放电辐射脉冲的参数化采集方法技术

放电辐射脉冲的参数化采集方法，涉及一种脉冲信号的数字化参数提取方法，目的是解决现有脉冲采集技术存在的高速采样速率与巨大采样数据量之间的矛盾，包括如下步骤：将脉冲检波信号进行高速模数转换成为连续的数字脉冲信号；数字信号通过比较触发电平，高于触发电平则开始脉冲捕获，而后低于触发电平则停止脉冲捕获过程，并输出锁存的脉冲参数化数据组；为降低有效输出流速率并维持最大的动态范围，触发电平按输出脉冲在单位调整周期内的频度而负反馈算法控制下自动调整；输出的脉冲参数值包括峰值、峰值时刻、脉冲宽度。本发明专利技术可适用于雷电或局部放电脉冲信号的参数化采集，也可用于其它场合的脉冲信号采集。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种脉冲信号的参数化采集方法，特别涉及一种雷电及局部放 电辐射脉冲信号的参数化采集方法。
技术介绍
在工程测量和科学研究领域，经常需要面对连续、随机的脉冲事件。这些 脉冲型事件有几个共同的特点一、 出现的时刻完全随机，或者说受到复杂的多种原因控制，没有明显的 发生规律；二、 脉冲信号的占空比非常小，而大量的噪声本底"零数据"对测量和研究没有任何价值贡献；三、 脉冲的有效带宽很宽，而且能量在时间分布上非常集中；四、 在测量信号上有不少其他原因导致的干扰脉冲信号，这些干扰信号与 目标脉冲信号的分辨比较困难；五、 脉冲信号的幅度有较大的动态范围；具有上述特点的典型信号就是自然雷电和高压电气设备的局部放电脉冲。 《山东科技大学学报》2006年12月第25巻第4期中"基于A/D转换的 多路脉冲数据采集器的设计"一文中公开了一种基于A/D转换的脉冲数据采集 方法，其采集机理是在一个脉冲的持续时间内对其进行连续多次采样，根据脉 冲信号的最小周期及采样速度算出一个脉冲内的最少采样次数，从而判断是否 出现脉冲的上升沿或下降沿，根据上升沿或下降沿的个数算出脉冲数据。这种 采集方法的缺点在于采样速率较低，而且当测量信号上有干扰脉冲信号时，很 难将干扰信号与目标脉冲信号分辨开，不适用于雷电脉冲的采集。《电子测量技术》杂志2006年8月第29巻第4期中"脉冲信号采集系统" 一文中公开了一种脉冲采集技术，它通过光电隔离将传感器传来的脉冲信号强 度控制在高速采集卡的动态范围内，采用了 4个12位20MHz的独立模数转化 器(ADC)进行采样。当单次触发采集的所有通道数据总量不超过32K的FIFO (First In First Out,先进先出数据缓存器)缓存时，每通道都可以按最高20MHz 的AD采样速度来采样。当数据总量超过32K的FIFO缓存区时，要以DMA(Direct Memory Access,直接内存存取)方式直接传送数据到计算机内存，速 度将受PCI总线带宽限制。这种脉冲采集方式的不足之处是它能达到的最高采 样率和采样的通道数、采集的数据量以及PCI总线的带宽均有关系，当用于雷 电或局部放电辐射脉冲的采集时，就会因其庞大的数据量而极大地降低采样 率，这样就很有可能会漏掉很多关键的雷电信号。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有技术存在的采样速率低、干扰信号与目标信号不 易分辨或因数据量庞大而降低采样率造成漏掉放电脉冲信号的问题，以解决现 有脉冲采集技术存在的高速采样速率与巨大釆样数据量之间的矛盾，提供一种 可以连续记录雷电或局部放电辐射随机脉冲信号参数的高速采集方法，通过对 高速模数转化器输出的表征放电脉冲的数字信号实时、动态的甄别和参数化分 析，实现对放电脉冲关键信息(脉冲信号峰值、峰值时刻、脉冲宽度)的记录， 避免大量无用数据的存储和传输，从而实现高速连续脉冲信息的高速参数化记 录和分析、统计。本专利技术的目的通过下述技术方案来实现，包括如下步骤a. 将接收到的放电辐射脉冲信号进行检波并转换为连续的数字脉冲信 号，然后将数字脉冲信号与触发电平进行比较，高于触发电平则开始 一个脉冲的捕获过程，低于触发电平则停止该过程，并同时输出脉冲 捕获过程记录到的脉冲参数值；b. 触发电平根据单位调整周期内的脉冲发生频度进行负反馈自动调整。 