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基于无标记视觉测量算法的核电厂管道振动测量方法研究

何孟夫 张一鸣 覃曼青 徐自力 廖彤彤

何孟夫, 张一鸣, 覃曼青, 徐自力, 廖彤彤. 基于无标记视觉测量算法的核电厂管道振动测量方法研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(4): 221-227. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0221
引用本文: 何孟夫, 张一鸣, 覃曼青, 徐自力, 廖彤彤. 基于无标记视觉测量算法的核电厂管道振动测量方法研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(4): 221-227. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0221
He Mengfu, Zhang Yiming, Qin Manqing, Xu Zili, Liao Tongtong. Research on Vibration Measurement Method of Nuclear Power Plant Pipeline Based on Unmarked Vision Algorithm[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(4): 221-227. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0221
Citation: He Mengfu, Zhang Yiming, Qin Manqing, Xu Zili, Liao Tongtong. Research on Vibration Measurement Method of Nuclear Power Plant Pipeline Based on Unmarked Vision Algorithm[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(4): 221-227. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0221

基于无标记视觉测量算法的核电厂管道振动测量方法研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0221
详细信息
    作者简介:

    何孟夫(1985—),男,高级工程师,现主要从事核电厂管道振动及支架分析工作,E-mail: hmf2496@163.com

  • 中图分类号: TL353.11

Research on Vibration Measurement Method of Nuclear Power Plant Pipeline Based on Unmarked Vision Algorithm

  • 摘要: 为改善接触式测量手段难以对薄壁管、小支管等结构振动响应进行有效测量的问题,本文提出了基于视觉测量条件下,通过相机标定算法和光流算法计算不同时刻的相邻帧光流,实现对管道二维方向的无标记视觉结构运动测量。以悬臂梁和核电管道两种典型结构为对象进行试验验证,对测量对象随机取点的计算数据与激光位移传感器、加速度传感器等测量结果进行了对比。结果表明,管道振动的视觉测量计算结果与激光位移传感器和加速度传感器测量结果基本一致,相对误差小于4.9%,因此,本文所提无标记视觉测量算法可作为管道振动测量的一种非接触式测量选择方案。

     

  • 图  1  相机成像原理与图像像素坐标系间的关系

    Figure  1.  Relation between Camera Imaging Principle and Image Pixel Coordinate System

    图  2  $\Delta t$时间段内图像变化示意图

    Figure  2.  Schematic Diagram of Image Change during $\Delta t$

    图  3  悬臂梁试验平台

    Figure  3.  Cantilever Beam Test Platform

    图  4  悬臂梁局部变形前后代表帧

    Figure  4.  Representative Frames before and after Local Deformation of Cantilever Beam

    图  5  2种测量方法的位移时域波形结果对比

    Figure  5.  Comparison of Displacement Time Domain of Two Measurement Methods

    图  6  模拟现场测试试验平台

    Figure  6.  Test Platform of Simulated Field Condition

    图  7  测量特征点选取图

    Figure  7.  Measurement Feature Points

    图  8  3种测量方法的速度时域结果对比

    Figure  8.  Comparison of Velocity Time Domain of Three Measurement Methods

    图  9  3种测量方法的速度频域结果对比

    Figure  9.  Comparison of Velocity Frequency Domain of Three Measurement Methods

    表  1  不同方法频率计算结果

    Table  1.   Frequency Results of Different Methods

    1阶频率/Hz 2阶频率/Hz 3阶频率/Hz
    计算 激光 视觉 计算 激光 视觉 计算 激光 视觉
    19.74 19.24 19.04 123.04 122.14 122.91 344.24 343.04 343.91
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    表  2  3种测量方法的振动速度RMS值对比

    Table  2.   Comparison of Velocity RMS Values of Three Measurement Methods

    特征点 振动速度RMS值/(mm·s−1) 相对误差/%
    激光 加速度传感器 视觉
    6.75 6.64 6.95 4.67
    6.96 4.82
    6.93 4.37
    6.92 4.22
    6.94 4.52
    下载: 导出CSV

    表  3  3种方法的固有频率测量值对比

    Table  3.   Comparison of Nature Frequency Results of Three Measurement Methods

    类型 固有频率测量值/Hz 相对误差/%
    激光 加速度传感器 视觉
    1阶 5.30 5.32 5.11 3.95
    2阶 18.90 19.01 18.75 1.37
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-09-19
  • 修回日期:  2023-11-06
  • 刊出日期:  2024-08-12

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