用于锅炉管道泄漏点定位的信号时延估值方法技术

本发明专利技术提供一种用于锅炉管道泄漏点定位的信号时延估值方法，包括步骤：S1：根据一锅炉的炉膛的形状在所述炉膛内排布传感器阵列；S2：利用所述传感器接收信号并设置时延估计参数；S3：利用HB加权的自适应时延估计方法计算获得时延估值；S4：将所述时延估值代入一定位方程，并利用牛顿拉夫逊算法求解方程，得出具体的泄漏点位置。本发明专利技术的一种用于锅炉管道泄漏点定位的信号时延估值方法，具有良好的抑制噪声能力，又不依赖于统计先验知识。

Signal time delay estimation method for locating leakage point of boiler pipeline

【技术实现步骤摘要】
用于锅炉管道泄漏点定位的信号时延估值方法
本专利技术涉及锅炉管道泄漏点定位领域，尤其涉及一种用于锅炉管道泄漏点定位的信号时延估值方法。
技术介绍
目前我国电站对于基于时间延迟的锅炉管道泄漏点定位方法，主要是采用实时性好和强抵制噪声能力的广义互相关法来估计时延。这种方法是在对接收信号估算相关函数之前，进行加权处理，提高信号中信噪比较高的频率成分，从而抑制锅炉中的背景噪声功率，达到很好的精度。但是在实际中，如果不能预先得到有关信号和噪声的先验知识，则只能用其估计值来替代加权函数中的理论值。所以这种方法的实际效果与理论效果有一定的差距。电站锅炉管道泄漏点定位中现有的广义互相关方法基本思想是按照输入信号的信噪比进行加权预处理，采用的加权函数是HB加权函数，其估计方差可以达到克拉美罗下界(CRLB)。不过这种方法的最优性能依赖于对输入信号和噪声统计先验知识的了解，这在实际过程有一定的困难。
技术实现思路
针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种用于锅炉管道泄漏点定位的信号时延估值方法，具有良好的抑制噪声能力，又不依赖于统计先验知识。为了实现上述目的，本专利技术提供一种用于锅炉管道泄漏点定位的信号时延估值方法，包括步骤：S1：根据一锅炉的炉膛的形状在所述炉膛内排布传感器阵列；S2：利用所述传感器接收信号并设置时延估计参数；S3：利用HB加权的自适应时延估计方法计算获得时延估值；S4：将所述时延估值代入一定位方程，并利用牛顿拉夫逊算法求解方程，得出具体的泄漏点位置。优选地，所述时延估计参数包括时延估计算法的阶数、采样间隔和采样长度。优选地，所述S3步骤进一步包括步骤：S31：将所述传感器接收的所述信号分为两组分别滤波；获得一第一滤波信号和一第二滤波信号；S32：对所述第一滤波信号进行离散傅里叶变换，获得一第一输出信号；对所述第二滤波信号进行离散傅里叶变换并取模，获得一第二输出信号；S33：将所述第一输出信号和所述第二输出信号进行频域相乘，获得HB加权后的互功率谱函数；S34：对所述互功率谱函数进行离散傅里叶变换，获得所述信号的互相关函数；S35：通过峰值检测，测出所述互相关函数的峰值位置，并将所述峰值位置的值作为所述时延估值。本专利技术由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：本专利技术基于HB加权的自适应时延估计方法，首先采用了自适应设计，避免了对信号和噪声统计先验知识的依赖以及缺乏这些先验知识时所遇到的困难，很好的克服了广义相关法的缺点，因此它的估计精度也会有较大的提高。由于采用了HB加权方法，有利于抑制信号通带外的噪声，提高通带内的信噪比，从而可以在低信噪比下获得较好的时延估计性能；而且由于HB加权，改善了信噪比，因而具有较快的收敛速度，这样，就很好的解决了自适应设计和单纯的广义相关法带来的一些问题。附图说明图1为本专利技术实施例的用于锅炉管道泄漏点定位的信号时延估值方法的流程图；图2为本专利技术实施例的LMS-HB自适应时延估计原理图。具体实施方式下面根据附图1和图2，给出本专利技术的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本专利技术的功能、特点。请参阅图1，本专利技术实施例的一种用于锅炉管道泄漏点定位的信号时延估值方法，包括步骤：S1：根据一锅炉的炉膛的形状在炉膛内排布传感器阵列；传感器的阵列方式根据实际生产中电站锅炉炉膛的几何结构，目前主要利用四元十字型阵列。S2：利用传感器接收信号并设置时延估计参数；时延估计参数包括时延估计算法的阶数、采样间隔和采样长度。S3：利用HB加权的自适应时延估计方法计算获得时延估值。