所述步骤a中， 一次脉冲捕获过程开始于数字脉冲信号幅度高于触发电平，结束于数字脉冲信号幅度低于触发电平；输出的脉冲参数值是指该脉冲的峰值 幅度、峰值时刻及脉冲宽度；每次脉冲捕获过程中，将连续的数字脉冲信号的 每个数据与峰值寄存器中的当前数据比较，若数据大于峰值寄存器数据则锁存 当前数据作为峰值，同时将当前的时刻寄存为峰值时刻，该操作一直持续到本 次脉冲捕获过程结束；脉冲宽度为一个脉冲捕获过程中的采样周期数，在脉冲 捕获开始时脉冲宽度寄存器清零，在捕获过程中对采样周期进行计数，当数字 脉冲信号低于触发电平时脉冲捕获结束，锁存脉冲宽度寄存器的值作为此次捕 获过程获取的脉冲宽度；所述步骤b中触发电平的负反馈自动调整过程为根据每个调整周期内记录到的脉冲个数对当前触发电平进行调整，即若脉冲个数 达到上限阈值，则触发电平提高一个数值单位；若脉冲个数小于下限阈值，则 触发电平减小一个数值单位，每个调整周期结束时进行这一调整步骤，调整后 的触发电平作为新周期的触发电平数值。本专利技术采用包含上述步骤的方法，通过高速模数转化过程连续不断地记录 雷电或局部放电的脉冲信号，并通过对触发电平进行负反馈自动调整的方法对 采集的脉冲信号进行甄别，根据记录脉冲的数量、幅值上下浮动触发电平的数 值，既保证了采集数据量的合理性，避免出现数据拥堵的现象，在数据采集有 效性和采集设备能力之间达到合理的平衡，又能够在适当的时候自动降低触发 电平，以便可以监测到更小的放电信号，对于观测设备的早期局部放电信号和 自然雷电中的早期云内闪电而用于雷电灾害预警具有非常重要的意义。可见，采用本专利技术的方法，与现有技术相比，既具有更高的采样率，又能 够分辨干扰信号和目标信号，避免漏掉应该釆集的放电脉冲信号，在数据量与 采样率之间实现了更合理的平衡性，以实现对放电脉冲关键信息(脉冲信号峰 值、峰值时刻和脉冲宽度)的记录，避免大量无用数据的存储和传输，从而实 现高速连续脉冲信息的参数化识别和采集，为观测设备的早期局部放电信号和 自然雷电中的早期云内闪电而用于雷电灾害预警提供决策依据。本专利技术可适用 于雷电或局部放电的脉冲信号的参数化采集。附图说明图1是本专利技术中的脉冲捕获的示意图。具体实施例方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步的说明。，包括如下步骤-a. 天线和VHF或UHF接收机把空间辐射的放电脉冲的指定频带的信号 转换为检波后的基带脉冲信号，为了最大动态范围记录放电脉冲信号， 接收机的输出级被设计成对数检波特性，有效的记录脉冲动态范围达 到80dB，通过VHF或UHF接收机对放电脉冲信号进行放大，获得脉冲检波信号；b, 将接收到的脉冲检波信号进行放大和滤波，并通过50Msps/12位的高 速模数转换器(ADC)将脉冲检波信号转化为数字脉冲信号；C.将数字脉冲信号与触发电平比较，高于触发电平则开始一个脉冲捕获 过程；低于触发电平则停止该次脉冲捕获过程，并同时输出脉冲捕获 过程记录到的脉冲参数值；脉冲参数化的捕获过程是在捕获过程开始时峰值寄存器锁入当前脉冲幅 值作为峰值；脉冲宽度寄存器清零；峰值时刻用于保存当前脉冲发生时刻，在 捕获结束时锁存系统内当前的采样周期计数值。而在每次脉冲捕获过程中，峰值寄存器的逻辑运算是对连续的数字脉冲 信号的每个数据与峰值寄存器的当前数据进行比较，若数据大于寄存器数据则 锁存当前数据作为峰值，同时，当前时刻寄存器也更新为系统当前的采样周期 计数值。为降低脉冲参数化数据流有效输出速率，同时又能维持系统工作的最大动 态范围，触发电平按输出脉冲在单位调整周期时间内发生的频度进行负反馈自动调整。具体的调节步骤如下根据每个周期内记录到的脉冲个数对当前触发电平 进行调节，若脉冲个数达到80%FIFO深度，则触发电平数值加一；若脉冲个数小于5MFIFO深度，则认为脉冲个数很少，触发电平数值减一。每个周期结 束进行这本文档来自技高网...

【技术保护点】
放电辐射脉冲的参数化采集方法，其特征在于，包括如下步骤：　　　　ａ．将接收到的放电辐射脉冲信号进行检波并转换为连续的数字脉冲信号，然后将数字脉冲信号与触发电平进行比较，高于触发电平则开始一个脉冲的捕获过程，低于触发电平则停止该过程，并同时输出脉冲捕获过程记录到的脉冲参数值；　　　　ｂ．触发电平根据单位调整周期内的脉冲发生频度进行负反馈自动调整。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程昕，宋喜陵，
申请(专利权)人：成都南迪测量科技有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]