一种基于水轮发电机在风洞环境中的声纹检测方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种基于水轮发电机在风洞环境中的声纹检测方法及装置，其方法包括基于设置在风洞内壁的八个测量传声器分别获取水轮发电机的第一声信号；对第一声信号进行处理，得到波形曲线；按照预设频率区间将波形曲线划分为至少两个子曲线段，并判断所有子曲线段中是否存在异常幅值；当检测到所有子曲线段均不存在异常幅值时，对所有子曲线段进行叠加计算，得到叠加曲线段；当确定叠加曲线段中超过预设幅值阈值时，发送对应的预警信息。通过设置多个非接触式传感器来获取水轮发电机的声信号，并结合数据分析以及多种判断条件来得到相应的预警信息，以有效检测水轮发电机在运行过程中因各种隐患造成的异音，进而避免问题扩大造成经济损失。扩大造成经济损失。扩大造成经济损失。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水轮发电机在风洞环境中的声纹检测方法及装置


[0001]本申请属于复杂环境的声纹检测
，特别的涉及一种基于水轮发电机在风洞环境中的声纹检测方法及装置。

技术介绍

[0002]水轮发电机是指以水轮机为原动机将水能转化为电能的发电机，当水流经过水轮发电机时，可将水能转换成机械能，同时水轮发电机的转轴又带动发电机的转子，以将机械能转换成电能而输出。
[0003]水轮发电机需要在一个风洞中运行，运行时存在强风、强磁、强震动等影响，且环境复杂恶劣，目前对水轮发电机还没有很有效的检测手段，大部分是靠电机运行时的一系列电压电流数值来辅助证明电机运行正常，但是没法检测到设备的异响、结构松动、摩擦、转子定子的匹配等隐患，只能被动等待问题的爆发；另一方面，在小部分水轮发电机会配有接触式传感器（振动传感器），但是由于水轮发电机的环境为强震动，振动传感器检测到的数据大部分情况下都是水轮发电机自生的震动声，也仅只能解决部分问题。