其中，S3步骤进一步包括步骤：S31：将传感器接收的信号分为两组分别滤波；获得一第一滤波信号和一第二滤波信号；S32：对第一滤波信号进行离散傅里叶变换，获得一第一输出信号；对第二滤波信号进行离散傅里叶变换并取模，获得一第二输出信号；S33：将第一输出信号和第二输出信号进行频域相乘，获得HB加权后的互功率谱函数；S34：对互功率谱函数进行离散傅里叶变换，获得信号的互相关函数；S35：通过峰值检测，测出互相关函数的峰值位置，并将峰值位置的值作为时延估值。其具体计算流程可参阅2，由图2可以看出，LMS-HB(最小均方)系统是由两个LMS自适应滤波器组成，其权矢分量分别为w12(n)和w21(n)。其中w12(n)与LMSTDE相同，以信号x1(n)作为输入信号或称为参考输入，而以x2(n)作为期望响应或称为基本输入，w21(n)与w12(n)相反，以x1(n)作为期望响应，以x2(n)作为期望输入信号。当自适应滤波器收敛时，w12(n)和w21(n)分别成为一个维纳滤波器，对滤波器w12(n)的输出信号和对滤波器w21(n)的输出信号进行离散傅里叶变换，并且对w21(n)输出信号进行离散傅里叶变换后取模，之后对两个输出信号频域相乘，得到HB加权后的互功率谱函数，然后对互功率谱函数作离散傅里叶反变换，得到两个信号的互相关函数，最后峰值检测，检测出峰值位置，得出时延估计值。S4：将时延估值代入一定位方程，并利用牛顿拉夫逊算法求解方程，得出具体的泄漏点位置。定位方程：(x-xi)2+(y-yi)2+(z-zi)2＝(r-τi·c)2(i＝1,2,3)其中p(x,y,z)是声源，si(xi,yi,zi)是传感器的坐标位置，τ是时延估值，c是当时环境下的声速。使用牛顿迭代方法计算此方程组，牛顿迭代公式为：本专利技术实施例的一种用于锅炉管道泄漏点定位的信号时延估值方法，将自适应处理方法和广义相关法结合起来，对两种方法取长补短。HB加权的广义相关法，其加权函数为：用HB加权函数对互功率谱密度函数Gx1x2(f)进行加权得到：由于上式可改写为：式中，H12(f)和H21(f)各为Roth处理器，对上式做傅里叶逆变换，得到广义相关函数为：Ry1y2(τ)＝F-1[Gy1y2(f)]＝F-1[H12(f)|H21(f)|]H12(f),H21(f)的自适应实现，可以完成HB加权的自适应时延估计。这样，HB加权广义相关函数完全可以用自适应滤波器来实现，即：W12(f,n)和W12(f,n)表示两个自适应滤波器的传递函数，分别模拟H12(f)和H21(f)。本专利技术实施例的一种用于锅炉管道泄漏点定位的信号时延估值方法，采用HB加权的自适应时延估计方法，首先由于采用了自适应设计，避免了对信号和噪声统计先验知识的依赖以及缺乏这些先验知识时所遇到的困难，很好的克服了广义相关法的缺点，因此它的估计精度也会有较大的提高；但是采用自适应设计，也会出现两个问题，第一，收敛速度慢，可能需要较多的数据量才能得到可靠得的时延估值，第二，受到噪声的影响比较大，而锅炉的炉膛内噪声的构成非常复杂，时延精度可能会降低。因此，采用了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于锅炉管道泄漏点定位的信号时延估值方法，包括步骤：/nS1：根据一锅炉的炉膛的形状在所述炉膛内排布传感器阵列；/nS2：利用所述传感器接收信号并设置时延估计参数；/nS3：利用HB加权的自适应时延估计方法计算获得时延估值；/nS4：将所述时延估值代入一定位方程，并利用牛顿拉夫逊算法求解方程，得出具体的泄漏点位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于锅炉管道泄漏点定位的信号时延估值方法，包括步骤：
S1：根据一锅炉的炉膛的形状在所述炉膛内排布传感器阵列；
S2：利用所述传感器接收信号并设置时延估计参数；
S3：利用HB加权的自适应时延估计方法计算获得时延估值；
S4：将所述时延估值代入一定位方程，并利用牛顿拉夫逊算法求解方程，得出具体的泄漏点位置。


2.根据权利要求1所述的用于锅炉管道泄漏点定位的信号时延估值方法，其特征在于，所述时延估计参数包括时延估计算法的阶数、采样间隔和采样长度。


3.根据权利要求2所述的用于锅炉管道泄漏点定...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘航，刘文红，
申请(专利权)人：上海电机学院，
类型：发明
国别省市：上海;31