[发明专利]一种光纤超声阵列传感器的阵列信号去噪方法

说明书

一种光纤超声阵列传感器的阵列信号去噪方法，属检测技术领域，目的是提高阵列传感器的灵敏度和抗干扰能力，其技术方案是，所述方法包括以下步骤：a.对光纤超声阵列传感器中每个阵元采集的信号进行EMD分解；b.对分解后的信号进行精简；c.将相邻阵元信号的对应阶IMF分量进行互相关运算，求取其时延值；d.计算各阵元信号的综合支持度；e.计算各阶IMF分量的权重；f.阵列传感器信号的重构。本发明在对局放超声阵列信号进行EMD分解的基础上，根据阵列信号封闭矢量时延准则来区分局放信号和噪声信号，较为简单地解决了阵列信号的去噪问题，大大提高了阵列传感器的灵敏度和抗干扰能力，为超声阵列信号的处理提供了新的途径。

技术领域

本发明涉及一种用于检测电气设备局部放电的光纤超声传感器的阵列信号去噪方法，属于检测技术领域。

背景技术

电气设备局部放电的有效检测在整个电力系统的安全运行中有着举足轻重的地位。局部放电超声阵列检测采用阵列传感器接收超声信号，根据阵列信号中相位差等特征信息来确定局放源方位。但是在实际运行中，传感器接收效率不高，灵敏度较低，所接收到的超声波信号极其微弱，电气设备运行环境十分复杂，致使超声信号常常被湮没在强烈的噪声之中，导致检测的精度降低，甚至检测失败。因此如何提高阵列传感器的灵敏度和抗干扰能力一直是有关技术人员面临的难题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种光纤超声阵列传感器的阵列信号去噪方法，以提高阵列传感器的灵敏度和抗干扰能力。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种光纤超声阵列传感器的阵列信号去噪方法，所述方法包括以下步骤：

a.对光纤超声阵列传感器中每个阵元采集的信号进行EMD(经验模态分解)分解，得到分解后的信号：

式中x(t)代表某一个阵元接收到的信号，c_i(t)代表第i阶IMF分量(固有模态分量)；r_n(t)代表余项；

b.对EMD分解后的信号进行精简

设光纤超声阵列传感器的阵元个数为n，第i个阵元采集的信号经过EMD分解后所得IMF分量的维数为D_i，所有阵元采集的信号经过EMD分解后，所得IMF分量的维数D＝[D₁,D₂,…,D_n]，保留每个阵元信号的前M阶IMF分量，舍弃其余信号，M＝min(D₁,D₂,…,D_n)；

c.将相邻阵元信号的对应阶IMF分量进行互相关运算，求取其时延值，则在第l阶所有的IMF分量引起的时延误差为：

式中下标数字代表阵元的标号，表示第l阶中局放源到第i个阵元和第j个阵元信号的时延值；

M阶IMF分量的时延误差构成的矢量运算误差矩阵δ为：

δ＝[δ₁,δ₂,Lδ_M]；

d.计算各阵元信号的综合支持度

设第i个阵元和第j个阵元测得的数据分别为x_i和x_j，计算x_i和x_j的相对距离：

d_ij＝abs|x_i-x_j| ij＝1,2,…,n

计算x_i被x_j的支持程度：