基于支持向量机的核探测器电路故障诊断方法研究
发布时间：2021-03-19 20:38
核数据的获取和处理包括探测器将核粒子能量通过模拟放大器转换成与之对应的脉冲幅度;再由模拟-数字转换器（ADC）或时间-数字变换器（TDC）将探测器给出的脉冲幅度（或时间间隔）变换成离散的核信息数据。本文根据其离散数据提取特征值并进行模式识别,尝试基于支持向量机的模拟电路故障定位,并通过软件仿真对此方法进行检验。通过具体成形放大模拟电路仿真实验,验证了支持向量机对模拟电路故障定位的有效性。
【文章来源】：原子能科学技术. 2015,49(09)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１故障诊断流程图Ｆｉｇ．１Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓ
测电路故障诊断的支持向量机模型；最后，将待诊断的故障样本输入到建立好的支持向量机模型对其进行诊断，从而确定故障［９］。２仿核脉冲信号产生核脉冲信号是一系列具有特定形状的随机信号［１０］，根据其核探测器类型的不同而不同。其中，闪烁体探测器光电倍增管输出信号可近似由双指数函数表示。本文采用ＭＡＴＬＡＢ产生仿核脉冲波形数据作为电路的激励信号，仿核脉冲信号波形如图２所示，以此开展在线探测器智能故障诊断方法的研究。图２仿核脉冲波形Ｆｉｇ．２Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｎｕｃｌｅａｒｐｕｌｓｅｓｈａｐｅ其信号幅度归一化形式为：ｖ０（ｔ）＝ｋ１ｅ－ｔ／τｃ－ｋ２ｅ－ｔ／τ１（６）式中：τ１和τｃ分别为双指数形信号的快、慢时间常数，其上升时间τｒ和衰减时间τｆ是由τ１和τｃ共同决定的；ｋ１和ｋ２为系数因子。核信号的统计特性可由下列各式表征。１）基于核事件计数率的相邻两事件发生的时间间隔服从泊松分布，描述为：Ｐ（Ｎ）＝（ＭＮ／Ｎ！）ｅ－Ｍ（７）式中：Ｐ为核事件发生并引起探测器计数的概率；Ｍ为计数的数学期望；Ｎ为计数。时间间隔为ｔ的脉冲发生的概率ｄＰ（ｔ）可表示为：ｄＰ（ｔ）＝Ｐ０（ｔ）Ｐ１（ｄｔ）＝Ｍｅ－Ｍｔｄｔ（８）式中，Ｐ０（ｔ）、Ｐ１（ｄｔ）为ｔ时间间隔前、后１个核事件发生的概率。２）探测器实际输出脉冲幅度的高斯分布为：Ｐ（Ｖ）＝１槡２πσＤｅ－（Ｖ－珚Ｖ）２／２
上的噪声由δ噪声和阶跃噪声（ａ噪声和ｂ噪声）两部分组成，其频率特性为：Ｓ（ω）＝ａ２＋ｂ２／ω２＝ａ２（１＋１／ω２τ２ｃ）（１０）式中，ａ噪声和ｂ噪声的幅度分别按（０，σａ）和（０，σｂ）呈高斯分布。３核探测器模拟电路故障诊断模拟电路的故障诊断是针对硬故障和软故障两类故障。而在线故障检测主要是针对软故障的检测，为验证所提方法有效，进行相关电路故障诊断实验。实验中使用一闪烁体探测器放大成形电路，图３为其实验电路原理图。电路的可接触节点仅输出端１个。电路中每个无源器件的标称值为Ｒ１＝６．８ｋΩ、Ｒ２＝３ｋΩ、Ｒ３＝３ｋΩ、Ｒ４＝５．１ｋΩ、Ｒ５＝２．２ｋΩ、Ｒ６＝２．２ｋΩ、Ｒ７＝５．１ｋΩ、Ｃ１＝０．０１μＦ、Ｃ２＝４．７ｐＦ、Ｃ３＝０．１μＦ，设电容电阻具有５％的容差。图３实验电路原理图Ｆｉｇ．３Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｉｒｃｕｉｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｄｉａｇｒａｍ１６９２原子能科学技术第４９卷
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于支持向量机属性约简集成的模拟电路故障诊断[J]. 马超,陈西宏,徐宇亮,姚懿玲. 仪器仪表学报. 2011(03)
[2]核电站传感器老化管理技术初探[J]. 方华松,金心明,李建文,涂丰盛. 仪表技术与传感器. 2009(S1)
[3]基于伪随机信号的模拟电路软故障定位方法[J]. 李纪敏,尚朝轩,孟宪国,傅勇鹏. 半导体技术. 2009(01)
[4]基于支持向量机的电力电子电路故障诊断技术[J]. 胡清,王荣杰,詹宜巨. 中国电机工程学报. 2008(12)
[5]模拟电路故障诊断的发展现状与展望[J]. 黄洁,何怡刚. 微电子学. 2004(01)
