一种变压器振动噪声源全频域识别方法技术

本发明专利技术公开了一种变压器振动噪声源全频域识别方法，涉及一种噪声源识别方法，步骤如下：采集并测量变压器振动噪声源的声压信号，并其进行频域划分；采用声全息法对低频信号进行重建和对低频噪声法向振速进行计算；采用波束形成法对高频声压信号进行重建和对高频噪声法向振速进行计算；最后分别对全频域噪声声压信号和全频域噪声法向振速进行计算，从而实现变压器振动噪声源全频域噪声识别。本发明专利技术对声全息测量面测量到的低频声压信号进行波数域补零外推处理，利用补零外推后的结果进行重建，克服了因变压器体积大造成的“卷绕误差”和“边缘Gibbs效应”，实现了变压器振动噪声源全频域噪声识别。

【技术实现步骤摘要】
一种变压器振动噪声源全频域识别方法
本专利技术属于变压器噪声源识别方法，尤其涉及一种变压器振动噪声源全频域识别方法。
技术介绍
变压器是电力系统最重要的设备之一，变压器故障会对整个电网的安全稳定运行造成重大的影响，识别变压器振动噪声源有助于判断变压器运行状态，及早发现故障。变压器体积庞大，结构复杂，同时噪声频率分布广。目前，噪声源识别方法主要有声强法、声压法、波束形成法、声全息法，波束形成法具有优越的高频空间分辨能力，但是低频域识别效果不好。声全息法具有优越的低频空间分辨能力，但是高频域识别效果不好。本专利技术结合波束形成法和声全息法，对变压器噪声源进行全频域的噪声源识别，同时声全息法采用波数域补零外推对声压信号进行处理，消除了“卷绕误差”和“边缘Gibbs效应”，实现对变压器噪声源的精准识别。
技术实现思路
针对现有技术的中因为变压器噪声信号频谱范围宽、变压器体积庞大及噪声源空间分布广不能较好的全频域识别变压器振动噪声源，本专利技术提供一种变压器振动噪声源全频域识别方法。本专利技术是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种变压器振动噪声源全频域识别方法，包括如下步骤：(1)采集并测量变压器振动噪声源的声压信号，测量到的声压信号的频率为f，对所述测量到的声压信号进行频域划分，分界频率为f0，f≤f0的为低频噪声声压信号，f>f0的为高频噪声声压信号；(2)声全息测量面测量步骤(1)的所述测量到的声压信号，对声全息测量面测量得的声压信号进行滤波后选取低频噪声声压信号进行波数域补零外推得到外推后的低频噪声声压信号，根据所述外推后的低频噪声声压信号得到外推声全息面频域角谱；(3)根据步骤(2)的所述外推声全息面频域角谱得到声全息法重建的低频噪声声压信号和低频噪声法向振速频域角谱，根据所述低频噪声法向振速频域角谱得到低频噪声法向振速；(4)波束形成测量面测量步骤(1)测量得到的声压信号，对波束形成测量面测量得的声压信号进行滤波后选取高频噪声声压信号进行加权延迟求和得到波速形成法重建的高频噪声声压信号；(5)根据步骤(4)的所述波速形成法重建的高频噪声声压信号得到高频噪声频域角谱，根据所述高频噪声频域角谱得到高频噪声法向振速频域角谱，根据所述高频噪声法向振速频域角谱得到高频噪声法向振速；(6)根据步骤(3)的所述声全息法重建的低频噪声声压信号和步骤(4)的所述波速形成法重建的高频噪声声压信号计算得到全频域噪声声压信号，根据步骤(3)的所述低频噪声法向振速和步骤(5)的所述高频噪声法向振速计算得到全频域噪声法向振速，输出所述全频域噪声声压信号和所述全频域噪声法向振速。进一步的，所述步骤(1)中采用传感器采集所述变压器振动噪声源的声压信号，传感器的采集方式为扫描法或快照法。进一步的，所述传感器采用阵列方式进行放置，所述传感器阵列方式为螺旋形、圆形、矩形、十字型或线型方式。进一步的，所述步骤(1)的分界频率为：式中，f0为分界频率，在变压器振动噪声声源的辐射场中，c为声音传播速度，d1为声全息测量面与变压器振动噪声声源面距离，d2为波束形成测量面与变压器振动噪声声源面距离。