[发明专利]一种考虑双向尺度的电路故障特征提取方法

说明书

本发明公开了一种考虑双向尺度的电路故障特征提取方法，包括S1：在横轴方向上，对所采集的电压波形进行区间划分；S2：在每个小区间内，选取纵向尺度δ_Y，将小区间进一步划分；S3：重复步骤S201～S202，计算所有小区间相交盒子数量并求和，即可得到波形的盒子总数，记为M_X,Y(F)；S4：取不同的δ_X及δ_Y，分别计算M_X,Y(F)‑δ_Y及M_X,Y(F)‑δ_Y双对数曲线图，得到曲线斜率k；S5：构造以横向尺度δ_X、纵向尺度δ_Y、双对数曲线斜率k为坐标轴的立体坐标系，则坐标系内较为平缓的部分k值即为所求的分形盒维数值；S6：对提取出来的分形盒维数值进行检验。本发明中的电路故障特征提取方法综合考虑电路纵向信号采集精度及横向信号周期等关键因素，对分形盒维数算法进行改变，从而提高了电路故障诊断的准确性。

技术领域

本发明涉及电路故障诊断技术领域，尤其涉及一种考虑双向尺度的电路故障特征提取方法。

背景技术

随着海军装备服役时间的增长，由电路元器件导致的故障越来越成为制约其可靠性、安全性的关键问题。部分装备由于结构复杂、模拟电路较多并含有大量可调元件，使得对其进行的故障诊断及维修工作面临巨大挑战。对该类装备的故障诊断，除了要进行故障点的排查定位，更重要的是要进一步确定超差参数的具体量值，其目的在于指导维修人员如何快速定位故障并修复超差参数。装备模拟电路测点信号由于受到复杂电磁环境干扰、邻近数字电路耦合、工作状态切换等多方面因素的影响，经常体现出极强的非线性、非平稳的特点。非线性时频分析方法及分形理论能够很好地应对这一问题，并为故障诊断提供更多可辨的细节特征。

分形理论是用来刻画对象的不规则性和自相似性的有力工具，在处理复杂非线性系统中具有独到之处。合理运用分形理论，提取有用的诊断信息，不仅可以定性，而且可以定量地分析系统的工作状态，从而实现对模拟电路的故障诊断，提高对故障的辨识能力。实际上，如果将电路的每一次故障状态当作一个样本，那么虽然同一类故障出现的情况可能不同，但在某些特征上将会表现出共性。模拟电路中存在大量的非线性现象，如果抛开采样精度及存储深度的限制，模拟电路故障信号特征与分形理论的描述是十分吻合的。但是，分形理论是以自然界中雪花、海岸线等形态为研究对象提炼出的理论，这与模拟电路故障现象不尽相同，因此，若将其应用于模拟电路故障诊断的研究中还需根据实际情况做进一步改进。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种考虑双向尺度的电路故障特征提取方法，综合考虑电路纵向信号采集精度及横向信号周期等关键因素，对分形盒维数算法进行改变，从而提高了电路故障诊断的准确性。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种考虑双向尺度的电路故障特征提取方法，其特征在于，采用改进盒维数算法计算分形盒维数，作为电路故障特征值进行电路故障特征提取。

进一步的，所述改进盒维数算法采用长方形网格覆盖的方法计算分形盒维数值；其中，长方形网格的长为Δ_l，宽为Δ_w，Δ_l和Δ_w满足其中，T为采样时间，N为对应采样点数，d为垂直精度，A为幅值。

进一步的，采用长方形网格覆盖的方法计算分形盒维数值的具体操作步骤包括，

S1：在横轴方向上，对所采集的电压波形进行区间划分，选取横向尺度δ_X，将时间区间划分成个小区间，每个小区间可表示为若不能整除，还会在末端出现一余量，但并不影响后续算法；

S2：在每个小区间内，选取纵向尺度δ_Y，将小区间进一步划分，此时该小区间内出现的电压波形最大值与最小值的差值除以δ_Y向上取整，即为该小区间内的相交盒子数量；