JPH08233975A - Device and method for detecting impact - Google Patents

Device and method for detecting impact

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JPH08233975A
JPH08233975A JP7040093A JP4009395A JPH08233975A JP H08233975 A JPH08233975 A JP H08233975A JP 7040093 A JP7040093 A JP 7040093A JP 4009395 A JP4009395 A JP 4009395A JP H08233975 A JPH08233975 A JP H08233975A
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waveform
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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

PURPOSE: To provide an impact detector which can detect impact signals in an object to be monitored with high precision. CONSTITUTION: After acceleration signals detected by acceleration detectors 1 are amplified to the level required for the analog signal processing through a preamplifier 2 and signal conditioners 3, they are outputted to a microprocessor 7 for signal processing operations by way of anti-aliasing filters 4 and analog-to-digital converters 5 and a single bus 6. In the microprocessor 7 for signal processing operations, filter processing is conducted for given time series data in the acceleration signals on the basis of two types of center frequencies, and then the two waveform data obtained are subjected to multiplication. Subsequently, it is judged whether the output level of the waveform data subjected to multiplication exceeds a prescribed trigger level and duration time or not, and then the data about detected impact are sent to a diagnosis computer 8 to process them for diagnoses.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、圧力容器や配管中に
発生または混入した金属性ルースパーツの検出や診断を
行なうルースパーツモニタ装置等に適用される衝撃検知
装置及び方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shock detecting device and method applied to a loose parts monitor device for detecting or diagnosing metallic loose parts generated or mixed in a pressure vessel or piping.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えば原子炉プラントにおいて使
用される原子炉の炉心を収容し、一次冷却系の中を循環
する気体または液体の一次冷却材を入れる圧力容器等の
中に、外れた部品や緩んだ部品等の金属性のルースパー
ツがあるか否かの検出には、ルースパーツモニタ装置が
用いられている。このルースパーツモニタ装置は、緩ん
だ部品の振動等によって発生する衝撃音を検出すること
等により、ルースパーツの有無を判断している。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a part which is detached from a pressure vessel or the like which houses a core of a nuclear reactor used in a nuclear reactor plant and which contains a primary coolant of a gas or a liquid circulating in a primary cooling system. A loose parts monitor device is used to detect whether or not there are loose metal parts such as loose parts. This loose parts monitor device determines the presence or absence of loose parts by detecting an impact sound generated by vibration of loose parts or the like.

【0003】従来における異常振動検出においては、特
開昭56−154630号公報に示す500Hz〜10
kHzの帯域幅を持つフィルタ及び0.07Hz〜40
Hzの帯域幅を持つフィルタの出力間の相関解析を行な
い、その結果を観測するという方法がある。これによ
り、ノイズの多い場合においても、異常振動を確実に検
出している。
In the conventional abnormal vibration detection, 500 Hz to 10 shown in JP-A-56-154630 is used.
filter with a bandwidth of kHz and 0.07 Hz to 40
There is a method of performing a correlation analysis between outputs of a filter having a bandwidth of Hz and observing the result. As a result, the abnormal vibration is reliably detected even when there is much noise.

【0004】また、特開昭60−183591号公報に
示す、信号のパワースペクトル密度の低周波領域の積分
値と高周波領域の積分値の比であるFR値を求める方法
がある。この方法は、求めたFR値を既知の質量対FR
値の相関図と比較することにより、金属性ルースパーツ
の質量推定を行なうものである。
Further, there is a method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-183591 for obtaining an FR value which is a ratio of an integrated value in a low frequency region and an integrated value in a high frequency region of a power spectrum density of a signal. In this method, the calculated FR value is calculated based on the known mass vs. FR.
The mass of the metallic loose parts is estimated by comparing with the correlation diagram of the values.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記した特開昭56−
154630号公報に示す異常振動検出の方法において
は、アナログ電子回路を用いて検出処理を行なってお
り、1チャンネルの信号に対して2台のバンドパスフィ
ルタと解析器が必要である。そして処理チャンネル数が
増えると、それに比例して物量が増加するため、一般に
10〜20チャンネルの信号を同時に処理する必要があ
るルースパーツモニタ装置においては、装置コストの増
大につながるという欠点を有している。また、上記アナ
ログ電子回路をディジタル回路に置き換えた場合におい
ても、バンドパスフィルタ処理と上記解析器で行なって
いる相関解析をソフトウェアで実施するためには多大な
計算量が必要になる。ルースパーツモニタ装置において
は、異常信号を連続して監視するためにリアルタイム処
理が不可欠であり、上記特開昭56−154630号公
報に示す例における回路を単にソフトウェアに置き換え
ただけでは、実用的なリアルタイム演算を行なうことが
困難である。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
In the abnormal vibration detection method disclosed in Japanese Patent No. 154630, detection processing is performed using an analog electronic circuit, and two bandpass filters and an analyzer are required for one channel signal. As the number of processing channels increases, the amount of material increases in proportion to the number of processing channels. Therefore, in a loose parts monitor device that generally needs to process signals of 10 to 20 channels at the same time, there is a drawback that the device cost increases. ing. Even if the analog electronic circuit is replaced with a digital circuit, a large amount of calculation is required to perform the bandpass filter processing and the correlation analysis performed by the analyzer with software. In the loose parts monitor device, real-time processing is indispensable for continuously monitoring an abnormal signal, and it is practical to simply replace the circuit in the example shown in Japanese Patent Laid-Open No. 56-154630 with software. It is difficult to perform real-time calculation.