进一步的，所述步骤(2)中的波数域补零外推步骤如下：①对声全息测量面的孔径内测量滤波得的低频噪声声压信号波数域补零到变压器振动噪声声源面的2倍得到第一次补零外推的结果②第i次补零外推的结果为对按下式进行波数域外推处理：式中，λ(ai)是一个低通滤波器，ai为第i次迭代过程的滤波器因子，F,F-1分别表示二维连续傅立叶变换及其逆变换；③将中位于声全息测量面N内的部分用替换，得到④计算滤波器因子变化率Δai＝|ai-ai-1|；当Δai-1>ε时，ε为给定精度要求，转步骤②继续迭代；当Δai-1<ε时，保存所得Δai-1，继续进行试探性迭代，如果试探性迭代中每次计算的Δa均小于前面保存的Δai-1，停止迭代，取最后一次迭代所得的为波数域补零外推后的低频噪声声压信号；否则缩小ε，i＝i+1转步骤②继续迭代；⑤取波数域补零外推结果进一步的，所述低通滤波器为正则化滤波器，且采用共轭梯度最小均方法，所述低通滤波器的正则化参数采用L曲线准则和广义交叉互验法。进一步的，步骤④的ε取值为0.01Δa0，试探性迭代次数为50次。进一步的，所述步骤(3)中的所述声全息法重建后的低频噪声声压信号采用下式来表示：所述低频噪声法向振速采用下式来表示：式中，为声全息测量面孔径内测得的低频噪声声压信号；F,F-1分别表示二维连续傅立叶变换及其逆变换；是格林函数g(x,y,z)的二维连续傅立叶变换的逆变换，且ρ0为空气的平均密度；c为声速；k为波数，λ为波长。进一步的，所述步骤(5)中的所述高频噪声法向振速采用下式来表示：式中，为波束形成测量面测得的高频噪声声压信号，zb-zs为波数成形测量面到变压器声源面的距离，是格林函数g(x,y,z)的二维连续傅立叶变换的逆变换，且F,F-1分别表示二维连续傅立叶变换及其逆变换，ρ0为空气的平均密度；c为声速；k为波数，λ为波长。进一步的，所述步骤(6)中，所述全频域噪声声压信号采用所述声全息法重建的低频噪声声压信号和所述波速形成法重建的高频噪声声压信号相加得到，所述全频域噪声法向振速采用所述低频噪声法向振速和所述高频噪声法向振速相加得到。与现有技术相比，本专利技术所提供的一种变压器振动噪声源全频域识别方法，对变压器振动噪声声压信号进行频域划分，并采用波束形成法对高频噪声声压信号进行重建和对高频噪声法向振速进行计算，采用声全息法对低频信号进行重建和对低频噪声法向振速进行计算，最后分别对全频域噪声声压信号和全频域噪声法向振速进行计算，从而实现了变压器振动噪声源全频域噪声识别。本专利技术采用波数域补零外推法，对声全息测量面采集到的声压信号进行补零外推，克服了因变压器体积大造成的“卷绕误差”和“边缘Gibbs效应”。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一种变压器振动噪声源全频域识别方法的流程图；图2为变压器振动噪声源波束形成法识别结果的示意图；图3为变压器高频振动噪声源波束形成法识别结果的示意图；图4为变压器低频振动噪声源波束形成法识别结果的示意图；图5为变压器振动噪声源声全息法识别结果的示意图；图6为变压器高频振动噪声源声全息法识别结果的示意图；图7为变压器低频振动噪声源声全息法识别结果的示意图；图8为波束形成法与声全息法叠加识别的结果的示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本实施例中，距离变压器d1处为声全息测量面N，在距离变压器d2处为波束形成测量面B，声全息测量面N经波数域补零外推后可以得到测量面N+，在测量面上呈网格式分布有测量点，相邻网格点之间的距离小于半个波长。