检测由检测器接收到的信号中的对应于事件的波前的方法技术

本发明专利技术涉及一种检测由检测器接收到的时间信号中反映寻找的事件的发生的波前的位置的方法，其中：对由检测器接收到的信号进行数字化以获得工作信号；利用带通滤波器对该工作信号进行N4次滤波，以获得具有不同通带的N4个滤波后的工作信号；根据峰检测方法处理该N4个滤波后的工作信号以对于每个信号检测根据到达时间的第一波前的位置；N4个点被布置在参考系中，每个点具有表示到达时间之一的纵坐标和表示关联的带的宽度的横坐标；搜寻延伸通过该N4个点中的最多数目的点的指数渐近线，波前的位置是具有最大横坐标并且处于或者几乎处于该渐近线上的点的纵坐标。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种即使由检测器接收到的时变信号在被噪声污染的环境中传播并且该检测器还接收叠加在该信号上的噪声的情况下检测该信号中反映寻找的事件的发生的波前的位置的方法。该信号可以是声学信号、诸如射频信号的电磁信号或者诸如从设备中的电机械装置产生的振动的电机械信号。借助于示例，寻找的事件可以是电气设备中的部分放电、空间中的语音源的激活、管线中的压力瞬变等等。本专利技术能够特别地用于诸如功率变换器或者电机器的电气设备中的部分放电的源的检测和定位的方法。电气设备中的部分放电与声学(通常为超声)信号的发射相关联。 信号的“波前”因此反映部分放电的发生并且因此反映故障的发生。术语波前指位于给定振幅的虚拟点与高于给定振幅的就在该给定振幅的虚拟点之后的峰值之间的波的部分。将要监视的时变信号在波前的发生之前为单调的。然而，如果该信号被掩埋在背景噪声中，则该背景噪声使得波前的上游的局域化的峰增大，这能够被误认为由检测器接收到的信号的波前。 上述对于电气设备的应用不限制本专利技术，这是因为例如在声纳、空间中语音源的定位或者管线监控的领域中能够存在很多相关的其它应用。
技术介绍
例如，专利申请FR2883979和美国专利5388445公开了检测时变信号中的峰(即波前)的方法为信号开窗口，确定适合于每个窗口中计算的信号的指示符和阈值并且将指示符与阈值进行比较，如果指示符超过阈值则检测到波前。在美国专利5388445中，指示符是斜率。在专利申请FR2883979中，指示符是信号的能量的方均根。用于比较的阈值依赖于在进行比较之前的窗口确定的指示符。在很多情况下，这些方法能够检测到信号中的波前的位置，但是没有实现对于确认检测到的波前对应于寻找的事件的验证，所述事件在上述文献中为部分放电或者压力瞬变。检测到的波前能够对应于噪声。此外，如果由检测器接收到的信号是非常嘈杂的，则阈值会具有高于该信号的最大振幅的振幅，使得不能够实现检测。而且，如果由检测器接收到的信号受到了低频噪声形式的干扰，那么不能够检测到寻找的波前，这是由于该信号将具有受到低频噪声影响的低于信号的最大振幅的振幅。因此，利用对于波前的发生的单次搜索，不能够确保检测到的波前对应于寻找的事件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种检测由检测器接收到的时变信号中反映寻找的事件的发生的波前的位置的方法，即使在由检测器接收到的信号中的噪声分布在频率的宽范围上的情况下，该方法也比现有技术的方法可靠得多。基本想法是使用带通滤波器来对由检测器接收到的信号进行若干次滤波并且改变带通滤波器的通带的大小。应用带通滤波器使得被滤波的信号随着通带的减小而指数地延迟。对每个被滤波的信号进行处理以寻找波前。对所有识别出的波前进行分组以确定它们是否遵循指数渐近线。在该指数渐近线的帮助下找到对应于寻找的事件的波前的位置。更精确地，本专利技术提供了一种检测由检测器接收到的时变信号中反映寻找的事件的发生的波前的位置的方法，其中·对由检测器接收到的信号进行数字化以产生工作信号；·利用带通滤波器对该工作信号进行N4次滤波(N4是大于或等于3的整数)，同时改变带通滤波器的通带的宽度N4次，从而获得N4个滤波后的工作信号，N4个通带从最宽到最窄一个包含在另一个之中；·通过峰检测方法处理N4个滤波后的工作信号中的每一个以在每个信号中检测根据发生时间的第一波前的位置；·对工作信号进行滤波所使用的通带的宽度与每个发生时间相关联；·定义N4个点，每个点具有是发生时间之一的纵坐标和是关联的带的宽度的横坐标；·该N4个点被布置在笛卡尔坐标系中；以及·搜寻拟合该N4个点中最多数目的点的指数渐近线，反映寻找的事件的发生的波前的位置是具有最大横坐标并且处于或者几乎处于该指数渐近线上的点的纵坐标。