[发明专利]一种基于改进小波包的管道泄漏特征向量提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及信号特征提取技术领域，具体指一种基于改进小波包的管道泄漏特征向量提取方法。

背景技术

在石油、化工、天然气等行业中，燃气管道泄漏严重影响了生产的正常进行，对环境造成了污染，甚至会带来安全事故。

声发射也称为应力波发射是指材料局部因能量的快速释放而发出瞬态弹性波的一种常见的物理现象,大多数材料变形和断裂时有声发射现象产生。声发射检测是一种重要的管道泄漏无损检测方法，它检测速度快、灵敏度高、工作强度低。管道泄漏声发射检测需要从声发射信号里提取出一些时频域的特征参数，将这些参数组成特征向量并输入到判决函数，通过判决函数的输出来判断管道是否泄漏。

特征向量的提取通常采用小波包算法进行。小波包变换不仅具有在时频两域表征信号局部特性的能力，而且适用于弱信号的提取以及非平稳信号的分析。

现有文献一般采用传统小波包算法来分解采集的声发射信号和重构单子带信号，并基于重构的单子带信号提取构成特征向量的特征参数。但由于小波滤波器的非理想特性以及上采样和下采样所带来的频谱拓展和压缩，重构后的单子带信号会混有多余的频率分量，从单子带信号里提取出的特征向量并不准确，将这样的特征向量输入到判决函数后会引起误报警，大大降低了泄漏检测的准确率，并且也会造成后续的泄漏点定位精度不高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺失和不足，提出一种基于改进小波包的管道泄漏特征向量提取方法。

通过对比分析选择3到8个时频域参数组成特征向量，然后采用本发明提出的改进小波包算法对实验采集到的声发射信号进行分解与重构，从重构出的单子带信号中提取出特征向量，最后对实验结果进行比较分析。

1.一种基于改进小波包的管道泄漏特征向量提取方法，通过计算机，包括以下步骤：

第一步，获取信号；

所述的获取，是指将传感器安装在管道上，通过传感器来采集数据，然后将传感器采集的数据进行放大处理；

第二步，对获取的信号进行分段处理，从每段信号里提取出一些基本的时域参数(如均值、方差、信号累积值和峰值等)，通过相邻段信号的上述参数值的差值来判断是否有疑似泄漏的情况发生，若有则继续往下去执行，否者，跳到第一步去执行，这为第一层决策判断；

信号累积值定义：假设某一段的信号为x(m),m＝0,1,…,N-1。N为数据长度，则该段信号的累积值为

第三步，用本发明提出的改进小波包算法对信号进行去噪；

第四步，利用改进小波包算法对采集的信号进行小波包分解与重构，得到单子带重构信号；

第五步，从重构的信号里提取一些常见的表示信号特征的参数，例如时域能量、时域峰值、频域能量、频域峰值、峰态系数、方差、频谱和偏斜系数等；