對(duì)超聲波放電檢測(cè)信號(hào)處理后的音頻數(shù)據(jù)可視化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力行業(yè)輸變電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種用于電力設(shè)備檢測(cè)的對(duì)超 聲波放電檢測(cè)信號(hào)處理后的音頻數(shù)據(jù)可視化的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力設(shè)備絕緣介質(zhì)發(fā)生局部放電時(shí)，不但產(chǎn)生高頻脈沖電信號(hào)，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生超聲 波。超聲波W球面波的方式向四周傳播。超聲波檢測(cè)器可W把接收到的超聲波信號(hào)經(jīng)過(guò)外 差處理然后轉(zhuǎn)化成人耳可聽(tīng)的聲音信號(hào)。該種可聽(tīng)的信號(hào)可W用耳機(jī)收聽(tīng)，也可W儲(chǔ)存下 來(lái)供其它人員使用。超聲波檢測(cè)器還可W顯示超聲波信號(hào)的強(qiáng)度，用于保存或比較。一般 都把信號(hào)的強(qiáng)度作為歷史資料保存。為了更好的分析電力設(shè)備絕緣介質(zhì)發(fā)生局部放電，就 要得到原始的超聲波數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖譜，該就需要研發(fā)一種對(duì)超聲波局部放電檢測(cè)信號(hào)外差處 理后存儲(chǔ)的音頻信號(hào)進(jìn)行還原的可視化方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述存在的不足，提供一種能夠得到超聲波的 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖譜，便于數(shù)據(jù)直觀顯示，更好的分析電力設(shè)備絕緣介質(zhì)發(fā)生局部放電原因的對(duì) 超聲波放電檢測(cè)信號(hào)處理后的音頻數(shù)據(jù)可視化的方法。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0005] 對(duì)超聲波放電檢測(cè)信號(hào)處理后的音頻數(shù)據(jù)可視化的方法，包含有如下步驟：
[0006] 首先利用傳感器收集電力設(shè)備絕緣介質(zhì)放電時(shí)產(chǎn)生的超聲波信號(hào)，并通過(guò)放大器 進(jìn)行處理，傳入調(diào)制器；將調(diào)制器連入本地振蕩器，在調(diào)制器內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行外差法處理，將 局部放電的超聲波信號(hào)經(jīng)過(guò)超聲波檢測(cè)器的放大和外差處理后按一定的采樣率和分辨率 采集得到音頻數(shù)據(jù)；其特征在于：
[0007]將得到的音頻數(shù)據(jù)按采樣率計(jì)算采樣間隔，設(shè)置橫軸的時(shí)間，取線性圖，得到音頻 數(shù)據(jù)的離散時(shí)域圖。
[0008]對(duì)所得到的離散時(shí)域圖譜進(jìn)行FFT變換，得到音頻數(shù)據(jù)的頻譜圖，然后變換為柱 狀圖，其中，F(xiàn)FT含義如下；f(t)是t的周期函數(shù)，如果t滿足狄里赫萊條件；在一個(gè)周期內(nèi) 具有有限個(gè)間斷點(diǎn)，且在該些間斷點(diǎn)上，函數(shù)是有限值；在一個(gè)周期內(nèi)具有有限個(gè)極值點(diǎn)； 絕對(duì)可積。則有下式成立，稱為積分運(yùn)算f(t)的傅立葉變換；
[0009]
【主權(quán)項(xiàng)】
1.對(duì)超聲波放電檢測(cè)信號(hào)處理后的音頻數(shù)據(jù)可視化的方法，包含有如下步驟： 首先利用傳感器收集電力設(shè)備絕緣介質(zhì)放電時(shí)產(chǎn)生的超聲波信號(hào)，并通過(guò)放大器進(jìn)行 處理，傳入調(diào)制器；將調(diào)制器連入本地振蕩器，在調(diào)制器內(nèi)對(duì)信號(hào)進(jìn)行外差法處理，將局部 放電的超聲波信號(hào)經(jīng)過(guò)超聲波檢測(cè)器的放大和外差處理后按一定的采樣率和分辨率采集 得到音頻數(shù)據(jù)；其特征在于： 將得到的音頻數(shù)據(jù)按采樣率計(jì)算采樣間隔，設(shè)置橫軸的時(shí)間，取線性圖，得到音頻數(shù)據(jù) 的離散時(shí)域圖； 對(duì)所得到的離散時(shí)域圖譜進(jìn)行FFT變換，得到音頻數(shù)據(jù)的頻譜圖，然后變換為柱狀圖， 其中，F(xiàn)FT含義如下：f(t)是t的周期函數(shù)，如果t滿足狄里赫萊條件：在一個(gè)周期內(nèi)具有 有限個(gè)間斷點(diǎn)，且在這些間斷點(diǎn)上，函數(shù)是有限值；在一個(gè)周期內(nèi)具有有限個(gè)極值點(diǎn)；絕對(duì) 可積；則有下式成立，稱為積分運(yùn)算f(t)的傅立葉變換；
