[發明專利]基于小波變換的電火花間隙放電狀態檢測裝置與方法

有效

• 申請號: 200910045050.0
• 申請日: 2009-01-08
• 公開（公告）號: CN101474762A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 趙萬生;蔣毅;康小明;顧琳
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09;B23H1/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

1、一種基于小波變換的電火花間隙放電狀態檢測裝置，其特征在于包括檢測裝置本體、上位機和極間電壓信號引出電纜，所述檢測裝置本體包括模擬光耦、模數轉換模塊、數字信號處理器、復雜可編程邏輯器件、USB接口、同步動態隨機存儲器、FLASH存儲器、USB電纜，其中：模擬光耦通過極間電壓信號引出電纜與電火花加工機床相連，模數轉換模塊連接在模擬光耦的后端，數字信號處理器連接在模數轉換模塊的后端，復雜可編程邏輯器件與數字信號處理器、USB接口、同步動態隨機存儲器相連，FLASH存儲器與數字信號處理器相連，USB接口通過USB電纜與上位機相連；電火花加工機床產生的電火花加工電壓信號通過極間電壓信號引出電纜輸入到模擬光耦，經模擬光耦隔離后的模擬電壓信號，通過模數轉換模塊轉換成數字信號，輸入到數字信號處理器中，數字信號處理器對原始信號進行小波變換和放電狀態判斷，求得平均放電狀態系數，經復雜可編程邏輯器件和USB接口，通過USB電纜輸入到上位機，同步動態隨機存儲器為系統提供了更多的存儲空間，當數字信號處理器中的數據緩存區擁擠時，可將部分數據暫存到同步動態隨機存儲器中，FLASH存儲器中存儲了數字信號處理器程序，檢測裝置本體上電后，數字信號處理器自動從FLASH存儲器讀取程序運行。

2、根據權利要求1所述的基于小波變換的電火花間隙放電狀態檢測裝置，其特征是，所述模數轉換模塊，是指，轉換速率在1Msps以上、采樣精度大于10位的模數轉換模塊。

3、一種基于小波變換的電火花間隙放電狀態檢測方法，其特征在于，包括如下步驟：

①將電火花加工時的電壓信號用模擬光耦隔離后，接入模數轉換模塊進行模數轉換；

②模數轉換模塊對模擬信號進行采樣，模數轉換模塊與數字信號處理器連接，將采樣后得到的數據通過數字信號處理器的直接存儲器訪問模塊存入到數字信號處理器的存儲器中；

③在存儲1024個采樣點后，采用馬拉特算法，用道比奇三階小波函數，對這1024個原始數據點進行4層小波變換，得到64個點的低頻小波系數；

④在完成對1024個數據點的四層小波變換后，CPU對得到的64個低頻系數進行局部極大值和局部極小值的判斷和分析；

⑤數字信號處理器通過對局部極值分析結果進行統計得出該段原始信號的放電狀態系數；

⑥上述①～⑤五個步驟反復10次以后，數字信號處理器對這累積的10個放電狀態系數取平均值，得出該時段內的平均放電狀態系數；

⑦數字信號處理器通過復雜可編程邏輯器件、USB接口和USB電纜把得到的平均放電狀態系數輸入上位機，為控制系統的運行提供依據。

4、根據權利要求3所述的基于小波變換的電火花放電狀態檢測方法，其特征是，步驟②中，模數轉換的精度為12位，采樣率為1MHz。

5、根據權利要求3所述的基于小波變換的電火花放電狀態檢測方法，其特征是，步驟②和步驟③采用PING-PONG模式，即在當步驟③對某段存儲器的原始數據進行處理時，步驟②正在對另一段存儲器寫入數據，待步驟③完成該段數據的處理以后，接著對剛才步驟②寫入的新的數據段進行處理，而步驟②接著對剛才步驟③進行處理的那段寄放原始數據的存儲器寫入新的數據。

6、根據權利要求3所述的基于小波變換的電火花放電狀態檢測方法，其特征是，步驟④中，首先，尋找這64個系數的局部極大值和局部極小值，在每找到一個局部極大值或局部極小值后，利用先前設定的閾值對這些極值進行歸類，局部極大值小于某一閾值，則視為發生電弧放電，局部極小值大于某一閾值，則視為未能擊穿放電，是一個開路脈沖。

7、根據權利要求3所述的基于小波變換的電火花放電狀態檢測方法，其特征是，步驟⑤中，將經過歸類的脈沖數各自求和，計算正常放電脈沖在這些脈沖中所占的比例，得出在這1024個采樣點所代表的1ms的時間內的放電狀態系數。