[發明專利]基于仿真數據庫的壓力容器LPMS質量估計方法

有效

• 申請號: 201510363722.8
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN105045965B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 林京;曾亮;華佳東;高飛;羅志;黃利平
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.基于仿真數據庫的壓力容器LPMS質量估計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)，仿真數據庫建立：

1.1)在鋼板上任意位置安裝一個第一壓電式加速度傳感器；

1.2)用不同質量的鋼球從不同高度墜落敲擊鋼板，通過第一壓電式加速度傳感器采集沖擊信號，記為s_m,h(t)，其中m代表鋼球質量，h代表墜落高度；

1.3)對沖擊信號s_m,h(t)進行傅里葉變換得到頻譜，記為S_m,h(f)，計算公式為：

1.4)為了消除高頻部分的冗余信息，選取截止頻率f_max，使頻譜80％以上的能量分布在頻段[0,f_max]中，截止頻率f_max設定在15kHz到20kHz之間；

1.5)對有效頻段頻譜，S_m,h(f)f≤f_max，進行n階多項式曲線擬合，記為

階次n反映擬合特性，n越大擬合曲線越能反映頻譜的細節信息，反之，n越小擬合曲線越能反映頻譜的整體信息，階次n設定在6到10之間；

1.6)將步驟1.5)所得的所有信號作為樣本組成質量估計仿真數據庫；

步驟2)，質量標定：

2.1)在核電站反應堆壓力容器上任意位置安裝一個第二壓電式加速度傳感器，用3～5個不同質量的鋼球從同一高度墜落敲擊壓力容器壁，通過第二壓電式加速度傳感器采集沖擊信號，根據步驟1.3)、1.4)、1.5)處理信號，得到標定信號，相比仿真數據庫樣本而言，標定信號向低頻偏移，

2.2)基于仿真數據庫的標定信號質量估計，通過互相關函數實現：

ρ代表兩組信號的相關系數，數學表達上是兩組信號的協方差和兩組信號標準差之積的比值，其大小反映了兩組信號的相似程度，具體數值為0至1，式中協方差與標準差的具體公式如下：

根據上述公式求出標定信號與仿真數據庫樣本的匹配程度；

假設仿真數據庫包含a×b×c組樣本，其中a代表鋼球質量種類數，b代表墜落高度種類數，c代表同一質量同一墜落高度試驗重復次數，每組樣本依次代入公式(2)，共進行了a×b×c次相關性計算，選取最大的a×c個相關系數，記為ρ₁,ρ₂,ρ₃...ρ_a×c，對應樣本的質量分別為m₁,m₂,m₃...m_a×c，那么，質量估計結果為：

3～5組標定信號對應的估計質量記為meva₁，meva₂…meva_n，n＝3～5，對應的真實質量記為mrea₁，mrea₂…mrea_n，如步驟2.1)所述，標定信號相對仿真數據庫樣本的頻率分布偏移導致質量估計產生誤差，低頻偏移會導致質量估計偏大，需要進行系數修正；

2.3)系數修正以提高質量估計準確率，通過最優化問題求解實現：

上述公式表示最優系數α使3～5組標定實驗的質量估計誤差絕對值之和達到最小；

步驟3)，現場質量估計：

在核電站反應堆壓力容器上任意位置安裝三個第三壓電式加速度傳感器進行實時監測，當松動件墜落，第三壓電式加速度傳感器采集沖擊信號，根據步驟1.3)、1.4)、1.5)、2.1)得到基于仿真數據庫的質量估計值，然后根據步驟2.3)得到修正系數，修正結果記為mres，

mres＝α×meva (7)

由于采用了三個第三壓電式加速度傳感器，得到三個質量估計結果，分別記為mres₁，mres₂和mres₃，剔除偏離平均值最大的結果，其編號為

剩余兩者的平均值作為最終的質量估計結果。

2.根據權利要求1所述的基于仿真數據庫的壓力容器LPMS質量估計方法，其特征在于：所述的步驟2.1)中碰撞的鋼板和壓力容器壁的幾何形狀影響沖擊信號的頻率分布，碰撞的鋼板和壓力容器壁曲率半徑越小，沖擊信號中心頻率越低，鋼板等價為半徑無限大的球面，而壓力容器近似為球面的一部分，因此，相比仿真數據庫樣本而言，標定信號向低頻偏移。