位置，根据步骤(5)估计该松动部件的质量，同时在压力容器曲面的定位位置处显示该松动部件；在Ti+1时刻，再次采集松动部件的现场信号，其中Ti+1＝Ti+T，i＝0,1,2,3……；根据步骤(4)定位该松动部件的位置，根据步骤(5)估计该松动部件的质量，若该质量与先前任意周期内松动部件质量估计值不同，则为新增定位目标，同时在压力容器曲面的定位位置处显示此新增松动部件；若该质量与先前任意周期内松动部件质量估计值相同，则在压力容器曲面的定位位置处显示该松动部件，并标记该定位目标的移动轨迹；如此周期循环，动态的构成松动部件跌落轨迹。