[6]核设施的设备老化控制研究策略[J]. 孙忠智. 核科学与工程. 2000(04)
博士论文
[1]基于支持向量机的模拟电路故障诊断方法研究[D]. 孙永奎.电子科技大学 2009
本文编号：3090191
【文章来源】：原子能科学技术. 2015,49(09)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１故障诊断流程图Ｆｉｇ．１Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓ
测电路故障诊断的支持向量机模型；最后，将待诊断的故障样本输入到建立好的支持向量机模型对其进行诊断，从而确定故障［９］。２仿核脉冲信号产生核脉冲信号是一系列具有特定形状的随机信号［１０］，根据其核探测器类型的不同而不同。其中，闪烁体探测器光电倍增管输出信号可近似由双指数函数表示。本文采用ＭＡＴＬＡＢ产生仿核脉冲波形数据作为电路的激励信号，仿核脉冲信号波形如图２所示，以此开展在线探测器智能故障诊断方法的研究。图２仿核脉冲波形Ｆｉｇ．２Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｎｕｃｌｅａｒｐｕｌｓｅｓｈａｐｅ其信号幅度归一化形式为：ｖ０（ｔ）＝ｋ１ｅ－ｔ／τｃ－ｋ２ｅ－ｔ／τ１（６）式中：τ１和τｃ分别为双指数形信号的快、慢时间常数，其上升时间τｒ和衰减时间τｆ是由τ１和τｃ共同决定的；ｋ１和ｋ２为系数因子。核信号的统计特性可由下列各式表征。１）基于核事件计数率的相邻两事件发生的时间间隔服从泊松分布，描述为：Ｐ（Ｎ）＝（ＭＮ／Ｎ！）ｅ－Ｍ（７）式中：Ｐ为核事件发生并引起探测器计数的概率；Ｍ为计数的数学期望；Ｎ为计数。时间间隔为ｔ的脉冲发生的概率ｄＰ（ｔ）可表示为：ｄＰ（ｔ）＝Ｐ０（ｔ）Ｐ１（ｄｔ）＝Ｍｅ－Ｍｔｄｔ（８）式中，Ｐ０（ｔ）、Ｐ１（ｄｔ）为ｔ时间间隔前、后１个核事件发生的概率。２）探测器实际输出脉冲幅度的高斯分布为：Ｐ（Ｖ）＝１槡２πσＤｅ－（Ｖ－珚Ｖ）２／２
上的噪声由δ噪声和阶跃噪声（ａ噪声和ｂ噪声）两部分组成，其频率特性为：Ｓ（ω）＝ａ２＋ｂ２／ω２＝ａ２（１＋１／ω２τ２ｃ）（１０）式中，ａ噪声和ｂ噪声的幅度分别按（０，σａ）和（０，σｂ）呈高斯分布。３核探测器模拟电路故障诊断模拟电路的故障诊断是针对硬故障和软故障两类故障。而在线故障检测主要是针对软故障的检测，为验证所提方法有效，进行相关电路故障诊断实验。实验中使用一闪烁体探测器放大成形电路，图３为其实验电路原理图。电路的可接触节点仅输出端１个。电路中每个无源器件的标称值为Ｒ１＝６．８ｋΩ、Ｒ２＝３ｋΩ、Ｒ３＝３ｋΩ、Ｒ４＝５．１ｋΩ、Ｒ５＝２．２ｋΩ、Ｒ６＝２．２ｋΩ、Ｒ７＝５．１ｋΩ、Ｃ１＝０．０１μＦ、Ｃ２＝４．７ｐＦ、Ｃ３＝０．１μＦ，设电容电阻具有５％的容差。图３实验电路原理图Ｆｉｇ．３Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｉｒｃｕｉｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅｄｉａｇｒａｍ１６９２原子能科学技术第４９卷
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于支持向量机属性约简集成的模拟电路故障诊断[J]. 马超,陈西宏,徐宇亮,姚懿玲. 仪器仪表学报. 2011(03)
[2]核电站传感器老化管理技术初探[J]. 方华松,金心明,李建文,涂丰盛. 仪表技术与传感器. 2009(S1)
[3]基于伪随机信号的模拟电路软故障定位方法[J]. 李纪敏,尚朝轩,孟宪国,傅勇鹏. 半导体技术. 2009(01)
[4]基于支持向量机的电力电子电路故障诊断技术[J]. 胡清,王荣杰,詹宜巨. 中国电机工程学报. 2008(12)
[5]模拟电路故障诊断的发展现状与展望[J]. 黄洁,何怡刚. 微电子学. 2004(01)
[6]核设施的设备老化控制研究策略[J]. 孙忠智. 核科学与工程. 2000(04)
博士论文
[1]基于支持向量机的模拟电路故障诊断方法研究[D]. 孙永奎.电子科技大学 2009
本文编号：3090191
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