【0006】また、第2の例は、既に検知した衝撃信号
を金属性ルースパーツの質量推定に用いる方法である。
従って、上記第2の例における方法を金属性ルースパー
ツの衝撃信号の検知に適用することは困難である。
The second example is a method of using the already detected impact signal for estimating the mass of the metallic loose parts.
Therefore, it is difficult to apply the method in the second example to the detection of the impact signal of the metallic loose parts.

【0007】また、上記ルースパーツモニタ装置によっ
て検出・計測される信号は、圧力容器における冷却水流
の流動振動や機器の振動等の暗振動成分、即ちバックグ
ラウンドノイズと、金属性ルースパーツの衝撃振動が重
畳したものである。このため、ルースパーツの発生や混
入を高精度で検出するためには、バックグラウンドノイ
ズ中の金属性ルースパーツによる衝撃信号を確実に検出
することが必要になってくる。即ち、上記衝撃信号の検
出が、ルースパーツモニタ装置における監視能力の向上
及び異常診断結果の信頼性確保のために不可欠である。
The signals detected / measured by the loose part monitoring device are dark vibration components such as flow vibration of the cooling water flow in the pressure vessel and vibration of the equipment, that is, background noise and impact vibration of the loose metal parts. Are superimposed. Therefore, in order to detect the generation and mixing of loose parts with high accuracy, it is necessary to reliably detect the impact signal due to the metallic loose parts in the background noise. That is, the detection of the impact signal is indispensable for improving the monitoring ability of the loose parts monitor device and ensuring the reliability of the abnormality diagnosis result.

【0008】この発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、金属性ルースパーツの衝撃振動により発生する衝撃
信号を高精度で明確に検出し、低コスト化を実現するこ
とが可能な衝撃検知装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an impact detection device capable of clearly detecting an impact signal generated by an impact vibration of a metallic loose part with high accuracy and realizing cost reduction. The purpose is to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明は、監視対象物
に対して与えられる衝撃によって発生する信号の雑音成
分の中から過渡的な信号を検出することにより、上記衝
撃を検知する衝撃検知装置において、上記監視対象物に
対して与えられる衝撃によって発生した信号における時
系列データのうち、任意の時点のデータを、異なる2つ
の中心周波数に基づいて共振型のディジタルフィルタ処
理を行なうフィルタ手段と、このフィルタ手段によって
得られた2つの出力波形を乗算処理する乗算手段と、こ
の乗算手段によって出力された積波形から、この積波形
に基づく包絡線波形を求める包絡線手段と、この手段に
より求められた包絡線波形に対して一定のトリガレベル
を与える手段と、この手段によって与えられたトリガレ
ベルと上記包絡線波形の出力レベルを比較する比較手段
と、この比較手段により上記包絡線の出力レベルがトリ
ガレベルを超えたと判定された際に、その状態が続く時
間をカウントする第1の計数手段と、この第1の計数手
段によってカウントされた時間が一定の持続時間を超え
たか否かを判定する判定手段と、この判定手段により、
上記第1の計数手段においてカウントされた時間が上記
一定の持続時間を超えたと判断された際に、衝撃検知情
報を出力する出力手段と、この手段から衝撃検知情報が
出力された後及び上記包絡線波形の出力レベルが上記一
定のトリガレベルを超えなかった際に、上記第1の計数
手段のカウント値を0に戻す初期化手段と、この初期化
手段によって上記カウント値が0にされた後、上記任意
の時点以降にカウントを進める第2の計数手段とを具備
したことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is an impact detection device for detecting an impact by detecting a transient signal from noise components of a signal generated by an impact applied to a monitored object. In the above, in the time-series data in the signal generated by the impact given to the monitored object, the data at an arbitrary time point is subjected to a resonance type digital filter process based on two different center frequencies, and a filter means. Multiplier means for multiplying the two output waveforms obtained by the filter means, envelope means for obtaining an envelope waveform based on the product waveform from the product waveform output by the multiplier means, and envelope means for obtaining the envelope waveform. Means for providing a constant trigger level for the envelope waveform, the trigger level provided by this means, and the envelope Comparing means for comparing the output levels of the shapes, first counting means for counting the duration of the state when the comparing means determines that the output level of the envelope exceeds the trigger level, and the first counting means. The determining unit that determines whether the time counted by the counting unit 1 exceeds a certain duration, and the determining unit,
Output means for outputting impact detection information when it is determined that the time counted by the first counting means exceeds the predetermined duration, and after the impact detection information is output from this means and the envelope. Initialization means for returning the count value of the first counting means to 0 when the output level of the line waveform does not exceed the constant trigger level, and after the count value has been set to 0 by this initialization means And a second counting means for advancing the counting after the arbitrary time point.

