[发明专利]基于椭球面近似最短路径的核电站松动件定位方法

权利要求书

1.基于椭球面近似最短路径的核电站松动件定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)测量压力容器的尺寸，得到椭球面的半长轴a、b和半短轴c，其中a＝b>c；

2)根据定位精度要求，在压力容器顶部和底部上划分网格，然后对划分好的网格编号1～N；

3)在被撞击物上按等边三角形布置安装3个加速度传感器，以获取松动件跌落时产生的撞击信号f(t)；

4)通过某一网格中心点P坐标、某一加速度传感器S坐标以及椭球中心O坐标，确定三者所在椭圆平面POS，计算椭圆平面POS的法线并计算与z轴的夹角θ；

5)计算椭圆POS的半短轴d，并计算椭圆POS半短轴顶点D的坐标；

6)计算向量OP与向量OD的夹角和向量OS与向量OD的夹角

7)调用第二类椭圆积分对椭圆POS的弧长l_PS进行积分运算，弧长l_PS即为P到S的近似曲面距离；

8)计算网格中心点P到两两加速度传感器的传播路径长度差d_i,j；

9)通过数据采集卡同步采集各个加速度传感器接收到的撞击信号f(t)，撞击信号f(t)包括松动件跌落时的冲击信号s(t)和环境背景噪声n(t)；

10)采用8阶Butterworth滤波器将环境背景噪声n(t)滤除，得到消除了噪声干扰的冲击信号s(t)；

11)将冲击信号s(t)用希尔伯特变换进行分析，得到冲击信号s(t)的起振点时刻；由于无法获知冲击信号s(t)跌落的时刻，只能从3个加速度传感器的冲击信号s(t)中获得波传播的时间差，每两个通道之间的到达时间差为t_i,j；

12)根据网格中心点P到各加速度传感器的传播距离差d_i,j和各通道之间的到达时间差t_i,j计算每个网格中心点的名义传播速度v_i,j；

13)计算弯曲波在结构中传播的速度上下限v_max和v_min；

14)对所有网格中心点P的名义传播速度v_i,j进行数据筛选：判断名义传播速度v_i,j是否在弯曲波传播的速度区间[v_max,v_min]内，若网格中心点P的名义传播速度v_i,j均在速度区间[v_max,v_min]内，则计算该网格中心点P的速度的方差D(v)，否则给方差D(v)赋以一个大值10000；

15)搜索所有网格中心点P的方差D(v)中最小值，记录其中心点的坐标；

16)定位结果显示。

2.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于：所述的步骤4)中，根据公式(1)计算椭圆平面的法线

其中(x_n,y_n,z_n)为法线(x_P,y_P,z_P)为向量OP，(x_S,y_S,z_S)为向量OS；

根据公式(2)计算椭圆平面的法线与z轴的夹角θ：

3.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于：所述的步骤5)中，根据公式(3)计算椭圆的半短轴d：

根据公式(4)计算半短轴顶点D的坐标：

其中(x_D,y_D,z_D)为半短轴顶点D的坐标，α为待求角度，代表OD在xOy平面的投影OE与x轴的角度。

4.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于：所述的步骤6)中，根据公式(5)计算向量OP与向量OD的夹角和向量OS与向量OD的夹角

5.根据权利要求1所述的定位方法，其特征在于：所述的步骤7)中，根据公式(6)计算弧长l_PS：

其中φ₁,φ₂分别为P和S对应的极角。