为了确定带通滤波器的极限通带，可以使用工作信号中的NI个采样(NI是整数)来计算离散傅立叶变换并且将其用于定义最窄通带的界限和最宽通带的界限。更加精确地，为了定义最窄通带和最宽通带的上和下界限，可以在离散傅立叶变换中选择具有最大振幅的N2个采样(N2是小于NI的整数)，最窄通带可以被指派有是该N2个采样的最低频率的下界限和是该N2个采样的最高频率的上界限，可以在离散傅立叶变换中选择具有最大振幅的N3个采样(N3是比N2大得多但是小于NI的整数)，并且最宽通带可以被指派有是该N3个采样的最低频率的下界限和是该N3个采样的最高频率的上界限。对两个条件进行验证，即最宽通带和最窄通带具有至少一个不同的下界限或上界限，以及最窄通带包含在最宽通带内；如果不是这样，则移位最窄通带和/或最宽通带的界限中的至少一个以满足这两个条件。为了消除噪声，优选地在定义最窄通带的界限和最宽通带的界限之前对离散傅立叶变换进行平滑。除了极限通带之外，通过将最宽通带的下界限和最窄通带的下界限之间的第一间隔(如果有的话)细分为N+1个部分(N是大于或等于I的整数)和/或将最宽通带的上界限和最窄通带的上界限之间的第二间隔(如果有的话)细分为N+1个部分来定义一个包含在另一个之内的一个或多个中间通带，其中第一间隔的两个相邻部分之间的界面形成中间通带的下界限并且第二间隔的两个相邻部分之间的界面形成中间通带的上界限。为了有利于搜寻指数渐近线，当将N4个点布置在笛卡尔坐标系中时，该N4个点的纵坐标可以平移通过一定距离，从而在该平移之后，具有最低纵坐标的点具有几乎为零的纵坐标。然后通过将该平移距离与对应于寻找的事件的波前的位置相加来对其进行校正。如果可以使用大量的点，则为了有利于搜寻指数渐近线，能够在指数渐近线搜寻步骤之前选择具有连续增大的横坐标的三个点的组来验证这三个点的纵坐标是减小的，从、而如果这三个点中的任何点没有满足该纵坐标减小的条件则将其丢弃；并且利用包括来自前一组的三个点中的至少一个点的下一组三个点逐步地重复该验证。为了能够尽可能实际地构造指数渐近线，明智的是，一旦被丢弃的点的数目达到N4的一半就立即停止进行比较。本专利技术的方法特别适合于检测器是声学检测器、寻找的事件是由放置在包含声导流体的外壳中的电气设备中的部分放电源引起的部分放电的情况。附图说明 在参考附图阅读了借助于纯示出性且非限制性的示例给出的实施方式的描述之后能够更好地理解本专利技术，在附图中图I示出了能够应用本专利技术的方法的时变信号；图2A、2B分别示出了能够应用本专利技术的时变信号的离散傅立叶变换和平滑后的离散傅立叶变换；图3示出了在极限通带及其下和上界限的情况下的图2B的平滑后的离散傅立叶变换；图4示出了带通滤波器的极限通带和中间通带的交织；图5A、5B、5C示出了指数渐近线；图6A示出了原地测量的非常嘈杂的工作信号，图6B示出了在工厂中测量的嘈杂的工作信号，图6C示出了图6B的信号的放大，图6D和6E示出了在实验室中测量的具有低噪声的工作信号，箭头指示通过仅具有一个滤波操作的传统方法检测到的波前的位置；图7A示出了根据图6的原地测量的非常嘈杂的工作信号，图7B1至7B9示出了使用彼此交织的不同通带滤波的原地测量的同一非常嘈杂的工作信号，图7C示出了图6B的在工厂中测量的嘈杂的工作信号，图7D和7E示出了图6D和6E的在实验室中测量的具有低噪声的工作信号，箭头指示单次滤波操作之后在图7A和图7B1至7B9中检测到的波前的位置，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·赖布莱顿，
申请(专利权)人：奥斯特姆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：