[發明專利]一種自定義坐標陣列噪聲信號實時數據分析系統及方法

在審

• 申請號: 202110017987.8
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112763058A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 張嵩陽;王磊磊;張健壯;萬迪明;王東暉;王廣周;姚德貴;呂中賓;任定一;汲勝昌;祝令喻;田旭;聶京凱;王梟
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司電力科學研究院;西安交通大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00;G06K9/00
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 肖繼軍;張紅蓮

本發明公開了一種自定義坐標陣列噪聲信號實時數據分析系統和方法，所述系統包括采集前端、數據采集儀、通訊總線、交互終端和供電電源，所述采集前端，為自定義坐標聲學傳感器陣列，用于對噪聲信號進行實時采集；所述數據采集儀，用于對采集前端采集的噪聲信號進行預處理，并利用其包含的FPGA運算模塊，對預處理得到的數據進行計算，得到陣列聲學云圖與光學云圖匹配的實時成像結果；所述實時成像結果通過通訊總線傳輸至交互終端并顯示；所述通訊總線，用于實現系統數據的傳輸通訊；所述交互終端，用于交互指令下發以及聲學成像結果的顯示。本發明能夠減少采集的噪聲信號因距離和標準陣列形式帶來的影響，加快聲學云圖與光學云圖匹配。

技術領域

本發明涉及信號處理技術領域，更具體地說，特別涉及一種自定義坐標陣列噪聲信號實時數據分析系統及方法。

背景技術

實時成像技術，是一種X射線無損檢測方法。其通過屏幕實時顯示檢測結果圖像，利用該圖像對檢測對象材料進行定性、定量的分析、判斷和評估，從而得到檢測結果。

噪聲信號處理時，現有快速實時成像技術多數是應用于標準陣列上，但標準陣列總體上存在一些問題，比如傳感器陣列的位置，傳感器的數量等會造成信號的信噪比低、算法處理難度大等問題。而目前基于非標準的自定義陣列的信號處理模式，基本上都是將數據采集后再進行成像結果的計算與匹配，如此方式計算時間較長，無法快速得到陣列聲學云圖與光學云圖匹配結果。因此，進行快速的實時數據分析是目前迫切需要解決的問題。

發明內容

為解決現有技術中存在的不足，本發明的目的在于，提出一種自定義坐標陣列實時數據分析系統，系統基于FPGA進行信號處理，形成實時聲學云圖，快速得出匹配結果。

本發明采用如下的技術方案。

一種自定義坐標陣列噪聲信號實時數據分析系統，包括采集前端、數據采集儀、通訊總線、交互終端和供電電源；

所述采集前端，為自定義坐標聲學傳感器陣列，用于對噪聲信號進行實時采集；

所述數據采集儀，用于對采集前端采集的噪聲信號進行預處理，并利用其包含的FPGA運算模塊，對預處理得到的數據進行計算，得到陣列聲學云圖與光學云圖匹配的實時成像結果；

所述實時成像結果通過通訊總線傳輸至交互終端并顯示；

所述通訊總線，用于實現系統數據的傳輸通訊；

所述交互終端，用于交互指令下發以及聲學成像結果的顯示。

優選地，所述數據采集儀對采集前端采集的噪聲信號進行的預處理包括：放大、濾波及A/D轉換。

優選地，所述采集前端為麥克風陣列，即由多個麥克風按照一定的空間幾何位置排列組成的陣列，用來采集空間中的聲信號并實現濾波。

優選地，所述FPGA運算模塊基于相控陣波束形成原理計算得到聲學云圖，并以采集測量中同步記錄的可見光圖像為背景，通過幾何配準將聲學云圖與可見光圖像疊加，得到聲學成像結果。

優選地，所述交互指令包括系統的啟動、停止和參數設置。

本發明還公開了一種自定義坐標陣列噪聲信號實時數據分析方法，包括以下步驟：

步驟1，根據實際現場需求對自定義坐標陣列排布的采集前端進行陣列參數設置，交互終端控制軟件將自定義坐標陣列文件導入至數據采集儀硬件內部；

步驟2，采集前端實時采集噪聲信號并傳輸至數據采集儀；

步驟3，數據采集儀預處理噪聲信號，并通過FPGA運算模塊進行計算，得到實時成像結果；

步驟4，實時成像結果通過通訊總線傳輸到交互終端進行顯示。

優選地，步驟1所述陣列參數包括幾何參數和特征參數；