[发明专利]基于改进经验小波变换的流体管道泄漏信号时延估计方法

权利要求书

1.基于改进经验小波变换的流体管道泄漏信号时延估计方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：流体管道泄漏声振动信号输入；

S2：小波包分解；

S3：频带分割；

S4：经验小波定义分割段的滤波器组；

S5：EWT分解；

S6：有效分量选取重构；

S7：互相关求时间延迟估计；

所述步骤S3具体为：

S31：经小波包分解得到2ⁿ个能量频带后进行频带段划分；定义小波包分解第n层第j个频带上对应的能量为E_n,j；

S32：然后寻找极小值点，并设定第一个与最后一个能量频带都为极小值点，每两个相邻极小值之间的频段划分为一个临时频段，然后求所有频带的平均值

S33：若两个相邻的临时频段的峰值都低于平均值则进行频段融合，否则为一个单独的频段，最终得到所有的频带分割边界，进行EWT分解。

2.根据权利要求1所述的基于改进经验小波变换的流体管道泄漏信号时延估计方法，其特征在于：所述步骤S1具体为：

X₁(t)＝s(t)+n₁(t) (1)

X₂(t)＝αs(t-τ)+n₂(t) (2)

式中：t为离散时间变量；X₁(t)和X₂(t)为传感器拾取的管道泄漏声振动信号；α为衰减因子，τ为时间延迟。

3.根据权利要求1所述的基于改进经验小波变换的流体管道泄漏信号时延估计方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：

对两路管道泄漏声振动信号进行小波包分解，分解层数n，即尺度数，由式(3)估计确定；分解层数大小在J值附近，并且第n层每个小波包的频带大小要最接近采样频率的1/100；

4.根据权利要求1所述的基于改进经验小波变换的流体管道泄漏信号时延估计方法，其特征在于：所述步骤S4具体为：

通过对信号的傅里叶频谱分割，以获取小波滤波器组，首先假定傅里叶频谱被分割成N个连续的部分Λ_n＝[ω_n-1,ω_n]，ω₀＝0，ω_n＝π，其中ω_n表示不同部分之间的边界，通过小波包分解方法确定分割区间后，再利用Meyer小波的重构方法获得经验尺度函数和经验小波函数用来构造由1个低通滤波器和N-1个带通滤波器组成的小波滤波器组；

式中：

β(x)＝x⁴(35-84x+70x²-20x³) (7)

5.根据权利要求4所述的基于改进经验小波变换的流体管道泄漏信号时延估计方法，其特征在于：所述步骤S5具体为：

S51：输入泄漏源信号，分解后的数学表达式：

式中：x_k(t)为分解后的分量，被定义为调频-调幅分量信号；

S52：通过传统的小波变换来构造EWT，经验小波高频成分是通过信号和经验小波函数的内积得到，其表达式如下：

则低频成分通过信号和经验尺度函数的内积来获取，其数学表达式如下：

S53：利用高频成分和低频成分来获得重构原信号，其数学表达式如下：

式中：和的傅里叶变换为和得调频-调幅分量信号x_k(t)的数学表达式：

S54：对于管道信号X₁(t)被分解为：则管道信号X₂(t)被分解为：