【0010】またこの発明は、監視対象物に対して与え
られる衝撃によって発生する信号の雑音成分の中から過
渡的な信号を検出することにより、上記衝撃を検知する
衝撃検知方法において、上記監視対象物に対して与えら
れる衝撃によって発生した信号における時系列データの
うち、任意の時点のデータを、異なる2つの中心周波数
に基づいて共振型のディジタルフィルタ処理を行ない、
得られた2つの出力波形を乗算処理し、出力された積波
形に基づく包絡線波形を求め、この包絡線波形の出力レ
ベルと一定のトリガレベルとを比較し、上記包絡線波形
の出力レベルが上記トリガレベルを超えた場合には、そ
の状態が続く時間を計数し、一定の持続時間を超えた際
に、衝撃検知情報の出力を行ない、上記任意の時点以降
にカウントを進めて上記した処理を繰り返すことを特徴
とする。
Further, the present invention provides a shock detecting method for detecting the shock by detecting a transient signal from noise components of a signal generated by a shock applied to the monitored object, Of the time-series data in the signal generated by the impact given to the object, the data at an arbitrary time point is subjected to resonance type digital filter processing based on two different center frequencies,
The obtained two output waveforms are multiplied to obtain an envelope waveform based on the output product waveform, the output level of this envelope waveform is compared with a constant trigger level, and the output level of the envelope waveform is When the trigger level is exceeded, the time during which the state continues is counted, and when the constant duration is exceeded, the shock detection information is output, and the above-mentioned processing is performed by proceeding the count after the arbitrary time point. Is characterized by repeating.

【0011】[0011]

【作用】監視対象物に対し、衝撃が与えられて発生した
信号における時系列データのうち、任意の時点のデータ
が、フィルタ手段によって2つの異なる中心周波数に基
づいてフィルタ処理される。次に、この処理によって出
力された2つの波形のデータが乗算手段により、乗算処
理されて積波形のデータが生成される。生成された積波
形のデータに対して包絡線手段によって包絡線検波処理
が行なわれる。これにより、上記積波形のデータに基づ
く包絡線波形のデータが生成されて比較手段に出力され
る。
In the time-series data of the signal generated when the object to be monitored is impacted, the data at an arbitrary time point is filtered by the filter means based on two different center frequencies. Next, the data of the two waveforms output by this processing is multiplied by the multiplication means to generate the data of the product waveform. Envelope detection processing is performed by the envelope means on the generated product waveform data. As a result, envelope waveform data based on the product waveform data is generated and output to the comparison means.

【0012】次に、トリガレベルを与える手段から一定
値のトリガレベルが比較手段に出力される。この比較手
段は、上記トリガレベルと包絡線波形のデータの出力レ
ベルとを比較する。これにより、上記出力レベルが、ト
リガレベルを超えた場合、その状態の持続時間を第1の
計数手段がカウントし、判定手段によって上記持続時間
が所定の時間を超えたか否かが判断される。上記持続時
間が所定の時間を超えた場合、出力手段は、衝撃検知情
報を外部に出力する。この衝撃検知情報が出力された
後、初期化手段によって上記第1の計数手段のカウント
値が0に戻される。次に、第2の計数手段により、上記
任意の時点以降にカウントが進められ、該当する時系列
データについて上記した処理が繰り返される。
Next, the means for giving the trigger level outputs the constant trigger level to the comparing means. The comparing means compares the trigger level with the output level of the envelope waveform data. Thus, when the output level exceeds the trigger level, the first counting means counts the duration of the state, and the determining means determines whether or not the duration exceeds the predetermined time. When the above duration exceeds a predetermined time, the output means outputs the shock detection information to the outside. After the impact detection information is output, the count value of the first counting means is returned to 0 by the initialization means. Next, the second counting means advances the counting after the arbitrary time point and repeats the above-described processing for the corresponding time series data.

【0013】上記のように、監視対象物に与えられる衝
撃によって発生する信号に対し、異なる2つの中心周波
数によってフィルタ処理を行ない、生成された2つの波
形のデータを乗算処理することにより、衝撃発生の瞬間
が原信号に比べて強調されるので、衝撃発生を高精度で
明確に検知できる。
As described above, a shock is generated by filtering the signal generated by the shock given to the monitored object with two different center frequencies and multiplying the generated two waveform data. Since the moment of is emphasized compared to the original signal, the impact occurrence can be clearly detected with high accuracy.

【0014】[0014]

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図1は、この発明の一実施例に係る衝撃検知
装置を備えたルースパーツモニタ装置の構成を示すブロ
ック図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a loose parts monitor device equipped with an impact detection device according to an embodiment of the present invention.

【0015】図1において、1は加速度検出器である。
この加速度検出器1は、例えば原子炉の炉心を収容する
圧力容器(図示せず)等において、外れた部品や、緩ん
だ部品等のルースパーツと上記圧力容器との衝突等によ
り発生し、この容器の外壁を伝搬する衝撃信号と、上記
圧力容器における冷却水流の流動振動等に起因するバッ
クグラウンドノイズが重なった信号、即ち加速度信号を
検出する。また、加速度検出器1はプリアンプ2に接続
される。このプリアンプ2において、上記加速度信号
は、長距離伝送が可能な電圧信号に変換される。この電
圧信号は、信号増幅回路、即ち、シグナルコンディショ
ナ3に送られてアナログ信号処理に必要なレベルまで増
幅される。
In FIG. 1, reference numeral 1 is an acceleration detector.
The acceleration detector 1 is generated, for example, in a pressure vessel (not shown) for accommodating the core of a nuclear reactor, etc., due to a collision between loose parts such as loose parts or loose parts and the pressure vessel. A signal in which the shock signal propagating through the outer wall of the container and the background noise resulting from the flow vibration of the cooling water flow in the pressure container are overlapped, that is, the acceleration signal is detected. Further, the acceleration detector 1 is connected to the preamplifier 2. In the preamplifier 2, the acceleration signal is converted into a voltage signal capable of long-distance transmission. This voltage signal is sent to a signal amplifier circuit, that is, the signal conditioner 3 and amplified to a level required for analog signal processing.

