一种基于时域反射法的干扰波消除方法技术

本发明专利技术涉及一种基于时域反射法的干扰波消除方法，包括基于时域反射法进行信号采集；入射波和反射波阈值计算并滤除杂波；滤除入射波、反射波不成对匹配的波形；信号处理的步骤。本发明专利技术的干扰波消除方法，相比于不适用本文提出的滤波算法，直接对采集到的数据进行计算处理，本方法的计算结果更加准确，并且具有很强的灵活性，使用软件算法滤除信号中的杂波，不需要额外的滤波设备,同时降低了成本。需要额外的滤波设备,同时降低了成本。需要额外的滤波设备,同时降低了成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于时域反射法的干扰波消除方法


[0001]本专利技术属于信号杂波消除领域，具体涉及一种基于时域反射法(TDR)的干扰波消除方法。

技术介绍

[0002]当前比较广泛的机载线缆故障检测技术，为基于时域反射法(TDR)进行线缆故障检测,通过向线缆的一端发送脉冲信号，当线缆出现故障时，线缆故障点的阻抗就会发生变化，会产生回波，通过反射信号的反射系数判断故障类型，并可以根据时间差计算故障点的位置信息。
[0003]当TDR在受到电磁信号等外界环境的影响时，会导致收到的信号中有大量的杂波干扰，影响Δt的计算结果，从而影响最终的判定结果。
[0004]为了提高计算结果的准确性,现有方法一般依靠ADC的采集能力和处理器的计算能力，通过提高采集数据的精度，降低计算误差，提高计算结果的准确性，但是这种方法造成了硬件成本的增加。
[0005]现有技术中为了消除杂波的影响，在终端加上滤波设备，这种方法虽然能够将杂波消除，但是增加了额外的硬件设备，同时提高了成本。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，针对上述技术问题，提供一种基于时域反射法的干扰波消除方法，通过阈值算法和滤波算法滤除杂波，解决了杂波信号对于有效信号的干扰问题。
[0007]本专利技术技术方案：
[0008]一种基于时域反射法的干扰波消除方法，包括以下步骤：
[0009]1)基于时域反射法进行信号采集
[0010]1.1)信号源向机载线缆的一端发送脉冲信号，当线缆出现故障时，线缆故障点的阻抗发生变化，产生回波；
[0011]1.2)基于时域反射法，通过ADC采集设备采集入射波和反射波信号；
[0012]2)入射波和反射波阈值计算并滤除杂波
[0013]2.1)对ADC采集设备采集到的入射波的各峰值采样点和反射波的各峰值采样点，采用上下阈值控制算法，分别计算得到入射波、反射波的阈值范围；
[0014]2.2)将入射波和反射波超出阈值范围的峰值采样点滤除，确定入射波和反射波有效峰值采样点；
[0015]3)滤除入射波、反射波不成对匹配的波形
[0016]每个入射波对应一个反射波，步骤2)中有可能把单一的入射波或反射波滤除，造成入射波和反射波不成对，通过入射波和反射波查找滤除所有不成对匹配的波形；
[0017]4)信号处理
[0018]对步骤3)消除干扰波后的波形，进行信号处理，并基于时域反射法计算机载线缆
故障点的位置。
[0019]其特征在于，所述步骤2.1)中上下阈值控制算法具体为：
[0020]2.1.1)ADC采集设备采集到的波形采样点按照幅值重新进行排序，在入射波的各采样点和反射波的各采样点中获取部分采样点作为阈值计算采样点，取各阈值计算采样点幅值；
[0021]2.1.2)分别获取入射波和反射波的阈值计算采样点幅值的平均值：
[0022][0023]其中，x1，
……
x
n
为采样点幅值，n为有效波峰采样点总数；
[0024]2.1.3)计算入射波、反射波的阈值范围：
[0025][0026][0027]其中，x
h
为入射波或反射波的最大阈值，x
l
为入射波或反射波的最小阈值，α为常数。
[0028]其特征在于，步骤2.1.1)中ADC采集设备采集到的波形采样点按照幅值自小至大重新进行排序。
[0029]其特征在于，步骤2.1.1)中将入射波的各采样点和反射波的各采样点中波峰幅值范围相对稳定的部分采样点作为阈值计算采样点。
[0030]其特征在于，α的取值与ADC采集设备的采集速率有关。
[0031]其特征在于，所述步骤3)具体为：在步骤2)处理后的波形中，依次进行入射波和反射波查找，若一个入射波的下一个波形为一个反射波，则认为入射波和反射波成对，继续查找，若一个入射波的下一个波形仍为一个入射波，则认为入射波和反射波不成对，则滤除第一个入射波，直到完成查找，滤除所有不成对匹配的波形。