將函數(shù)定義在離散點(diǎn)上而非連續(xù)域內(nèi)，且須滿足有限性或周期性條件；這種情況下，序 列的離散傅立葉變換為
由上式計(jì)算DFT對(duì)于X[k]的每個(gè)K值，需要進(jìn)行4N次實(shí)數(shù)相乘和（4N-2)次相加，對(duì) 于N個(gè)k值，共需N*N乘和N (4N-2)次實(shí)數(shù)相加；改進(jìn)DFT算法，減小它的運(yùn)算量，利用DFT 中，π/Ν的周期性和對(duì)稱性，使整個(gè)DFT的計(jì)算變成一系列迭代運(yùn)算；信號(hào)是實(shí)數(shù)序列，任 何實(shí)數(shù)都可看成虛部為零的復(fù)數(shù)，利用復(fù)數(shù)據(jù)FFT對(duì)實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效計(jì)算；一個(gè)N點(diǎn)FFT同 時(shí)計(jì)算兩個(gè)N點(diǎn)實(shí)序列的DFT，設(shè)X 1 (n)，X2 (η)是彼此獨(dú)立的兩個(gè)N點(diǎn)實(shí)序列，且X1 (k)= DFT [X1 (η) ]，X2 (k) = DFT [X2 (η)]，可通過(guò)一次 FFT 運(yùn)算同時(shí)獲得 X1 (k)，X2 (k);算法如下： 首先將X1 (n)，X2 (η)分別當(dāng)作一復(fù)序列的實(shí)部及虛部， 令 X (n) = X1OiHjX2Oi) 通過(guò) FFT 運(yùn)算可獲得 X (η)的 DFT 值，X (k) =DFT [X1(Ii)KjDFT [X2 (n)] =X1GiHjX2GO 利用離散付里葉變換的共軛對(duì)稱性
有了 Χ(η)的FFT運(yùn)算結(jié)果X(k)，由上式即可得到X1GO, X2(k)的值； 將音頻數(shù)據(jù)頻譜圖的柱狀圖平移本振頻率f。個(gè)單位即得到原超聲波頻譜圖。 截取音頻數(shù)據(jù)離散時(shí)域圖的單周期圖；對(duì)得到的單周期離散時(shí)域圖縱軸取絕對(duì)值； 使采樣點(diǎn)數(shù)不變，根據(jù)重采樣頻率，重新計(jì)算采樣時(shí)間和采樣間隔，根據(jù)采樣間隔重新 設(shè)置時(shí)間軸，得到低頻率重采樣圖； 把得到的低頻率重采樣圖的時(shí)間軸變換成相位軸，關(guān)系如下： p = ftX360° f為被檢測(cè)電力設(shè)備的工頻交流電頻率；然后變換為柱狀圖，即得到幅值相位圖。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種對(duì)超聲波放電檢測(cè)信號(hào)處理后的音頻數(shù)據(jù)可視化的方法。包含有如下步驟：首先對(duì)通過(guò)檢測(cè)器存儲(chǔ)的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到其離散時(shí)域圖，一是對(duì)離散時(shí)域圖經(jīng)過(guò)FFT變換和頻率平移得到原超聲波的頻譜圖，二是對(duì)離散時(shí)域圖進(jìn)行取絕對(duì)值處理和低頻率重采樣得到原超聲波的幅值相位圖。本發(fā)明能夠得到超聲波的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖譜，便于數(shù)據(jù)直觀顯示，更好的分析電力設(shè)備絕緣介質(zhì)發(fā)生局部放電原因。
【IPC分類】G01R31-12, G06F19-00, G01H17-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104749497
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410722389
【發(fā)明人】劉凡, 賈志杰, 劉詣, 鄧建鋼, 陳軻娜, 萬(wàn)星辰, 羅洋, 張連星, 周電波, 皮本熙
【申請(qǐng)人】國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司, 國(guó)網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2014年12月2日