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变压器振动噪声源全频域识别方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)采集并测量变压器振动噪声源的声压信号，测量到的声压信号的频率为f，对所述测量到的声压信号进行频域划分，分界频率为f0，f≤f0的为低频噪声声压信号，f>f0的为高频噪声声压信号；(2)声全息测量面测量步骤(1)的所述测量到的声压信号，对声全息测量面测量得的声压信号进行滤波后选取低频噪声声压信号进行波数域补零外推得到外推后的低频噪声声压信号，根据所述外推后的低频噪声声压信号得到外推声全息面频域角谱；(3)根据步骤(2)的所述外推声全息面频域角谱得到声全息法重建的低频噪声声压信号和低频噪声法向振速频域角谱，根据所述低频噪声法向振速频域角谱得到低频噪声法向振速；(4)波束形成测量面测量步骤(1)测量得到的声压信号，对波束形成测量面测量得的声压信号进行滤波后选取高频噪声声压信号进行加权延迟求和得到波速形成法重建的高频噪声声压信号；(5)根据步骤(4)的所述波速形成法重建的高频噪声声压信号得到高频噪声频域角谱，根据所述高频噪声频域角谱得到高频噪声法向振速频域角谱，根据所述高频噪声法向振速频域角谱得到高频噪声法向振速；(6)根据步骤(3)的所述声全息法重建的低频噪声声压信号和步骤(4)的所述波速形成法重建的高频噪声声压信号计算得到全频域噪声声压信号，根据步骤(3)的所述低频噪声法向振速和步骤(5)的所述高频噪声法向振速计算得到全频域噪声法向振速，输出所述全频域噪声声压信号和所述全频域噪声法向振速。...

【技术特征摘要】
1.一种变压器振动噪声源全频域识别方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)采集并测量变压器振动噪声源的声压信号，测量到的声压信号的频率为f，对所述测量到的声压信号进行频域划分，分界频率为f0，f≤f0的为低频噪声声压信号，f>f0的为高频噪声声压信号；(2)声全息测量面测量步骤(1)的所述测量到的声压信号，对声全息测量面测量得的声压信号进行滤波后选取低频噪声声压信号进行波数域补零外推得到外推后的低频噪声声压信号，根据所述外推后的低频噪声声压信号得到外推声全息面频域角谱；(3)根据步骤(2)的所述外推声全息面频域角谱得到声全息法重建的低频噪声声压信号和低频噪声法向振速频域角谱，根据所述低频噪声法向振速频域角谱得到低频噪声法向振速；(4)波束形成测量面测量步骤(1)测量得到的声压信号，对波束形成测量面测量得的声压信号进行滤波后选取高频噪声声压信号进行加权延迟求和得到波速形成法重建的高频噪声声压信号；(5)根据步骤(4)的所述波速形成法重建的高频噪声声压信号得到高频噪声频域角谱，根据所述高频噪声频域角谱得到高频噪声法向振速频域角谱，根据所述高频噪声法向振速频域角谱得到高频噪声法向振速；(6)根据步骤(3)的所述声全息法重建的低频噪声声压信号和步骤(4)的所述波速形成法重建的高频噪声声压信号计算得到全频域噪声声压信号，根据步骤(3)的所述低频噪声法向振速和步骤(5)的所述高频噪声法向振速计算得到全频域噪声法向振速，输出所述全频域噪声声压信号和所述全频域噪声法向振速。2.根据权利要求1所述的变压器振动噪声源全频域识别方法，其特征为：所述步骤(1)中采用传感器采集所述变压器振动噪声源的声压信号，传感器的采集方式为扫描法或快照法。3.根据权利要求2所述的变压器振动噪声源全频域识别方法，其特征为：所述传感器采用阵列方式进行放置，所述传感器阵列方式为螺旋形、圆形、矩形、十字型或线型方式。4.根据权利要求1所述的变压器振动噪声源全频域识别方法，其特征为：所述步骤(1)的分界频率为：式中，f0为分界频率，在变压器振动噪声声源的辐射场中，c为声音传播速度，d1为声全息测量面与变压器振动噪声声源面距离，d2为波束形成测量面与变压器振动噪声声源面距离。5.根据权利要求2所述的变压器振动噪声源全频域识别方法，其特征在于：所述步骤(2)中的波数域补零外推步骤如下：①对声全息测量面的孔径内测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎大健，余长厅，陈梁远，张玉波，张磊，赵坚，颜海俊，贺德华，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广西,45