[发明专利]一种GIS异响缺陷检测方法及装置

权利要求书

1.一种GIS异响缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：信号处理阶段，以变分模态分解的方法进行音频信号处理；

步骤S2：声纹分析阶段，对上述变分模态分解方法所得的重组信号进行声纹分析，提取其线性预测倒谱系数LPCC作为特征参数；

步骤S3：状态识别阶段，以预设比例范围为标准，根据上述线性预测倒谱系数LPCC与所述预设比例范围的关系，进行缺陷检测诊断。

2.根据权利要求1所述的一种GIS异响缺陷检测方法，其特征在于，所述步骤S1中变分模态分解的方法为：将复杂的音频信号分解为预设尺度的K个调幅调频分量信号，将信号的分解引入到变分模型中，同时通过设定有限带宽参数α和中心角频率初始化方式得到估算的K个中心角频率ωk，然后再根据不同的中心角频率ωk获得各模态函数u_k，并且每个模态函数是一个单分量的调幅调频函数，每个限带的本征模态函数BIMF分量的中心角频率和带宽不断地相互交替迭代更新，最后自适应地分解信号的频带，得到预设尺度数K个窄带BIMF分量。

3.根据权利要求2所述的一种GIS异响缺陷检测方法，其特征在于，采用5个BIMF分量估计本征模态函数分量频率带宽的具体步骤如下：

a)对每个模态函数u_k，通过Hilbert变换求边际谱；

b)利用指数修正，移动模态函数的频谱到各自估算的中心角频率；

c)通过高斯平滑对信号解调获得各模态函数带宽。

4.根据权利要求2所述的一种GIS异响缺陷检测方法，其特征在于，所述限带的本征模态函数BIMF定义为：

u_k(t)＝A_k(t)cos[φ_k(t)]，

其中，相位函数φ_k(t)为非单调递减，即φ′_k(t)≥0，包络线A_k(t)≥0；

使用卡森原理对BIMF带宽估计为：

BW_AM-FM＝2(Δf+f_FM+f_AM)，

其中，Δf为瞬时频率的最大偏差；f_FM为瞬时频率的偏移率；f_AM为包络线A_k(t)的最高频率。

5.根据权利要求4所述的一种GIS异响缺陷检测方法，其特征在于，所述变分模型中的变分约束问题的计算公式：

其中，u_k＝{u₁,u₂,…,u_K}各模态函数集，ω_k＝{ω₁,ω₂,…,ω_K}为各中心角频率集，是对函数求时间t的偏导数，δ(t)为单位脉冲函数，j为虚数单位，*表示卷积；

对约束的最优化问题使用VMD算法，具体公式如下：

其中，f(t)表示原信号，α表示有限带宽参数，λ(t)表示拉格朗日乘子，该公式的求解步骤为：

(1)求泛函u_k的极小值：

(2)求泛函ω_k的极小值：

(3)迭代约束条件：

6.根据权利要求5所述的一种GIS异响缺陷检测方法，其特征在于，所述VMD算法具体实施过程如下：

①初始化n←0；

②迭代次数n＝n+1；

③对k＝1:K进行如下运算：

对所有的ω≥0，更新泛函

更新泛函ω_k:

④对所有的ω≥0，进行双重提升：

其中，γ表示噪声容限参数，当信号中含有强噪声时，为达到良好的去噪效果，设定γ＝0；

⑤重复②-④，直到满足迭代约束条件：