[发明专利]一种应用于光声光谱检测系统的噪声信号处理方法及装置

说明书

本发明提供一种应用于光声光谱检测系统的噪声信号处理方法及装置，包括初始化粒子、利用适应度函数计算每个粒子的适应度，将所述适应度中的最大值记，并将所述最优值对应的路径记为全局最优解；内插管消声器应用至光声池的进出气口，来抑制光声池进、出气口引入的噪声，从而提高光声信号检测极限灵敏度；此外，获得更好的全局搜索和局部搜索能力，且收敛到质量更好的最优解，能够排除无关变量的干扰，找到最优解。

技术领域

本发明涉及光学工程和电气工程领域，尤其涉及一种应用于光声光谱检测系统的噪声信号处理方法及装置。

背景技术

电能是当今社会最重要的能源形式之一，电力系统中的核心设备之一是电力变压器，变压器的安全稳定和有效运行是电网正常工作的重要保障。目前电力系统中最常用的是油浸式变压器，其中的绝缘介质是以液态的变压器油和纤维制品的绝缘纸为主的绝缘结构。在变压器长期运行的过程中，会出现油纸过热、火花和电弧放电或者受潮等故障。这些故障会导致绝缘材料中的高碳有机分子裂解，通过化学反应生成故障特征气体。常见的特征气体有CH₄、C₂H₂、C₂H₄、C₂H₆、H₂、CO₂、CO等。通过对这些变压器油中溶解气体的定量检测，就可以判断出变压器的故障类型和严重程度。目前，对多组分变压器油中溶解气体的在线监测通常采用气相色谱法，但是其长期检测的重复性较差，并且载气和色谱柱的定期更换极大地增加了维护工作量。而光声光谱法从根本上解决了气相色谱法的诸多问题，可以克服目前广泛采用的在线色谱技术测量稳定性差、测量精度不高且运行维护困难等问题。光声光谱检测技术的噪声和误差来源主要有：光源的强度波动、传声器的老化形变、检测系统的电热噪声、外界环境噪声、背景气体微弱红外吸收引起的噪声、气体分子布朗运动噪声等。因此，针对这些噪声和误差，应探究适用于光声光谱检测技术的去噪方法。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种应用于光声光谱检测系统的噪声信号处理方法及装置，能够提高光声信号检测的极限灵敏度。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种应用于光声光谱检测系统的噪声信号处理方法，包括：

S1、初始化粒子：设定粒子数为，随机产生个噪声衰减初始解和个初始粒子群速度；

S2、利用适应度函数计算每个粒子的适应度，将所述适应度中的最大值记为全局极值，并将所述全局极值对应的路径记为全局最优解。

进一步，还包括：

S3、根据所述适应度函数进行迭代；

直至迭代次数小于最大迭代次数时，根据当前位置和速度产生各个粒子的新位置，计算每个粒子新位置的适应度；

对每个粒子，将新位置的适应度设置为个体适应度极值，并更新所述噪声衰减初始解，找出最新的全局极值。

进一步，还包括：

S4、在噪声信号迭代过程中，加入相关噪声与非相关随机噪声，粒子群速度更新为：

其中，为光声光谱检测系统中迭代至次时与前一次迭代结果的联系程度；为相关或非相关噪声因数；为在第次迭代后的噪声衰减量；为服从均值为0、方差为1的高斯分布，以保证在粒子在即将陷入局部最优解时保证对速度的持续更新。

进一步，当时，则为：

此时，粒子失去找寻极值最优解的能力，容易陷入局部最优值；

当时，则为：

此时，种群失去找寻极值最优解的能力，规模为的群体等价于个粒子在单独运行，寻的最优值的概率较小。