[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

摘要

本发明公开了一种基于任意阵形的自适应局部放电超声监测方法，其包括如下步骤：1）用任意阵形的传感器阵列接收空间信号，对接收的空间信号进行处理得到阵列协方差矩阵的特征值分解矩阵；2）对空间每个扫描点建模得到任意阵形的期望导向矢量；3）依据得到的期望导向矢量和特征值分解矩阵寻找最优的导向矢量，且该最优的导向矢量是由自适应波束形成的原理从期望的导向矢量中得到的；4）根据最优导向矢量形成最优加权向量，并依据该最优加权向得到声源位置的估计结果。本发明最大程度地抑制噪声与干扰，降低处理器的输出旁瓣，保证输出信噪比，具有较高的分辨力，保证了在干扰条件下的监测性能，应用范围广，抗干扰能力强。

主权项

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）。