[发明专利]一种基于任意阵形的自适应局部放电超声监测方法

权利要求书

1.一种基于任意阵形的自适应局部放电超声监测方法，其特征在于其包括如下步骤：

1）用包含N个超声传感器阵元的阵列接收信号；

2）累积得到N个阵元L个快拍的时域信号；

3）对N个阵元的L个时域快拍信号做快速傅里叶变换，得到一个N*L的频域数据矩阵X；

4）使用傅里叶变换后的快拍数据估计阵列协方差矩阵R

（1）

式中，E为取期望，H为共轭转置；

5）对R进行特征值分解如下

（2）

式中，U为特征矢量矩阵，Σ为由特征值组成的对角阵，表达式如下：

（3）

其中，N为接收阵元的总个数，表示阵列协方差矩阵R的第i个特征值，i表示特征值序号，其取值范围为1～N；

6）根据超声传感器的阵元位置，对空间每个扫描点建模得到期望导向矢量，原理如图2，若第n号阵元的位置坐标为，则扫描点的期望导向矢量为：

（4）

其中，f为信号频率，c为声速；

7）根据期望的导向矢量，寻找最优的导向矢量，最优导向矢量的求解原理如图3，计算公式为：

（5）

其中，I为单位矩阵，为拉格朗日乘子，R为阵列协方差矩阵；

将上式代入约束，可得到满足如下的非线性方程：

（6）

其中，为取二阶范数，为导向矢量误差容限，其精确取值由实际应用的扰动决定，经验取值为；应用牛顿－拉夫森法或二分法求解（6）式，将求得的代入（5）式，即可得到最优导向矢量；

8）根据最优的导向矢量，得到权向量w;

（7）

9）根据权向量采用如下公式得到每个扫描点的输出值P如下式

（8）。