【0016】シグナルコンディショナ3において増幅さ
れた上記電圧信号は、アンチエリアシングフィルタ4に
入力されてエリアシング(周波数の折り重なり)現象の
除去処理が行なわれる。また、アンチエリアシングフィ
ルタ4を通過し、出力された信号(アナログ信号)は、
A/D変換器5に入力されてディジタルの時系列データ
に変換される。また、加速度検出器1は、上記圧力容器
に複数個取り付けられている。即ち、上記加速度検出器
1からA/D変換器5に至るまでの信号経路が複数設け
られている。つまり、図1に示すように複数のA/D変
換器5が、信号バス6を介して衝撃検知装置、つまりこ
の実施例では、同図に示す信号処理演算用マイクロプロ
セッサ7に接続される。
The voltage signal amplified by the signal conditioner 3 is input to the anti-aliasing filter 4 to remove the aliasing (frequency overlapping) phenomenon. In addition, the signal (analog signal) output after passing through the anti-aliasing filter 4 is
It is input to the A / D converter 5 and converted into digital time series data. A plurality of acceleration detectors 1 are attached to the pressure vessel. That is, a plurality of signal paths from the acceleration detector 1 to the A / D converter 5 are provided. That is, as shown in FIG. 1, a plurality of A / D converters 5 are connected via a signal bus 6 to an impact detection device, that is, in this embodiment, a signal processing arithmetic microprocessor 7 shown in FIG.

【0017】次に、信号処理演算用マイクロプロセッサ
7の機能について説明する。信号処理演算用マイクロプ
ロセッサ7は、A/D変換器5から出力されたディジタ
ルの時系列データにおけるk番目のデータxk に対し、
それぞれ異なる2種類の中心周波数に基づき、共振型の
ディジタルフィルタ処理を行ない、それぞれ得られた2
つの出力波形データuk とvk の乗算処理を行なう。ま
た、上記uk及びvk は、次の漸化式で与えられる。
Next, the function of the signal processing arithmetic microprocessor 7 will be described. The signal processing arithmetic microprocessor 7 receives the kth data xk in the digital time series data output from the A / D converter 5,
Resonant type digital filter processing was performed based on two different types of center frequencies.
The output waveform data uk and vk are multiplied. Further, uk and vk are given by the following recurrence formula.

【0018】 uk =xk +a×uk-1 …(1) vk =xk +b×vk-1 …(2) 上記(1),(2)式において、a及びbは、上記フィ
ルタ処理における各々の中心周波数及び共振倍率で決ま
る定数である。
Uk = xk + a * uk-1 (1) vk = xk + b * vk-1 (2) In the above equations (1) and (2), a and b are the centers of the filter processing. It is a constant determined by the frequency and the resonance magnification.

【0019】また、上記乗算処理においては、積波形デ
ータyk を得るために以下の演算が行なわれる。 yk =uk ×vk …(3) 更に、マイクロプロセッサ7は、上記乗算処理によって
得られた積波形データyk に対して包絡線検波処理を行
ない、これにより得られた包絡線波形データzk の出力
レベルと一定値のトリガレベルwとを比較する。この一
定値のトリガレベルwは、圧力容器内における上記した
バックグラウンドノイズの影響を除くために予め設定さ
れている。また、マイクロプロセッサ7は、得られた包
絡線波形データzk の出力レベルが上記トリガレベルw
を超えた場合、内部に有している第1の計数手段、即ち
持続時間を表すカウンタT(図示せず)の値を増加させ
る。これにより、上記出力レベルがトリガレベルwを超
えている時間を計数し、所定の値である持続時間判定値
dを超えたか否かを判定する。この持続時間判定値d
(時間しきい値)は、上記マイクロプロセッサ7に混入
する電気ノイズ等の持続時間の短いノイズに起因する誤
検知を防止する目的で予め設定されるものである。
In the multiplication process, the following calculation is performed to obtain the product waveform data yk. yk = uk × vk (3) Further, the microprocessor 7 performs envelope detection processing on the product waveform data yk obtained by the above multiplication processing, and the output level of the envelope waveform data zk obtained by this. Is compared with a constant trigger level w. The constant trigger level w is set in advance to eliminate the influence of the background noise in the pressure vessel. The microprocessor 7 determines that the output level of the obtained envelope waveform data zk is the trigger level w.
When the value exceeds, the value of the first counting means included therein, that is, the value of the counter T (not shown) representing the duration is increased. As a result, the time during which the output level exceeds the trigger level w is counted, and it is determined whether or not the duration time determination value d, which is a predetermined value, has been exceeded. This duration judgment value d
The (time threshold value) is set in advance for the purpose of preventing erroneous detection due to short-duration noise such as electric noise mixed in the microprocessor 7.

【0020】即ち、信号処理演算用マイクロプロセッサ
7は、検波した包絡線波形データの信号が、上記トリガ
レベルw以上で、かつ、持続時間判定値d以上の時間幅
を持っている時に衝撃信号として検出する。
That is, the signal processing arithmetic microprocessor 7 determines that the signal of the detected envelope waveform data is a shock signal when the signal of the detected envelope waveform data has the time width of the trigger level w or more and the duration judgment value d or more. To detect.

