基于互相关算法的声源定位小车设计

基于互相关算法的声源定位小车以 TC264DA 为核心微处理器,通过 MAX9814麦克风传感器、多激光传感器获取距离,结合三麦克风阵列,经二阶低通滤波器获取声源信号后,采用软件 FFT 和硬件 FFT 级联进行广义互相关运算,得出声源距离差,最终通过 TDOA 定位法计算出声源角度,并控制小车运动.     

电站锅炉声学测温中的声源选择及其声信号互相关特性分析

以选择声学测温中的声源和声信号为目的,针对电站锅炉的声学特性,分析了声学测温中的声信号的频率范围、声压级要求。比较了火花放电声源、电动声源和气动声源的优缺点,建议采用频率在1.5～10kHz,声压级大于120dB(0dB=20μPa)的气动声源。用Matlab编写程序并驱动扬声器发声,基于MKⅡ多通道声学测试分析系统,对几种典型声信号进行了常温下的互相关特性分析实验研究,指出了正弦信号不适合作为声学测温的声信号:扫频信号则要尽量减小扫频周期。提出了一种新的信号,伪随机二进制序列,在常温下的实验结果和理论上尖锐的互相关特性分析一致。利用压缩空气机作为气动声源,由频谱分析可知其具有类似白噪声的频率特性,互相关特性分析实验结果很好,进一步证明了气动声源的喷射声信号在测量精度上的优势。不仅为声学测温中的声源选择提供了指导,而且互相关特性分析对锅炉四管泄漏声源定位中的延时测量有一定的参考价值。     

球形麦克风阵列时频故障信号定位算法研究

针对广义互相关算法在强噪声环境下,设备故障时频声音信号定位困难的问题,提出一种结合图像分析与短时傅里叶变换(STFT)的时频信号子空间延时(TFSD)估计算法。利用STFT域中的噪声与信号特征,结合STFT域中不同麦克风测量数据的相关信息,使用滤波、谱减等方法进行信号、噪声区域分离,构建信号主成分区域,通过反演构造信号子空间,从而进行端点识别,延时值估计,实现声源定位。仿真结果表明,即使在加性噪声幅度远大于故障信号的2倍,也能实现准确的延时估计,延时估计误差和5 m×5 m范围的定位误差小于10%,实测也证实了该结果的正确性。     

基于声学技术的非接触式烟气流速测量实验

在不影响烟气管道原有流场的前提下,基于声学技术对电站锅炉烟气流速进行了非接触式实验测量。实验采用扫频信号作为信号源,声源和声音传感器分别布置在流道上下2个端面,倾斜一定角度并呈一条直线;根据时差法求气体流速原理,分别运用基本互相关算法和基于相位变换(PHAT)加权广义互相关算法对声波飞渡时间进行测量;比较不同算法和不同倾斜角的测量结果,找到最合适的倾斜角度,并与涡街流量计测得的结果进行比较,验证其可行性。结果表明:非接触式声波法可以在不影响管道流动的情况下准确测得烟气流速;PHAT加权广义互相关算法在测量准确性和灵敏度方面明显优于基本互相关算法;非接触式声波法声源扫频频率5 000~8 000 Hz、倾斜角20°时测量结果最准确,精确度高。     

基于改进MUSIC的声源定位方法

为设计更有效的声源定位方法,深入研究了传统 MUSIC 算法,并针对其分辨率低且在麦克风数目较少时波达方向 (direction of arrival,DOA)估计精度较差等问题,对传统 MUSIC 算法进行了优化,利用广义互相关算法估计出声源信号到达各 麦克风之间的时间差,并据此构建出对应的矢量信号,最后通过计算谱函数确定 DOA 估计值。 仿真和实验结果表明,优化后的 MUSIC 算法可以得到更加尖锐的指向性波束,更低的旁瓣,并且能使方位角的定位精度达到±4°,俯仰角的定位精度达到±5°。     

电站锅炉声学测温声源研究

电站锅炉的温度测量一直是实现炉膛火焰监测和燃烧控制的热点和难点。新兴的声学法应运而生,实现了炉膛温度在线、非接触式的测量。电站锅炉声学测温的研究中,声源作为测量时延的主要因素,因此声源的选取尤为重要。以声学测温中声源的选择为目的,采用互相关时延估计法,在实验室环境下,对不同的声源信号进行了研究。结果表明,电声源比起气动声源,其构造简单,安全稳定,技术相对成熟,如何提高其声压级是今后研究的重点;声源信号的发声频率500～3 000 Hz为宜;扫频信号、MLS序列、冲激函数等信号都可以作为声源信号,其中要获得准确的时延估计,扫频信号需要较小的扫频周期和较宽的扫频频带;使得声学测温声源信号的选择多样化,为声学测温进一步开展提供了重要的参考。     

