[發(fā)明專利]一種基于能量比值計算的鈉中氣泡探測信號處理方法

有效

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• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN109974944B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設計）人: 徐科軍;許偉;于新龍;閆小雪;吳建平;熊偉
• 申請（專利權）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: G01M3/10
• 分類號: G01M3/10
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業(yè)) 34114
• 代理人: 彭超

1.一種基于能量比值計算的鈉中氣泡探測信號處理方法，用于檢測流動的液態(tài)金屬鈉中是否含有蒸汽發(fā)生器泄漏而產(chǎn)生的氫氣，其特征在于：針對一次儀表輸出信號的特點，提出基線的概念，并使用基線表征氣泡噪聲信號，則一次儀表輸出信號主要由流量信號和氣泡噪聲信號組成，其中，流量信號的頻率和幅值決定于流過一次儀表的鈉流量的大小，氣泡噪聲信號的幅值在鈉流量保持不變時與含氣量成正相關的關系；因此，提出計算一次儀表輸出信號中流量信號的能量作為分子，計算一次儀表輸出信號的能量作為分母，計算分子與分母的比值得到一次儀表輸出信號的能量比值；所謂信號的能量等于信號幅值的平方和；可見，在鈉流量保持不變時，一次儀表輸出信號中流量信號的能量大小是保持不變的，而一次儀表輸出信號的能量大小卻隨著鈉流量中含氣量的增加而增大，因此，可以通過一次儀表輸出信號的能量比值反映鈉流量中是否含有氣泡，實現(xiàn)判斷蒸汽發(fā)生器是否發(fā)生泄漏的目的；通過引入比值的信號處理方法可以抵消磁場強度變化對信號幅值的影響，從而克服磁鋼因受溫度、輻照等影響而出現(xiàn)磁場強度發(fā)生變化的情況；

由一次儀表輸出信號的上包絡線和下包絡線的平均值求得到一次儀表輸出信號的基線；當液態(tài)金屬鈉中不含氣泡時，一次儀表輸出信號的基線變化比較平緩，波動范圍比較小，而當液態(tài)金屬鈉中含有氣泡時，一次儀表輸出信號的基線變化比較劇烈，導致波動范圍變大；基線的幅值和波動范圍均與液態(tài)金屬鈉中含氣量成正相關的關系，因此，使用基線表征氣泡噪聲信號。

2.如權利要求1所述的一種基于能量比值計算的鈉中氣泡探測信號處理方法，其特征在于：在DSP上實現(xiàn)時，為了保證計算包絡線時，計算結果不受邊緣效應的影響，在DSP上實現(xiàn)時，每次選取3s的數(shù)據(jù)用于計算上包絡線和下包絡線，而計算能量比值時僅使用3s數(shù)據(jù)中間的2s數(shù)據(jù)；具體執(zhí)行過程如下所示：

(1)判斷A/D采集數(shù)據(jù)長度是否達到3s；當長度等于3s，計算數(shù)據(jù)的基線，即得到氣泡噪聲信號；

(2)取3s數(shù)據(jù)中間的2s數(shù)據(jù)計算能量比值；

(3)判斷計算出的能量比值個數(shù)是否達到20個；若沒有達到20個，則查看A/D是否采集了新的0.5s的數(shù)據(jù)；若是，則對上一次計算所用的0.5s數(shù)據(jù)進行滑動更新，即取上一次3s數(shù)據(jù)中的后2.5s數(shù)據(jù)和新的0.5s數(shù)據(jù)重新組成3s數(shù)據(jù)，計算能量比值，否則，等待A/D采集新的數(shù)據(jù)；若能量比值的個數(shù)達到了20個，對20個能量比值進行滑動平均濾波，具體做法是：對20個能量比值進行排序，選取中間的8個結果進行平均，作為最終的結果輸出；

(4)判斷輸出的結果是否小于設定的閾值，若是，說明蒸汽發(fā)生器發(fā)生了泄漏，立即發(fā)出報警信號；否則，查看A/D是否采集了新的0.5s的數(shù)據(jù)；

(5)若數(shù)據(jù)采集完成，對上一次計算所用的3s數(shù)據(jù)進行滑動更新，并選取最新計算得到的20個能量比值進行滑動平均濾波，并輸出結果，執(zhí)行(4)；否則，等待A/D采集新的數(shù)據(jù)。