【0021】また、信号処理演算用マイクロプロセッサ
7は、診断用コンピュータ8に接続されている。即ち、
信号処理演算用マイクロプロセッサ7から出力された衝
撃検知情報が、診断用コンピュータ8に送られ、上記圧
力容器における衝撃発生の診断が行なわれる。また、上
記マイクロプロセッサ7は、持続時間を表すカウンタT
とは別に、第2の計数手段である時刻を示すカウンタk
(図示せず)を有している。つまり、上記マイクロプロ
セッサ7は、上記xk に関する処理が終了すると、カウ
ンタkの値を進めてk+1番目以降の時系列データ(例
えばxk+1 )についての処理に移行する。
The signal processing arithmetic microprocessor 7 is connected to a diagnostic computer 8. That is,
The impact detection information output from the signal processing arithmetic microprocessor 7 is sent to the diagnostic computer 8 to diagnose the impact occurrence in the pressure vessel. Further, the microprocessor 7 is provided with a counter T indicating the duration.
Separately from the above, a counter k indicating the time which is the second counting means.
(Not shown). In other words, the microprocessor 7 advances the value of the counter k and shifts to the processing for the (k + 1) th and subsequent time series data (for example, xk + 1) when the processing for xk is completed.

【0022】次に上記実施例の動作について説明する。
図1に示す各チャンネルの加速度検出器1において、金
属性ルースパーツの発生や混入によって圧力容器(図示
せず)の外壁を伝搬する衝撃信号にバックグラウンドノ
イズが重畳した加速度信号が検出され、プリアンプ2及
びシグナルコンディショナ3によって増幅される。次
に、増幅された上記加速度信号は、アンチエリアシング
フィルタ4を経由してA/D変換器5に送出され、ディ
ジタルの時系列データに変換される。次に、この時系列
データの信号は、信号バス6を通じて信号処理演算用マ
イクロプロセッサ7に送出される。次に、同図に示す各
チャンネルの経路のうち、任意の1つの経路において検
出されて上記マイクロプロセッサ7に送られる加速度信
号(時系列データ)の処理について、図2〜図4を用い
て説明する。
Next, the operation of the above embodiment will be described.
In the acceleration detector 1 of each channel shown in FIG. 1, an acceleration signal in which background noise is superimposed on an impact signal propagating on the outer wall of a pressure vessel (not shown) due to the generation and mixing of metallic loose parts is detected, and the preamplifier is detected. 2 and signal conditioner 3. Next, the amplified acceleration signal is sent to the A / D converter 5 via the anti-aliasing filter 4 and converted into digital time series data. Next, the signal of this time series data is sent to the signal processing arithmetic microprocessor 7 through the signal bus 6. Next, processing of an acceleration signal (time-series data) detected on any one of the paths of the respective channels shown in the figure and sent to the microprocessor 7 will be described with reference to FIGS. To do.

【0023】まず、信号処理演算用マイクロプロセッサ
7に対し、図2に示すように、上記時系列データのk番
目のデータxk が入力される(ステップA1)。信号処
理演算用マイクロプロセッサ7は、入力された上記xk
のデータについて、2種類の中心周波数により、上記
(1)式及び(2)式に示す共振型のディジタルフィル
タ処理(ステップA2,A3)を同時に行なう。これに
より、フィルタ処理されたk番目の波形データuk ,v
k が得られる。上記フィルタ処理によって得られる実際
の波形データの例を図3(a)〜(e)に示す。即ち、
同図(a)に示す上記圧力容器において発生した衝撃信
号と、同図(b)におけるバックグラウンドノイズが重
畳したもの、即ち、同図(c)に示す信号が加速度信号
として上記加速度検出器1によって検出され、上記した
ステップA2,A3の処理によってそれぞれ同図
(d),(e)に示す波形データuk ,vk が得られ
る。また、この波形データuk ,vk は、この場合、そ
れぞれ2.5kHz及び10kHzの中心周波数によっ
てフィルタ処理されたものである。
First, as shown in FIG. 2, the k-th data xk of the time series data is input to the signal processing arithmetic microprocessor 7 (step A1). The signal processing arithmetic microprocessor 7 receives the input xk
The resonance type digital filter processing (steps A2 and A3) shown in the equations (1) and (2) is simultaneously performed on the data of (2) with two types of center frequencies. As a result, the filtered k-th waveform data uk, v
k is obtained. Examples of actual waveform data obtained by the above filter processing are shown in FIGS. That is,
The impact signal generated in the pressure vessel shown in FIG. 7A and the background noise in FIG. 2B are superposed, that is, the signal shown in FIG. The waveform data uk and vk shown in FIGS. 8D and 8E are obtained by the processing of steps A2 and A3 described above. The waveform data uk and vk are in this case filtered by the center frequencies of 2.5 kHz and 10 kHz, respectively.

【0024】次に、上記ステップA2,A3の処理によ
ってそれぞれ生成された波形データuk ,vk に対し、
上記(3)式に示す乗算処理が行なわれる(ステップA
4)。これにより、図4(a)に示すように、上記波形
データuk とvk の積波形データyk が得られる。次
に、積波形データyk について包絡線検波処理が行なわ
れ(ステップA5)、同図(b)に示す包絡線波形デー
タzk が出力される。なお、図3(a)〜(e)及び図
4(a),(b)に示す波形データにおける横軸は時
間、縦軸は加速度(相対値)を表している。
Next, with respect to the waveform data uk and vk respectively generated by the processing of the steps A2 and A3,
The multiplication process shown in the equation (3) is performed (step A).
4). As a result, as shown in FIG. 4A, the product waveform data yk of the waveform data uk and vk is obtained. Next, envelope detection processing is performed on the product waveform data yk (step A5), and the envelope waveform data zk shown in FIG. In the waveform data shown in FIGS. 3A to 3E and FIGS. 4A and 4B, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents acceleration (relative value).