[0032]其特征在于，所述步骤4)中计算机载线缆故障点的位置具体过程为：通过反射信号的反射系数判断故障类型，并根据时间差计算故障点的位置信息，其中反射系数为：
[0033][0034]其中：Z0是机载线缆的特征阻抗，Z
L
是机载线缆故障点的阻抗，ρ
L
是线机载缆故障点的反射系数；
[0035]机载线缆故障点位置l如下：
[0036][0037]其中：v是脉冲信号在线缆中的传播速度，取决于线缆的物理特性，Δt是入射波与反射波的时间差。
[0038]其特征在于，脉冲信号在线缆中的传播速度v，取决于线缆的物理特性。
[0039]专利技术的有益效果：
[0040]1.相比于不适用本文提出的滤波算法，直接对采集到的数据进行计算处理，本方法的计算结果更加准确。
[0041]2.该方法具有很强的灵活性，使用软件算法滤除信号中的杂波，不需要额外的滤波设备,同时降低了成本。
附图说明
[0042]图1(a)无故障状态波形图
[0043]图1(b)开路状态波形图
[0044]图1(c)短路状态波形图
[0045]图2本专利技术方法流程图
[0046]图3采集到得入射波和反射波
[0047]图4重新排序后的波形
[0048]图5采集数据中的干扰波
[0049]图6短路故障的不成对的采样点波形
[0050]图7开路故障数据处理后的采样点波形
具体实施方式
[0051]下面结合附图和实施例对本专利技术的连接结构进行详细说明。
[0052]如图2所示，本专利技术的一种基于时域反射法的干扰波消除方法，包括以下步骤：
[0053]1)基于时域反射法进行信号采集
[0054]1.1)信号源向机载线缆的一端发送脉冲信号，当线缆出现故障时，线缆故障点的阻抗发生变化，产生回波；
[0055]1.2)基于时域反射法，通过ADC采集设备采集入射波和反射波信号；
[0056]2)入射波和反射波阈值计算并滤除杂波
[0057]2.1)对ADC采集设备采集到的入射波的各峰值采样点和反射波的各峰值采样点，采用上下阈值控制算法，分别计算得到入射波、反射波的阈值范围；
[0058]2.2)将入射波和反射波超出阈值范围的峰值采样点滤除，确定入射波和反射波有效峰值采样点；
[0059]3)滤除入射波、反射波不成对匹配的波形
[0060]每个入射波对应一个反射波，步骤2)中有可能把单一的入射波或反射波滤除，造成入射波和反射波不成对，通过入射波和反射波查找滤除所有不成对匹配的波形；
[0061]4)信号处理
[0062]对步骤3)消除干扰波后的波形，进行信号处理，并基于时域反射法计算机载线缆故障点的位置。
[006本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时域反射法的干扰波消除方法，包括以下步骤：1)基于时域反射法进行信号采集1.1)信号源向机载线缆的一端发送脉冲信号，当线缆出现故障时，线缆故障点的阻抗发生变化，产生回波；1.2)基于时域反射法，通过ADC采集设备采集入射波和反射波信号；2)入射波和反射波阈值计算并滤除杂波2.1)对ADC采集设备采集到的入射波的各峰值采样点和反射波的各峰值采样点，采用上下阈值控制算法，分别计算得到入射波、反射波的阈值范围；2.2)将入射波和反射波超出阈值范围的峰值采样点滤除，确定入射波和反射波有效峰值采样点；3)滤除入射波、反射波不成对匹配的波形每个入射波对应一个反射波，步骤2)中有可能把单一的入射波或反射波滤除，造成入射波和反射波不成对，通过入射波和反射波查找滤除所有不成对匹配的波形；4)信号处理对步骤3)消除干扰波后的波形，进行信号处理，并基于时域反射法计算机载线缆故障点的位置。2.如权利要求1所述的干扰波消除方法，其特征在于，所述步骤2.1)中上下阈值控制算法具体为：2.1.1)ADC采集设备采集到的波形采样点按照幅值重新进行排序，在入射波的各采样点和反射波的各采样点中获取部分采样点作为阈值计算采样点，取各阈值计算采样点幅值；2.1.2)分别获取入射波和反射波的阈值计算采样点幅值的平均值：其中，x1，
……
x
n
为采样点幅值，n为有效波峰采样点总数；2.1.3)计算入射波、反射波的阈值范围：2.1.3)计算入射波、反射波的阈值范围：其中，x
h
为入射波或反射波的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志浩，刘久成，詹丽君，王洪玮，
申请(专利权)人：天津航空机电有限公司，
类型：发明
国别省市：