技术实现思路

[0004]本申请为解决上述提到的目前对水轮发电机还没有很有效的检测手段，大部分是靠电机运行时的一系列电压电流数值来辅助证明电机运行正常，但是没法检测到设备的异响、结构松动、摩擦、转子定子的匹配等隐患，只能被动等待问题的爆发等技术问题，提出一种基于水轮发电机在风洞环境中的声纹检测方法及装置，其技术方案如下：第一方面，本申请实施例提供了一种基于水轮发电机在风洞环境中的声纹检测方法，包括：基于设置在风洞内壁的八个测量传声器分别获取水轮发电机的第一声信号；其中，风洞的剖面形状为圆形，任意两个相邻的测量传声器与风洞的圆心之间的夹角保持一致；基于冲击函数对每个第一声信号进行采样处理，并对经过采样处理后的每个第一声信号进行傅里叶变换处理，得到与每个第一声信号对应的波形曲线；按照预设频率区间将与每个第一声信号对应的波形曲线划分为至少两个子曲线段，并判断处于同一频率区间内的所有子曲线段中是否存在异常幅值；当检测到处于同一频率区间内的所有子曲线段均不存在异常幅值时，对处于同一频率区间内的所有子曲线段进行叠加计算，得到叠加曲线段；当确定叠加曲线段中与任意至少一个频率对应的幅值超过预设幅值阈值时，发送与叠加曲线段对应的预警信息。
[0005]在第一方面的一种可选方案中，在基于设置在风洞内壁的八个测量传声器分别获取水轮发电机的第一声信号之后，还包括：测量每个测量传声器到水轮发电机之间的距离；
当检测到任意至少两个测量传声器到水轮发电机之间的距离不同时，将到水轮发电机之间的距离最近的四个测量传声器所对应的所有第一声信号作为第一集合，并确定出与第一集合对应的第一权值；将到水轮发电机之间的距离最远的四个测量传声器所对应的所有第一声信号作为第二集合，并确定出与第二集合对应的第二权值；基于第一集合中所有第一声信号、第一权值、第二集合中所有第一声信号以及第二权值，进行加权求和计算，得到第三声信号；确定与第三声信号对应的特征向量，并将与第三声信号对应的特征向量以及预设标准特征向量输入至训练好的深度学习模型，预测出第三声信号与预设标准声信号之间的相似性；当第三声信号与预设标准声信号之间的相似性低于预设相似性阈值时，发送与第三声信号对应的预警信息。
[0006]在第一方面的又一种可选方案中，在基于冲击函数对每个第一声信号进行采样处理，并对经过采样处理后的每个第一声信号进行傅里叶变换处理，得到与每个第一声信号对应的波形曲线之后，还包括：对每个波形曲线中与每个频率对应的电压值进行转换处理，得到每个波形曲线中与每个频率对应的第一压强值；获取风洞所处位置的大气压强，并根据大气压强以及每个波形曲线中与每个频率对应的第一压强值，计算出每个波形曲线中与每个频率对应的第二压强值；将每个波形曲线中与每个频率对应的第二压强值以及参考压强参数带入至预设声压计算公式，得到每个波形曲线中与每个频率对应的第三压强值；根据每个波形曲线中与每个频率对应的第三压强值确定出每个波形曲线的压强波动范围；获取水轮发电机的压强参数区间，当检测到任意一个波形曲线的压强波动范围超出水轮发电机的压强参数区间时，发送与波形曲线的压强波动范围对应的预警信息。
[0007]在第一方面的又一种可选方案中，在基于设置在风洞内壁的八个测量传声器分别获取水轮发电机的第一声信号之前，还包括：向每个测量传声器发送电压值为预设电压值的标准声信号，并获取每个测量传声器分别基于标准声信号所采集到的第二声信号；当检测到任意至少一个第二声信号对应的电压值与预设电压值不一致时，对每个测量传声器进行校准处理。
[0008]在第一方面的又一种可选方案中，在基于冲击函数对每个第一声信号进行采样处理，并对经过采样处理后的每个第一声信号进行傅里叶变换处理，得到与每个第一声信号对应的波形曲线之后，还包括：对与每个第一声信号对应的波形曲线进行倍频程计算处理，得到与每个第一声信号对应的柱状图；对标准倍频程柱状图中每个柱状曲线对应的能量值以及与每个第一声信号对应的柱状图中每个柱状曲线对应的能量值进行差值计算，并对差值计算的结果进行累加处理，得到每个第一声信号的能量差值；
当检测到任意至少一个第一声信号的能量差值超过预设能量阈值时，发送与第一声信号的能量差值对应的预警信息。
[0009]在第一方面的又一种可选方案中，与每个第一声信号对应的柱状图包括至少两个柱状曲线，每个柱状曲线对应的最低频率与最高频率之间为预设比例关系。
[0010]在第一方面的又一种可选方案中，方法还包括：当检测到分别发送与叠加曲线段对应的预警信息以及与波形曲线的压强波动范围对应的预警信息时，对所有叠加曲线段以及所有波形曲线的压强波动范围进行保存处理，并返回至基于设置在风洞内壁的八个测量传声器分别获取水轮发电机的第一声信号的步骤。
