[發明專利]一種光纖超聲陣列傳感器的陣列信號去噪方法

有效

• 申請號: 201711085085.8
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107966206B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 謝慶;亓彥珣;吳晗;張彩芹;張建濤;張瑩;律方成
• 申請（專利權）人: 華北電力大學(保定)
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G01R31/12
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

一種光纖超聲陣列傳感器的陣列信號去噪方法，屬檢測技術領域，目的是提高陣列傳感器的靈敏度和抗干擾能力，其技術方案是，所述方法包括以下步驟：a.對光纖超聲陣列傳感器中每個陣元采集的信號進行EMD分解；b.對分解后的信號進行精簡；c.將相鄰陣元信號的對應階IMF分量進行互相關運算，求取其時延值；d.計算各陣元信號的綜合支持度；e.計算各階IMF分量的權重；f.陣列傳感器信號的重構。本發明在對局放超聲陣列信號進行EMD分解的基礎上，根據陣列信號封閉矢量時延準則來區分局放信號和噪聲信號，較為簡單地解決了陣列信號的去噪問題，大大提高了陣列傳感器的靈敏度和抗干擾能力，為超聲陣列信號的處理提供了新的途徑。

技術領域

本發明涉及一種用于檢測電氣設備局部放電的光纖超聲傳感器的陣列信號去噪方法，屬于檢測技術領域。

背景技術

電氣設備局部放電的有效檢測在整個電力系統的安全運行中有著舉足輕重的地位。局部放電超聲陣列檢測采用陣列傳感器接收超聲信號，根據陣列信號中相位差等特征信息來確定局放源方位。但是在實際運行中，傳感器接收效率不高，靈敏度較低，所接收到的超聲波信號極其微弱，電氣設備運行環境十分復雜，致使超聲信號常常被湮沒在強烈的噪聲之中，導致檢測的精度降低，甚至檢測失敗。因此如何提高陣列傳感器的靈敏度和抗干擾能力一直是有關技術人員面臨的難題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種光纖超聲陣列傳感器的陣列信號去噪方法，以提高陣列傳感器的靈敏度和抗干擾能力。

本發明所述問題是以下述技術方案解決的：

一種光纖超聲陣列傳感器的陣列信號去噪方法，所述方法包括以下步驟：

a.對光纖超聲陣列傳感器中每個陣元采集的信號進行EMD(經驗模態分解)分解，得到分解后的信號：

式中x(t)代表某一個陣元接收到的信號，c_i(t)代表第i階IMF分量(固有模態分量)；r_n(t)代表余項；

b.對EMD分解后的信號進行精簡

設光纖超聲陣列傳感器的陣元個數為n，第i個陣元采集的信號經過EMD分解后所得IMF分量的維數為D_i，所有陣元采集的信號經過EMD分解后，所得IMF分量的維數D＝[D₁,D₂,…,D_n]，保留每個陣元信號的前M階IMF分量，舍棄其余信號，M＝min(D₁,D₂,…,D_n)；

c.將相鄰陣元信號的對應階IMF分量進行互相關運算，求取其時延值，則在第l階所有的IMF分量引起的時延誤差為：

式中下標數字代表陣元的標號，表示第l階中局放源到第i個陣元和第j個陣元信號的時延值；

M階IMF分量的時延誤差構成的矢量運算誤差矩陣δ為：

δ＝[δ₁,δ₂,Lδ_M]；

d.計算各陣元信號的綜合支持度

設第i個陣元和第j個陣元測得的數據分別為x_i和x_j，計算x_i和x_j的相對距離：

d_ij＝abs|x_i-x_j| ij＝1,2,…,n

計算x_i被x_j的支持程度：