一种基于超声相位分辨的GIS自由金属微粒深度识别方法技术

本发明专利技术公开了一种基于超声相位分辨的GIS自由金属微粒深度识别方法，本发明专利技术通过提取GIS自由金属微粒碰撞瞬间电压相位过零点或接近零点的GIS自由金属微粒碰撞信号，相邻的下一次GIS自由金属碰撞信号，根据GIS自由金属微粒非带电运动相邻两次碰撞声信号幅值以及相对应的时间间隔，推算出相对应的GIS自有金属微粒质量。通过提取GIS自由金属微粒处于电压相位非过零点碰撞信号以及相邻的下一次碰撞信号，建立GIS自由金属微粒带电飞行过程相邻两次碰撞信号之间的联系，结合GIS外施电压信号，计算出GIS自由金属微粒带电飞行过程中的带电量，结合微粒的几何形状，计算出微粒的密度和几何尺寸大小，对微粒参量做出精确估算。对微粒参量做出精确估算。对微粒参量做出精确估算。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声相位分辨的GIS自由金属微粒深度识别方法


[0001]本专利技术属于GIS/GIL内缺陷检测领域，具体涉及一种基于超声相位分辨的GIS自由金属微粒深度识别方法。

技术介绍

[0002]高电压电工电器技术和GIS/GIL内缺陷检测领域，金属微粒是GIS内最常见的缺陷之一，由于金属微粒的存在会给GIS的绝缘性能带来巨大的潜在威胁，因此GIS内金属微粒的检测是亟需解决解决的问题。
[0003]目前GIS内金属微粒检测主要是通过绘制单微粒超声飞行时间谱图实现对金属微粒的定性识别，并且估算微粒质量过程中忽略了微粒受到的电场力作用，因此估算结果存在较大误差，并且无法实现对微粒材质以及尺寸大小的估算。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种基于超声相位分辨的GIS自由金属微粒深度识别方法，能够对GIS自由金属微粒材质以及尺寸大小的估算，并且精度高。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术包括以下步骤：
[0006]采集GIS外施电压信号以及GIS自由金属微粒与GIS壳体碰撞产生的声信号；
[0007]建立GIS自由金属微粒非带电运动过程物理模型，得到微粒非带电运动过程相邻两次碰撞信号间的数值关系；
[0008]提取GIS自由金属微粒电压相位过零点碰撞信号；
[0009]根据GIS自由金属微粒非带电运动过程相邻两次碰撞信号幅值关系，提取GIS自由金属微粒相邻下一次碰撞信号；
[0010]建立GIS自由金属微粒带电运动过程物理模型，得到GIS自由金属微粒带电运动过程相邻两次碰撞信号间的数值关系；
[0011]提取GIS自由金属微粒电压相位非过零点碰撞信号以及相邻下一次碰撞信号；
[0012]根据GIS自由金属微粒带电运动过程物理模型估算得到微粒带电量，对GIS自由金属微粒材质以及尺寸大小进行估算；
[0013]通过提取多组满足条件的碰撞信号，估算得到多组GIS自由金属微粒的质量、材质和大小信息，剔除误差大于预设阈值的估算结果，对剩余结果求取平均值，得到最终结果。
[0014]采用超声信号传感器采集GIS自由金属微粒与GIS壳体碰撞的声信号，通过示波器采集GIS外施电压信号。
[0015]将微粒非带电运动过程等效为具有一定初始速度的上抛运动，根据自由上抛理论建立微粒非带电运动过程相邻两次碰撞信号间信号幅值之间的关系，作为微粒非带电运动过程相邻两次碰撞信号间的数值关系。
[0016]结合GIS外施电压信号以及GIS自由金属微粒碰撞信号，提取GIS自由金属微粒碰撞信号处于电压相位过零点的相邻的下一次碰撞信号，由于GIS自由金属微粒飞行过程中
带电量不发生变化，GIS自由金属微粒带电量仅在GIS自由金属微粒与GIS壳体碰撞时发生变化，根据GIS自由金属微粒感应带电原理，GIS自由金属微粒与GIS壳体碰撞时刻为电压相位过零点的情况GIS自由金属微粒带电量为零，因此将GIS自由金属微粒的下一次碰撞过程等效为具有初始速度的上抛运动。
[0017]GIS自由金属微粒在电压相位过零点碰撞信号后相邻下一个碰撞信号即为微粒非带电运动过程相邻下一次的碰撞信号，得到非带电运动过程相邻两次碰撞信号幅值以及时间间隔，能够得到GIS自由金属微粒质量。
[0018]结合GIS外施电压信号，选取碰撞时刻电压相位处于非零点的碰撞信号，相邻的下一次碰撞信号即为非带电运动过程相邻下一次的碰撞信号。
[0019]根据GIS外施电压信号，能够得到GIS管道空间内电场变化规律，结合GIS自由金属微粒带电运动过程相邻两次碰撞声信号幅值大小以及相对应的时间间隔，得到GIS自由金属微粒带电飞行过程带电量大小，已知GIS自由金属微粒带电量大小以及带电量，能够得到GIS自由金属微粒的材质以及尺寸大小。
[0020]对误差在20％以内的估算结果求取平均值。