奇异值分解波束形成声源识别方法

为了克服传统波束形成声源识别方法受旁瓣限制而无法识别次声源的缺点,将奇异值分析与波束形成算法相结合,给出了奇异值分解波束形成声源识别新方法:首先对阵列传声器测量信号的互谱矩阵进行奇异值分解重构,然后基于分解后的各互谱矩阵进行波束形成运算,从而识别主声源及各次声源。在仿真及算例试验均验证了其准确性及有效性的基础上,利用奇异值分解波束形成对某汽车前围板隔声薄弱环节进行识别,结果表明:空调进风口为第一声源,暖风机进出水管安装孔及空调漏水管安装孔分别为第二和第三声源。该方法准确高效,能够获得更全面的声源信息,提高了波束形成的声源识别性能,为识别次声源提供了有力工具。     

基于电磁辐射时延估计的串联光伏直流电弧故障定位方法

串联直流电弧故障是光伏系统电气火灾的主要诱因,在系统运维中不仅需要识别电弧故障,更需要确定电弧故障的发生位置。针对光伏串联直流电弧故障定位问题,该文提出一种基于电弧电磁辐射信号广义互相关时延估计的故障定位方法。搭建光伏串联直流电弧故障定位试验平台,分析光伏串联直流电弧电磁辐射信号特性,其在电弧产生初期具有明显的脉冲变化特征,且电弧电磁辐射信号强度与电流变化率成正比。通过对比分析,选取性能较为均衡的Vivaldi天线进行电弧电磁辐射信号测量,其带宽为100 MHz～1 GHz。采用4根天线构成的Vivaldi天线阵列进行电弧故障定位,其天线分别位于棱长1 m的正三棱锥顶点。利用最大似然加权算法进行广义互相关时延估计的加权处理,减少信号噪声影响;同时用最小二乘法进行电弧电磁辐射信号互相关频谱峰值拟合,从而减小频谱计算中栅栏效应的影响。试验结果表明,所提方法的定位误差在15%以内,为基于电弧电磁辐射的故障定位策略应用提供了依据。     

互相关函数法在声学测温技术中的应用研究

该文介绍了利用声学方法测量烟气温度的基本原理，并对声波飞渡时间的测量进行了计算机模拟分析和实验研究。利用信号处理技术中的互相关函数分析方法，计算声波发射端和接收端两路信号之间的时间延迟。采用计算机模型进行的研究表明，当接收端背景噪声和接收的信号水平相当时，在不作降噪处理的情况下，也能得到比较满意的分析结果。由于稳定周期信号作为测温声源在技术处理上有难度，该文设计了500—2000Hz范围内的扫频声波作为声源，对声波飞渡时间的测量进行了实验研究，结果表明该种声源和信号处理方法可以满足声学测温的技术要求。     

基于广义二阶积分器的表贴式永磁同步电机低速转子位置检测方法

在基于脉振高频电流注入的表贴式永磁同步电机无位置传感器控制中,常采用高阶滤波器来调制信号以抑制阶跃信号带来的误差。该文提出一种基于广义二阶积分器的新型转子位置观测器,由两个广义二阶积分器串联构成。前级实现高频信号提取功能,后级用于误差幅值获取。该结构有效减小了信号处理产生的延时,减轻了运算负担;同时在位置观测器中引入微分前馈控制,明显降低了动态过程中阶跃信号对位置观测器的影响;最后基于RT-LAB控制器对上述方法进行了实验,结果表明所提观测器改善了系统的控制性能。     

基于编码波形的数字化变电站信号绝对传输延时测试方法

数字化变电站引入的电子式互感器、合并单元、交换机等数字信号处理设备不可避免会产生一定的信号传输延时,该延时甚至可能达到数个工频周期以上,进而引发继电保护等装置误动。目前基于稳态波形的延时测试方法和设备,无法反映相差大于工频周期的延时(整周期延时)。从原理上分析了数字化变电站信号传输延时产生的机理,并介绍了现有检测方法,提出基于编码测试波形、可检测整周期延时且无需接入脉冲同步信号的智能变电站信号绝对传输延时检测方法,并研制了相应设备,验证了该方法的有效性。     

Time Delay Compensation for High Speed Digital Protection

Processing of the fault transients for eliminating the unwanted signals, is essential. for the EHV system protection. The various components which perform this function, and the filters in particular, introduce a significant delay in the operation of the protective devices. The paper investigates the various sources of time delay, and presents a digital. time delay compensation scheme, together with some test results.     

时间交替ADC系统通道时钟延迟的多频正弦拟合算法

时间交替ADC系统(TIADC)各个通道之间存在的时钟延迟失配会导致系统输出信号失真。减小系统输出失真的许多校准方法都是以准确估计各个通道时钟延迟为前提的。利用多频正弦拟合算法对输出数据进行拟合,并结合TIADC系统输出频谱表达式,获得各个通道时钟延迟。该方法不需要专门的测试信号和额外电路,对TIADC系统通道数量及采样率亦无限制。仿真及实验表明,该算法可有效获得TIADC系统的时钟延迟。     

