本发明涉及电力设备超声信号降噪领域。更具体地,本发明涉及一种超声检测方法和超声成像系统。
背景技术:
1、电力设备绝缘内部发生局部放电时,伴随产生超声波信号,超声波信号由局部放电源沿着绝缘介质、金属件或空气传导至设备外壳,并通过介质和缝隙向周围空气传播。通过在设备外壳有缝隙的位置放置超声波传感器,检测局部放电产生的超声波信号,进而判断电力设备的局部放电情况。在电力设备的实际使用场景中往往便随着十分复杂的环境干扰噪声例如机械振动噪声等,那么为了对电力设备的局部放电情况进行准确判断,就需要对采集得到的超声波信号进行降噪处理。一种常用的降噪方法为小波分析阈值降噪法,其原理是将采集到的含噪声的超声波信号进行离散傅里叶变换后进行有效信号和噪声信号分解,最后从采集到的超声波信号中进行有效信号的提取。
2、目前在针对电力设备超声波信号的小波阈值降噪法中的阈值选取通常有sqtwolog准则和minimaxi准则,但这两种方法都类似于固定阈值的方式,在实际使用过程中这两种方式会导致处理后的信号一定程度上损失了有效信号,即降噪效果差。
技术实现思路
1、为解决上述电力设备超声波信号降噪效果差的技术问题,本发明在如下的多个方面中提供方案。
2、在第一方面中,本发明提供一种超声检测方法,包括:采集所述局部放电的电力设备的原始超声波信号序列;对所述原始超声波信号序列进行预处理,得到至少两个初始阈值;对所述至少两个初始阈值中每个初始阈值预设对应的迭代范围,在所述每个初始阈值的迭代范围内,选取至少一个迭代阈值进行小波阈值降噪处理,得到待分析超声波信号序列;计算所述待分析超声波信号序列的降噪效果指标,选取降噪效果指标最大的待分析超声波信号序列作为最优超声波信号序列。
3、有益效果:在两个初始阈值合理范围内利用不同的迭代阈值进行迭代小波阈值降噪处理,避免了直接根据初始阈值进行小波阈值降噪处理的局限性,可以获取更多合理的待分析超声波信号序列,从而可以从中选取更接近真实信号的超声波信号序列。
4、在一个实施例中,所述计算所述待分析超声波信号序列的降噪效果指标为:
5、,
6、其中,表示待分析超声波信号序列的降噪效果指标,表示待分析超声波信号序列的数据点个数,表示原始超声波信号序列中第个数据点,表示待分析超声波信号序列中第个数据点,为预设数值,表示原始超声波信号序列中第个数据点的疑似噪声程度;
7、所述原始超声波信号序列中第个数据点的疑似噪声程度为:
8、,
9、其中,表示局部范围w内包含的数据点数量,表示数据点在局部范围w内的一阶差序列中的第个一阶差,表示自然指数函数。
10、有益效果:通过提出一种疑似噪声程度和降噪效果指标的计算方法,可以对待分析超声波信号序列的降噪效果进行良好的量化,有助于选取降噪效果最好的待分析超声波信号序列。
11、在一个实施例中,对所述原始超声波信号序列进行预处理,得到至少两个初始阈值,包括:对所述原始超声波信号序列进行小波变换,得到近似系数和细节系数序列;根据所述近似系数和细节系数序列,选取至少两种阈值选择准则计算得到对应的至少两个初始阈值。
12、有益效果:使用至少两个初始阈值可以提高降噪效果的鲁棒性和精确性,减少单一阈值选择带来的偏差,更好地适应不同的信号和噪声环境。
13、在一个实施例中,所述对所述至少两个初始阈值中每个初始阈值预设对应的迭代范围,在所述每个初始阈值的迭代范围内,选取至少一个迭代阈值,包括:预设迭代步长和迭代宽度,迭代范围为[t0-t,t0+t],迭代阈值为t0-t+xd,x为自然数,xd≤2t,t0为初始阈值。
14、有益效果:通过固定迭代步长的方式在迭代范围内均匀选取迭代阈值,可以保证全面探索迭代范围,确保整个迭代范围都被覆盖,避免了遗漏最佳迭代阈值的可能。另外,还可以通过调整迭代步长使得迭代阈值的选择更加精确,从而提升降噪效果。
15、在一个实施例中,所述计算所述待分析超声波信号序列的降噪效果指标,选取降噪效果指标最大的待分析超声波信号序列作为最优超声波信号序列之后,还包括:利用接收信号强度定位法确定局部放电源坐标。
16、在一个实施例中,所述利用接收信号强度定位法确定局部放电源坐标,包括:获取至少两个位置的最优超声波信号序列,计算对应的信号强度;对比所述至少两个位置的信号强度与预设的指纹库数据,确定所述局部放电源坐标。
17、在一个实施例中,所述利用接收信号强度定位法确定局部放电源坐标,还包括:获取至少两个位置的最优超声波信号序列,计算对应的信号强度;根据所述至少两个位置的信号强度物理传播模型,确定所述局部放电源坐标。
18、在第二方面中,本发明还提供一种超声成像系统,包括:存储器和处理器,所述存储器上存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序以实现上述一种所述的超声检测方法。
19、本发明的有益效果在于:在两个初始阈值合理范围内对原始超声波信号序列进行迭代小波阈值降噪处理,避免了直接根据初始阈值进行小波阈值降噪处理的局限性,可以获取更多合理的待分析超声波信号序列,从而可以从中选取更接近真实信号的超声波信号序列。
1.一种超声检测方法,其特征在于,应用于局部放电的电力设备,包括:
2.根据权利要求1所述的超声检测方法,其特征在于,所述计算所述待分析超声波信号序列的降噪效果指标为:
3.根据权利要求1所述的超声检测方法,其特征在于,对所述原始超声波信号序列进行预处理,得到至少两个初始阈值,包括:
4.根据权利要求3所述的超声检测方法,其特征在于,所述对所述至少两个初始阈值中每个初始阈值预设对应的迭代范围,在所述每个初始阈值的迭代范围内,选取至少一个迭代阈值,包括:
5.根据权利要求1所述的超声检测方法,其特征在于,所述计算所述待分析超声波信号序列的降噪效果指标,选取降噪效果指标最大的待分析超声波信号序列作为最优超声波信号序列之后,还包括:
6.根据权利要求5所述的超声检测方法,其特征在于,所述利用接收信号强度定位法确定局部放电源坐标,包括:
7.根据权利要求5所述的超声检测方法,其特征在于,所述利用接收信号强度定位法确定局部放电源坐标,还包括:
8.一种超声成像系统,其特征在于,包括:存储器和处理器,所述存储器上存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序以实现如权利要求1-7任一项所述超声检测方法。