[发明专利]对超声波放电检测信号处理后的音频数据可视化的方法

摘要

本发明提供一种对超声波放电检测信号处理后的音频数据可视化的方法。包含有如下步骤：首先对通过检测器存储的音频数据进行处理得到其离散时域图，一是对离散时域图经过FFT变换和频率平移得到原超声波的频谱图，二是对离散时域图进行取绝对值处理和低频率重采样得到原超声波的幅值相位图。本发明能够得到超声波的数据统计图谱，便于数据直观显示，更好的分析电力设备绝缘介质发生局部放电原因。

主权项

对超声波放电检测信号处理后的音频数据可视化的方法，包含有如下步骤：首先利用传感器收集电力设备绝缘介质放电时产生的超声波信号，并通过放大器进行处理，传入调制器；将调制器连入本地振荡器，在调制器内对信号进行外差法处理，将局部放电的超声波信号经过超声波检测器的放大和外差处理后按一定的采样率和分辨率采集得到音频数据；其特征在于：将得到的音频数据按采样率计算采样间隔，设置横轴的时间，取线性图，得到音频数据的离散时域图；对所得到的离散时域图谱进行FFT变换，得到音频数据的频谱图，然后变换为柱状图，其中，FFT含义如下：f(t)是t的周期函数，如果t满足狄里赫莱条件：在一个周期内具有有限个间断点，且在这些间断点上，函数是有限值；在一个周期内具有有限个极值点；绝对可积；则有下式成立，称为积分运算f(t)的傅立叶变换；F(ω)=Γ[f(t)]=∫-∞∞f(t)e-iωtdt]]>将函数定义在离散点上而非连续域内，且须满足有限性或周期性条件；这种情况下，序列的离散傅立叶变换为X[k]=Σn=0N-1xne-j2πkn/N]]>由上式计算DFT对于X[k]的每个K值，需要进行4N次实数相乘和(4N‑2)次相加，对于N个k值，共需N*N乘和N(4N‑2)次实数相加；改进DFT算法，减小它的运算量，利用DFT中e‑j2π/N的周期性和对称性，使整个DFT的计算变成一系列迭代运算；信号是实数序列,任何实数都可看成虚部为零的复数，利用复数据FFT对实数据进行有效计算；一个N点FFT同时计算两个N点实序列的DFT，设X1(n),X2(n)是彼此独立的两个N点实序列,且X1(k)＝DFT[X1(n)]，X2(k)＝DFT[X2(n)]，可通过一次FFT运算同时获得X1(k)，X2(k)；算法如下：首先将X1(n),X2(n)分别当作一复序列的实部及虚部，令X(n)＝X1(n)+jX2(n)通过FFT运算可获得x(n)的DFT值，X(k)＝DFT[X1(n)]+jDFT[X2(n)]＝X1(k)+jX2(k)利用离散付里叶变换的共轭对称性X1(k)=12[X(k)+X(N-k)‾]]]>X1(k)=12[X(k)+X(N-k)‾]]]>有了X(n)的FFT运算结果X(k),由上式即可得到X1(k)，X2(k)的值；将音频数据频谱图的柱状图平移本振频率fo个单位即得到原超声波频谱图。截取音频数据离散时域图的单周期图；对得到的单周期离散时域图纵轴取绝对值；使采样点数不变，根据重采样频率，重新计算采样时间和采样间隔，根据采样间隔重新设置时间轴，得到低频率重采样图；把得到的低频率重采样图的时间轴变换成相位轴，关系如下：p＝ft×360°f为被检测电力设备的工频交流电频率；然后变换为柱状图，即得到幅值相位图。