基于模糊控制的广域阻尼控制器设计

针对互联电力系统低频振荡问题,提出了一种用广域反馈信号作为附加稳定信号的励磁控制器的设计方法。广域信号传输存在的通信时滞用模糊控制方法进行补偿。描述了确定模糊推理规则的方法,首先分析模糊逻辑控制器的输入量和理想输出量,根据输入量和输出量之间的关系确定模糊论域、隶属度函数和模糊推理规则,从而建立模糊逻辑控制器。用Matlab/Simulink软件对4机2区域系统进行仿真,测试模糊广域阻尼控制器性能。仿真结果表明,所设计的控制器能补偿通信过程中存在的较大时滞,增加互联电力系统阻尼。仿真结果验证了模糊控制具有较好的鲁棒性和适应性。     

韧性时延估计的诱发电位潜伏期延长检测

针对a稳定噪声下诱发电位（EP）潜伏期延长的检测问题,基于一种韧性的时延估计方法（LMSSETDE）,得到EP潜伏期延长的估计值。该方法用滑动平均（MA）滤波器模拟神经通路对EP信号传导的延迟效应。MA滤波器输入信号为潜伏期正常的EP信号,滤波器输出参考信号为待测的潜伏期延长的EP信号,在最小均方Sigmoid误差韧性准则下,自适应得到滤波器的最优权系数,其峰值位置为待测EP信号潜伏期相对于正常EP信号潜伏期的延长值。计算机仿真结果表明：LMSSETDE方法是一种有效的EP潜伏期延长检测方法。     

并行测试系统中不同仪器总线的同步触发研究

并行测试技术已成为未来测试领域的主要研究对象,而并行测试的最终目的是在完成同等测试的情况下,尽可能使用最少的测试时间和测试资源。在确保高精度同步触发的前提下,采用多种测试仪器对不同种类的测试信号同时并发测试是实现并行测试的一种理想方法。根据并行测试系统实际要求的不同,可采用LXI(LAN Extensions for Instrumentation)硬件触发总线机制、基于LAN同步的触发机制和基于IEEE1588精确时间协议的同步机制。通过测试前的触发信号延时校准调节,这三种触发方式的触发精度可以有很大提高。     

Enhanced time overcurrent coordination

In this paper, we recommend a new coordination system for time overcurrent relays. The purpose of the coordination process is to find a time element function that allows it to operate using a constant back-up time delay, for any fault current. In this article, we describe the implementation and coordination results of time overcurrent relays, fuses and reclosers. Experiments were carried out in a laboratory test situation using signals of a power electrical system physics simulator.     

基于LMI的时滞电力系统双层广域阻尼控制

针对时滞电力系统提出一种新型建模方法,并且对其进行了广域附加区间阻尼控制的双层控制设计。直接采用时滞系统控制理论克服广域信号的时滞对闭环电力系统稳定性的不良影响。第一层控制,对无时滞电力系统施加计及时滞的输出反馈控制,形成时滞闭环系统。第二层控制,利用时滞系统的控制理论,采用线性矩阵不等式方法,求解状态反馈矩阵和观测器增益矩阵,进行反馈控制。10机39节点算例测试系统上的仿真结果表明,基于该方法设计的附加区间阻尼控制器,具有一定的时滞不敏感性,鲁棒性强,能够较好地抑制区间振荡。该方法为关于时滞系统的控制理论在广域附加区间阻尼控制中的直接应用搭建了平台,提供了可行性。     

脉冲噪声下基于 NAT 函数的 LFM 信号多径时延估计

针对脉冲噪声环境下无法准确估计线性调频(LFM)信号多径时延的问题,分析非线性幅值变换法抑制脉冲噪声的原 理,设计了一种新的非线性幅值变换函数 P-NAT(piecewise-NAT)函数,证明了任意随机变量经该函数变换后存在有限二阶矩, 提出了基于 P-NAT 函数的 LFM 信号多径时延估计方法。 分别对发射信号和 P-NAT 函数变换后的含噪多径接收信号进行最佳 阶次 FRFT,根据 FRFT 域的峰值位置偏移量和时延的关系,实现 LFM 信号的多径时延估计。 仿真结果表明,该方法在广义信噪 比为 0 dB、噪声特征指数大于 0. 2 的情况下,时延估计归一化均方根误差小于 10 -4 ,适用于低信噪比和强脉冲噪声环境下的 LFM 信号多径时延估计。     

涡轮泵实时故障检测的频段幅值最大值比方法

根据液体火箭发动机涡轮泵出现故障后振动加速度信号的频谱变化,提出了一种基于频段幅值最大值比的故障检测方法用于涡轮泵实时故障检测。该方法采用快速傅里叶变换（fast fourier transformation,FFT）将历史信号从时域变换到频域并进行频段划分,选择两个有代表性的频段并计算其幅值最大值比。将该比值作为故障特征对待检信号进行实时故障检测。用某型号涡轮泵振动加速度信号对故障检测方法进行验证,结果表明对时长20.80 s的待检信号,设定故障特征阈值为3.5,该方法检出故障时刻为20.08 s,比故障真实出现时刻晚0.07 s（在0.5 s之内）,未出现虚警和漏警。该故障检测方法具备了良好的精确性与实时性。