【0025】また、この包絡線波形データzk に対して
一定値のトリガレベルwが与えられ(ステップA6)、
上記zk における波形の出力レベルと、トリガレベルw
との大小比較が行なわれる(ステップA7)。これによ
り、zk >wであれば持続時間を表すカウンタTの値を
増加させることによってzk における包絡線波形が上記
トリガレベルwを超えている時間をカウントする(ステ
ップA8)。次に、信号処理演算用マイクロプロセッサ
7は、上記した持続時間判定値dとカウンタTの値とを
比較する(ステップA9)。これにより、T>dとなっ
た場合に上記マイクロプロセッサ7は、衝撃検知情報、
即ち図4(b)に示す包絡線波形データzk において、
上記トリガレベルwより大きく、かつ、持続時間判定値
dを超えた波形、つまり衝撃波形の最大値及びその発生
時刻等の情報を上記診断用コンピュータ8に送出する
(ステップA10)。この診断用コンピュータ8は、送
られてきた情報を基に、上記圧力容器における衝撃発生
についての診断を行なう。次に、信号処理演算用マイク
ロプロセッサ7は、上記カウンタTの値を0に戻す(ス
テップA11)。
A constant trigger level w is given to the envelope waveform data zk (step A6),
Output level of waveform at zk and trigger level w
Is compared with (step A7). As a result, if zk> w, the value of the counter T representing the duration is increased to count the time during which the envelope waveform at zk exceeds the trigger level w (step A8). Next, the signal processing arithmetic microprocessor 7 compares the above-mentioned duration determination value d with the value of the counter T (step A9). As a result, when T> d, the microprocessor 7 causes the shock detection information,
That is, in the envelope waveform data zk shown in FIG.
A waveform that is higher than the trigger level w and that exceeds the duration determination value d, that is, information such as the maximum value of the impact waveform and the time of occurrence thereof is sent to the diagnostic computer 8 (step A10). The diagnostic computer 8 diagnoses the occurrence of impact in the pressure vessel based on the sent information. Next, the signal processing arithmetic microprocessor 7 resets the value of the counter T to 0 (step A11).

【0026】また、上記したステップA7において、z
k <wであった場合には、上記カウンタTの値を0に戻
す(ステップA12)。上記した処理を終了した後、信
号処理演算用マイクロプロセッサ7は、時刻を示すカウ
ンタkの値を進める(ステップA13)。即ち、上記マ
イクロプロセッサ7は、k+1番目の時系列データであ
るxk+1 について、上記した処理を繰り返す。
In step A7 described above, z
If k <w, the value of the counter T is reset to 0 (step A12). After the above processing is completed, the signal processing arithmetic microprocessor 7 advances the value of the counter k indicating the time (step A13). That is, the microprocessor 7 repeats the above-mentioned processing for xk + 1 which is the k + 1th time series data.

【0027】なお、信号処理演算用マイクロプロセッサ
7には、処理を終了させるための回路は特に設けていな
い。これは、この発明における衝撃検知装置が、長期間
(例えば1年間)に渡って連続監視を行なう目的で使用
されることによるものである。
The signal processing arithmetic microprocessor 7 is not provided with a circuit for ending the processing. This is because the impact detection device according to the present invention is used for the purpose of continuously monitoring for a long period (for example, one year).

【0028】上記のように、信号処理演算用マイクロプ
ロセッサ7では、圧力容器において検出された加速度信
号における時系列データに対して、異なる2つの中心周
波数に基づいてフィルタ処理し、出力された波形データ
uk とvk を乗算した後に、包絡線検波処理を行なって
いる。このため、図4(a),(b)の積波形データy
k 及び包絡線波形データzk に示すように、衝撃発生の
瞬間の信号(例えば0.005secの時点における信
号)が、図3(c)に示す加速度信号に比べ、明確に出
力されている。
As described above, the signal processing arithmetic microprocessor 7 filters the time-series data in the acceleration signal detected in the pressure vessel based on two different center frequencies, and outputs the waveform data. Envelope detection processing is performed after multiplying uk and vk. Therefore, the product waveform data y in FIGS. 4A and 4B is obtained.
As indicated by k and the envelope waveform data zk, the signal at the moment of impact occurrence (for example, the signal at the time of 0.005 sec) is clearly output as compared with the acceleration signal shown in FIG.