[0011]第二方面，本申请实施例提供了一种基于水轮发电机在风洞环境中的声纹检测装置，包括 ：信号采集模块，用于基于设置在风洞内壁的八个测量传声器分别获取水轮发电机的第一声信号；其中，风洞的剖面形状为圆形，任意两个相邻的测量传声器与风洞的圆心之间的夹角保持一致；信号处理模块，用于基于冲击函数对每个第一声信号进行采样处理，并对经过采样处理后的每个第一声信号进行傅里叶变换处理，得到与每个第一声信号对应的波形曲线；数据分析模块，用于按照预设频率区间将与每个第一声信号对应的波形曲线划分为至少两个子曲线段，并判断处于同一频率区间内的所有子曲线段中是否存在异常幅值；第一检测模块，用于当检测到处于同一频率区间内的所有子曲线段均不存在异常幅值时，对处于同一频率区间内的所有子曲线段进行叠加计算，得到叠加曲线段；第二检测模块，用于当确定叠加曲线段中与任意至少一个频率对应的幅值超过预设幅值阈值时，发送与叠加曲线段对应的预警信息。
[0012]在第二方面的一种可选方案中，装置还包括：在基于设置在风洞内壁的八个测量传声器分别获取水轮发电机的第一声信号之后，测量每个测量传声器到水轮发电机之间的距离；当检测到任意至少两个测量传声器到水轮发电机之间的距离不同时，将到水轮发电机之间的距离最近的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水轮发电机在风洞环境中的声纹检测方法，其特征在于，包括：基于设置在风洞内壁的八个测量传声器分别获取水轮发电机的第一声信号；其中，所述风洞的剖面形状为圆形，任意两个相邻的所述测量传声器与所述风洞的圆心之间的夹角保持一致；基于冲击函数对每个所述第一声信号进行采样处理，并对经过采样处理后的每个所述第一声信号进行傅里叶变换处理，得到与每个所述第一声信号对应的波形曲线；按照预设频率区间将与每个所述第一声信号对应的波形曲线划分为至少两个子曲线段，并判断处于同一频率区间内的所有所述子曲线段中是否存在异常幅值；当检测到处于同一频率区间内的所有所述子曲线段均不存在异常幅值时，对处于同一频率区间内的所有所述子曲线段进行叠加计算，得到叠加曲线段；当确定所述叠加曲线段中与任意至少一个频率对应的幅值超过预设幅值阈值时，发送与所述叠加曲线段对应的预警信息。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于设置在风洞内壁的八个测量传声器分别获取水轮发电机的第一声信号之后，还包括：测量每个所述测量传声器到所述水轮发电机之间的距离；当检测到任意至少两个所述测量传声器到所述水轮发电机之间的距离不同时，将到所述水轮发电机之间的距离最近的四个所述测量传声器所对应的所有所述第一声信号作为第一集合，并确定出与所述第一集合对应的第一权值；将到所述水轮发电机之间的距离最远的四个所述测量传声器所对应的所有所述第一声信号作为第二集合，并确定出与所述第二集合对应的第二权值；基于所述第一集合中所有所述第一声信号、所述第一权值、所述第二集合中所有所述第一声信号以及所述第二权值，进行加权求和计算，得到第三声信号；确定与所述第三声信号对应的特征向量，并将与所述第三声信号对应的特征向量以及预设标准特征向量输入至训练好的深度学习模型，预测出所述第三声信号与预设标准声信号之间的相似性；当所述第三声信号与所述预设标准声信号之间的相似性低于预设相似性阈值时，发送与所述第三声信号对应的预警信息。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于冲击函数对每个所述第一声信号进行采样处理，并对经过采样处理后的每个所述第一声信号进行傅里叶变换处理，得到与每个所述第一声信号对应的波形曲线之后，还包括：对每个所述波形曲线中与每个频率对应的电压值进行转换处理，得到每个所述波形曲线中与每个频率对应的第一压强值；获取所述风洞所处位置的大气压强，并根据所述大气压强以及每个所述波形曲线中与每个频率对应的第一压强值，计算出每个所述波形曲线中与每个频率对应的第二压强值；将每个所述波形曲线中与每个频率对应的第二压强值以及参考压强参数带入至预设声压计算公式，得到每个所述波形曲线中与每个频率对应的第三压强值；根据每个所述波形曲线中与每个频率对应的第三压强值确定出每个所述波形曲线的压强波动范围；获取所述水轮发电机的压强参数区间，当检测到任意一个所述波形曲线的压强波动范
围超出所述水轮发电机的压强参数区间时，发送与所述波形曲线的压强波动范围对应的预警信息。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述基于设置在风洞内壁的八个测量传声器分别获取水轮发电机的第一声信号之前，还包括：向每个所述测量传声器发送电...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹祖杨，陈启栋，洪全付，包君康，张鑫，方吉，侯佩佩，
申请(专利权)人：杭州兆华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：