[0021]与现有技术相比，本专利技术结合GIS自由金属微粒碰撞声信号以及GIS外施电压信号，通过提取GIS自由金属微粒碰撞瞬间电压相位过零点或接近零点的GIS自由金属微粒碰撞信号，以及相邻的下一次GIS自由金属碰撞信号，根据GIS自由金属微粒非带电运动相邻两次碰撞声信号幅值以及相对应的时间间隔，进而推算出相对应的GIS自有金属微粒质量。同样的，通过提取GIS自由金属微粒处于电压相位非过零点碰撞信号以及相邻的下一次碰撞信号，建立GIS自由金属微粒带电飞行过程相邻两次碰撞信号之间的联系，结合GIS外施电压信号，能够计算出GIS自由金属微粒带电飞行过程中的带电量，结合微粒的几何形状，可计算出微粒的密度和几何尺寸大小，对微粒参量做出精确估算。
附图说明
[0022]图1为微粒非带电运动过程示意图；
[0023]图2为GIS中金属微粒带电以及非带电运动过程碰撞声信号提取流程图；
[0024]图3为微粒碰撞声信号提取结果；
[0025]图4为微粒非带电运动过程相邻两次碰撞声信号提取结果图；
[0026]图5为微粒非带电运动过程相邻两次碰撞声信号提取示意图；
[0027]图6为微粒带电运动过程相邻两次碰撞声信号提取结果。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本专利技术做进一步说明。以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0029]参见图1，本专利技术包括以下步骤：
[0030]采集GIS外施电压信号以及微粒与GIS壳体碰撞产生的声信号，建立微粒非带电运动过程物理模型，得到微粒非带电运动过程相邻两次碰撞信号间的数值联系，提取微粒电压相位过零点碰撞信号，提取微粒非带电运动过程相邻下一次碰撞信号，提取微粒电压相位非过零点碰撞信号以及相邻下一次碰撞信号，建立微粒带电运动过程物理模型，得到微
粒带电运动过程相邻两次碰撞信号间的数值联系，根据微粒带电运动过程物理模型估算得到微粒带电量，进而对球形微粒材质以及尺寸大小进行估算，通过提取多组满足条件的碰撞信号，估算得到多组微粒质量、材质、大小等信息，剔除误差较大的估算结果，对剩余误差较小结果求取平均值，减小估算误差。
[0031]根据采集得到的外施电压信号以及微粒碰撞信号，根据微粒碰撞声信号所处的电压相位，提取微粒碰撞声信号处于电压过零点的超声信号，也即满足超声信号处于电压过零时刻的声信号。
[0032]提取微粒碰撞信号处于电压相位过零点的相邻的下一次碰撞信号，由于微粒飞行过程中带电量不发生变化，微粒带电量仅在微粒与壳体碰撞时发生变化，根据微粒感应带电原理，微粒与壳体碰撞时刻为电压相位过零点的情况微粒带电量为零，因此微粒的下一次碰撞过程可等效为具有一初始速度的上抛运动。
[0033]参见图1，A
i
和A
i+1
分别为微粒与壳体第i和第i+1次碰撞声信号幅值，v
i
和v
i+1
分别为微粒与壳体第i和第i+1次碰撞速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声相位分辨的GIS自由金属微粒深度识别方法，其特征在于，包括以下步骤：采集GIS外施电压信号以及GIS自由金属微粒与GIS壳体碰撞产生的声信号；建立GIS自由金属微粒非带电运动过程物理模型，得到微粒非带电运动过程相邻两次碰撞信号间的数值关系；提取GIS自由金属微粒电压相位过零点碰撞信号；根据GIS自由金属微粒非带电运动过程相邻两次碰撞信号幅值关系，提取GIS自由金属微粒相邻下一次碰撞信号；建立GIS自由金属微粒带电运动过程物理模型，得到GIS自由金属微粒带电运动过程相邻两次碰撞信号间的数值关系；提取GIS自由金属微粒电压相位非过零点碰撞信号以及相邻下一次碰撞信号；根据GIS自由金属微粒带电运动过程物理模型估算得到微粒带电量，对GIS自由金属微粒材质以及尺寸大小进行估算；通过提取多组满足条件的碰撞信号，估算得到多组GIS自由金属微粒的质量、材质和大小信息，剔除误差大于预设阈值的估算结果，对剩余结果求取平均值，得到最终结果。2.根据权利要求1所述的一种基于超声相位分辨的GIS自由金属微粒深度识别方法，其特征在于，采用超声信号传感器采集GIS自由金属微粒与GIS壳体碰撞的声信号，通过示波器采集GIS外施电压信号。3.根据权利要求1所述的一种基于超声相位分辨的GIS自由金属微粒深度识别方法，其特征在于，将微粒非带电运动过程等效为具有一定初始速度的上抛运动，根据自由上抛理论建立微粒非带电运动过程相邻两次碰撞信号间信号幅值之间的关系，作为微粒非带电运动过程相邻两次碰撞信号间的数值关系。4.根据权利要求1所述的一种基于超声相位分辨的GIS自由金属微粒深度识别方法，其特征在于，结合GIS外施电压信号以及GIS自由...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛博，杨鼎革，郭子豪，韩彦华，蒲路，吴经锋，齐卫东，王鸿，王森，任双赞，杨传凯，谷永刚，陈维，刘子瑞，薛军，李鹏程，袁福祥，李良书，杨博，万康鸿，左坤，李旭，王辰曦，吴子豪，唐露甜，李毅，赵海英，任静，张晓兰，李文慧，高健，徐丹，唐子卓，师愉航，边赫，卢一晗，
申请(专利权)人：国网西安环保技术中心有限公司，
类型：发明
国别省市：