【0029】即ち、ルースパーツによる衝撃が発生する
と、監視対象の機器(この場合は圧力容器)の固有振動
数成分が励起され、衝撃振動波形には多数の周波数成分
が同時に発生する。一方、バックグラウンドノイズのみ
の場合には、各周波数成分の間に一定の位相関係がない
ランダム信号成分が主体である。従って、上記ルースパ
ーツモニタ装置の加速度検出器1によって検出された図
3(c)に示す加速度信号について、上記した過程に従
い、フィルタ及び乗算処理を行なうと、多数の周波数成
分が同時に発生する衝撃発生の瞬間が、上記加速度信
号、つまり原信号に比べて強調される。即ち、図3
(b)のバックグラウンドノイズ中に含まれる同図
(a)に示す衝撃信号を確実に検出できるので、圧力容
器等におけるルースパーツによる衝撃発生を明確に、そ
して高精度で検知できる。
That is, when a shock is generated by the loose parts, the natural frequency component of the device to be monitored (in this case, the pressure vessel) is excited, and a large number of frequency components are simultaneously generated in the shock vibration waveform. On the other hand, in the case of only background noise, the main component is a random signal component having no fixed phase relationship between each frequency component. Therefore, when the acceleration signal shown in FIG. 3 (c) detected by the acceleration detector 1 of the loose parts monitor device is filtered and multiplied according to the above-described process, a large number of frequency components are simultaneously generated to generate an impact. The moment of is emphasized compared to the acceleration signal, that is, the original signal. That is, FIG.
Since it is possible to reliably detect the impact signal shown in FIG. 7A included in the background noise of FIG. 6B, it is possible to clearly and highly accurately detect the impact occurrence due to loose parts in the pressure vessel or the like.

【0030】また、図3(c)の加速度信号では不明確
であった衝撃波形の発生箇所が、図4(b)に示す包絡
線波形データzk においては明確になっている(例とし
て0.005secの時点)。従って、この点において
も衝撃発生を高精度で検知することができる。これによ
り、装置における監視能力が向上し、診断結果の信頼性
を確保することが可能となる。
The location of the shock waveform, which was unclear in the acceleration signal of FIG. 3 (c), is clear in the envelope waveform data zk shown in FIG. 4 (b). 005 seconds). Therefore, also in this respect, the impact occurrence can be detected with high accuracy. As a result, the monitoring capability of the device is improved and the reliability of the diagnosis result can be secured.

【0031】また、上記した処理はソフトウェアによっ
て行なわれるため、図1に示すルースパーツモニタ装置
におけるチャンネル数が増加した場合でも、上記マイク
ロプロセッサ7の処理能力内であれば、信号処理部分に
関するハードウェアの追加の必要がない。従って、一般
に10〜20チャンネルの多チャンネル処理を必要とす
るルースパーツモニタ装置における信号処理部分につい
て低コスト化を実現することが可能となる。
Further, since the above-mentioned processing is performed by software, even if the number of channels in the loose parts monitor device shown in FIG. No need to add. Therefore, it is possible to reduce the cost of the signal processing portion of the loose parts monitor device, which generally requires multichannel processing of 10 to 20 channels.

【0032】また、この発明における衝撃検知装置及び
方法は、信号に含まれる雑音成分中から過渡的な信号を
検出するものである。従って、上記衝撃検知装置及び方
法は、圧力容器や配管中に発生あるいは混入した金属性
ルースパーツの検出、診断を行なうルースパーツモニタ
装置以外にも、プラントや機械装置等の振動、騒音、温
度、圧力等の各種物理量を計測することによる信号の特
性の変化から、上記プラントや機械装置における異常発
生を検出する異常診断装置にも適用が可能である。
Further, the impact detection device and method according to the present invention detects a transient signal from the noise components included in the signal. Therefore, the impact detection device and method, in addition to loose parts monitor device for detecting and diagnosing loose metal parts generated or mixed in the pressure vessel or piping, vibration, noise, temperature of the plant or mechanical device, It can also be applied to an abnormality diagnosis device that detects an abnormality occurrence in the above-mentioned plant or mechanical device from changes in the characteristics of signals due to measurement of various physical quantities such as pressure.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
フィルタ手段により、監視対象物に与えられた衝撃によ
って発生する信号を、異なる2つの中心周波数に基づい
てフィルタ処理を行ない、これにより得られた2つの波
形のデータを乗算手段によって乗算処理を行なうことに
より、上記信号における雑音成分から、過渡的な信号、
即ち衝撃の信号を明確に検出することが可能になる。従
って、上記監視対象物における衝撃発生を高精度で検知
することができる。
As described above, according to the present invention,
The filter means filters the signal generated by the impact given to the monitored object based on two different center frequencies, and the multiplication means performs multiplication processing on the two waveform data obtained thereby. Therefore, from the noise component in the above signal, the transient signal,
That is, it becomes possible to clearly detect the shock signal. Therefore, it is possible to detect the impact occurrence on the monitored object with high accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の一実施例に係る衝撃検知装置を備え
たルースパーツモニタ装置の機器構成図。
FIG. 1 is a device configuration diagram of a loose parts monitor device including an impact detection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同実施例における信号処理演算用マイクロプロ
セッサ内の演算処理の流れを説明するフローチャート。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a flow of arithmetic processing in the signal processing arithmetic microprocessor according to the embodiment.

【図3】同実施例における加速度検出器によって検出さ
れた加速度信号が、2種類の中心周波数に基づき、フィ
ルタ処理されて得られた実際の波形データを示す図。
FIG. 3 is a diagram showing actual waveform data obtained by filtering an acceleration signal detected by an acceleration detector according to the embodiment based on two types of center frequencies.

【図4】同実施例におけるフィルタ処理によって生成さ
れた波形データが、乗算処理及び包絡線検波処理されて
得られる積波形及び包絡線波形データを示す図。
FIG. 4 is a view showing a product waveform and envelope waveform data obtained by performing a multiplication process and an envelope detection process on waveform data generated by the filter process in the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 加速度検出器 2 プリアンプ 3 シグナルコンディショナ 4 アンチエリアシングフィルタ 5 A/D変換器 6 信号バス 7 信号処理演算用マイクロプロセッサ 8 診断用コンピュータ 1 Acceleration detector 2 Preamplifier 3 Signal conditioner 4 Anti-aliasing filter 5 A / D converter 6 Signal bus 7 Microprocessor for signal processing operation 8 Diagnostic computer

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 監視対象物に対して与えられる衝撃によ
って発生する信号の雑音成分の中から過渡的な信号を検
出することにより、上記衝撃を検知する衝撃検知装置に
おいて、上記監視対象物に対して与えられる衝撃によっ
て発生した信号における時系列データのうち、任意の時
点のデータを、異なる2つの中心周波数に基づいて共振
型のディジタルフィルタ処理を行なうフィルタ手段と、
このフィルタ手段によって得られた2つの出力波形を乗
算処理する乗算手段と、この乗算手段によって出力され
た積波形から、この積波形に基づく包絡線波形を求める
包絡線手段と、この手段により求められた包絡線波形に
対して一定のトリガレベルを与える手段と、この手段に
よって与えられたトリガレベルと上記包絡線波形の出力
レベルを比較する比較手段と、この比較手段により上記
包絡線の出力レベルがトリガレベルを超えたと判定され
た際に、その状態が続く時間をカウントする第1の計数
手段と、この第1の計数手段によってカウントされた時
間が一定の持続時間を超えたか否かを判定する判定手段
と、この判定手段により、上記第1の計数手段において
カウントされた時間が上記一定の持続時間を超えたと判
断された際に、衝撃検知情報を出力する出力手段と、こ
の手段から衝撃検知情報が出力された後及び上記包絡線
波形の出力レベルが上記一定のトリガレベルを超えなか
った際に、上記第1の計数手段のカウント値を0に戻す
初期化手段と、この初期化手段によって上記カウント値
が0にされた後、上記任意の時点以降にカウントを進め
る第2の計数手段とを具備したことを特徴とする衝撃検
知装置。
1. An impact detection device for detecting the impact by detecting a transient signal from a noise component of a signal generated by an impact applied to the monitored object, wherein The time-series data in the signal generated by the impact given by the filter, the data at an arbitrary time point is subjected to a resonance type digital filtering process based on two different center frequencies,
Multiplier means for multiplying the two output waveforms obtained by the filter means, envelope means for obtaining an envelope waveform based on the product waveform from the product waveform output by the multiplier means, and envelope means for obtaining the envelope waveform. Means for applying a constant trigger level to the envelope waveform, comparing means for comparing the trigger level given by this means with the output level of the envelope waveform, and the output level of the envelope by the comparing means. When it is determined that the trigger level has been exceeded, it is determined whether or not the first counting means counts the time for which the state continues, and whether or not the time counted by the first counting means exceeds a certain duration. The determining means and, when the determining means determines that the time counted by the first counting means exceeds the predetermined duration, the collision is detected. Output means for outputting detection information, and a count value of the first counting means after the impact detection information is output from this means and when the output level of the envelope waveform does not exceed the certain trigger level. Is provided with an initialization means for returning the count value to 0 and a second counting means for advancing the count after the count value is set to 0 by the initialization means. .
【請求項2】 監視対象物に対して与えられる衝撃によ
って発生する信号の雑音成分の中から過渡的な信号を検
出することにより、上記衝撃を検知する衝撃検知方法に
おいて、上記監視対象物に対して与えられる衝撃によっ
て発生した信号における時系列データのうち、任意の時
点のデータを、異なる2つの中心周波数に基づいて共振
型のディジタルフィルタ処理を行ない、得られた2つの
出力波形を乗算処理し、出力された積波形に基づく包絡
線波形を求め、この包絡線波形の出力レベルと一定のト
リガレベルとを比較し、上記包絡線波形の出力レベルが
上記トリガレベルを超えた場合には、その状態が続く時
間を計数し、一定の持続時間を超えた際に、衝撃検知情
報の出力を行ない、上記任意の時点以降にカウントを進
めて上記した処理を繰り返すことを特徴とする衝撃検知
方法。
2. A shock detection method for detecting a shock by detecting a transient signal from noise components of a signal generated by a shock applied to a monitored object, wherein Of the time-series data in the signal generated by the shock given by the above, the data at an arbitrary time point is subjected to the resonance type digital filter processing based on two different center frequencies, and the obtained two output waveforms are multiplied. , An envelope waveform based on the output product waveform is obtained, the output level of this envelope waveform is compared with a constant trigger level, and when the output level of the envelope waveform exceeds the trigger level, the The time that the state continues is counted, and when it exceeds a certain duration, shock detection information is output, and the above-mentioned processing is performed by advancing the count after the arbitrary time point. A shock detection method characterized by repeating.
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CN104331039A (en) * 2014-10-16 2015-02-04 中广核中科海维科技发展有限公司 Switch quantity signal transmission system based on field bus
JP2017060333A (en) * 2015-09-17 2017-03-23 一般財団法人電力中央研究所 Abnormality diagnosis method for semiconductor power conversion device, abnormality diagnosis device, abnormality diagnosis program and semiconductor power conversion device having abnormality diagnosis function

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