【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于管道泄漏檢測(cè)，具體涉及一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪方法及相關(guān)裝置。
技術(shù)介紹
1、管道是核電核動(dòng)力船舶供水系統(tǒng)的重要組成部分，壓力管道的服役狀態(tài)直接關(guān)系到整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行。核電管道結(jié)構(gòu)眾多，焊接是核動(dòng)力船舶制造和安裝的關(guān)鍵工藝。然而，由于焊接工藝、焊接應(yīng)力導(dǎo)致的管道焊接接頭缺陷，以及管道長(zhǎng)期服役于高溫、高壓、腐蝕性、振動(dòng)等復(fù)雜環(huán)境。因此焊縫是核動(dòng)力裝備中的主要薄弱環(huán)節(jié)，供水系統(tǒng)管道的泄漏可能會(huì)導(dǎo)致船舶基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)生劇烈爆炸，造成人員傷亡和污染環(huán)境。為了減少管道泄漏帶來的嚴(yán)重后果，針對(duì)管道泄漏的在線監(jiān)測(cè)具有十分重要的意義。
2、由于供水管道長(zhǎng)期服役于較為惡劣的環(huán)境中，管道泄漏聲發(fā)射(ae)信號(hào)可能會(huì)被淹沒在較為強(qiáng)烈的背景噪音中，最終導(dǎo)致不必要的誤判而引發(fā)不必要的損失，因此針對(duì)管道泄漏ae信號(hào)的降噪是十分必要的。公開號(hào)為cn109630908a的專利申請(qǐng)文件公開了一種多次降噪的管道泄漏定位方法，通過對(duì)采集的城市燃?xì)夤艿佬孤┬盘?hào)進(jìn)行celmd分解，得到一系列pf分量和殘余分量，然后通過相關(guān)系數(shù)準(zhǔn)則計(jì)算各pf分量的相關(guān)系數(shù)降噪處理，提高了管道泄漏的識(shí)別精度。公開號(hào)為cn108954020a的專利申請(qǐng)文件公開了一種管道定位方法，對(duì)城市管道泄漏原始信號(hào)進(jìn)行ceemd分解，然后對(duì)分解后的含噪信號(hào)進(jìn)行去噪，再對(duì)其進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算，根據(jù)互相關(guān)程度剔除無效的冗余分量，最后將分解去噪后的信號(hào)重構(gòu)，大大提高了管道泄漏檢測(cè)的精度?，F(xiàn)有方法存在的缺陷是：①無法解決強(qiáng)背景噪聲信號(hào)與管道泄漏ae信號(hào)存在頻率重疊現(xiàn)象；②無法適應(yīng)核
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本專利技術(shù)提供了一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪方法及相關(guān)裝置，通過在分?jǐn)?shù)域上進(jìn)行噪聲的自適應(yīng)消除，從而解決上述技術(shù)問題。
2、為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
3、根據(jù)本專利技術(shù)的第一方面，提供一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪方法，包括：
4、獲取管道泄漏時(shí)的聲發(fā)射信號(hào)和管道未泄漏時(shí)的噪聲信號(hào)；
5、對(duì)所述聲發(fā)射信號(hào)和所述噪聲信號(hào)分別進(jìn)行降采樣處理，得到降采樣后的聲發(fā)射信號(hào)和噪聲信號(hào)；
6、對(duì)所述降采樣后的聲發(fā)射信號(hào)和噪聲信號(hào)進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉變換，得到分?jǐn)?shù)域上的聲發(fā)射信號(hào)和噪聲信號(hào)；
7、利用所述分?jǐn)?shù)域上的噪聲信號(hào)作為參考信號(hào)，對(duì)所述分?jǐn)?shù)域上的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行l(wèi)ms自適應(yīng)濾波，得到分?jǐn)?shù)域上的降噪后的聲發(fā)射信號(hào)；
8、對(duì)所述分?jǐn)?shù)域上的降噪后的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行信噪比計(jì)算，得到最佳分?jǐn)?shù)域上的降噪后的聲發(fā)射信號(hào)；
9、對(duì)所述最佳分?jǐn)?shù)域上的降噪后的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉逆變換，得到時(shí)域上的管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)。
10、在第一方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述利用所述分?jǐn)?shù)域上的噪聲信號(hào)作為參考信號(hào)，對(duì)所述分?jǐn)?shù)域上的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行l(wèi)ms自適應(yīng)濾波，具體包括：過濾過程、估計(jì)誤差、適應(yīng)過程和步長(zhǎng)策略選擇；
11、所述過濾過程為：
12、yα(n)＝wτ(n)xα(n)
13、式中，yα(n)是lms自適應(yīng)濾波器的輸出，w(n)表示lms自適應(yīng)濾波器抽頭權(quán)重向量，xα(n)是分?jǐn)?shù)域上的噪聲信號(hào)，α是所使用到的分?jǐn)?shù)域的階數(shù)；
14、所述估計(jì)誤差為：
15、eα(n)＝dα(n)-yα(n)
16、式中，eα(n)是估計(jì)誤差，dα(n)為管道泄漏時(shí)的聲發(fā)射信號(hào)；
17、所述適應(yīng)過程為：
18、wα(n+1)＝wα(n)+μeα(n)xα(n)
19、式中，μ是步長(zhǎng)參數(shù)；
20、所述步長(zhǎng)策略選擇為：
21、
22、式中，μ0是初始步長(zhǎng)，β是不為零的常數(shù)，用來避免分母為0。
23、在第一方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述對(duì)所述分?jǐn)?shù)域上的降噪后的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行信噪比計(jì)算，具體為：
24、
25、
26、式中，snr是降噪前的信噪比，d(n)是原始泄漏聲發(fā)射信號(hào)，x(n)是管道未泄漏時(shí)的噪聲信號(hào)，e(n)是分?jǐn)?shù)域上的降噪后的聲發(fā)射信號(hào)，snr(fanc)是降噪后的信噪比，p[e(n)]為降噪后的聲發(fā)射信號(hào)的功率，p[x(n)]為管道未泄漏時(shí)的噪聲信號(hào)的功率，p[d(n)]為原始泄漏聲發(fā)射信號(hào)的功率。
27、在第一方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述對(duì)所述降采樣后的聲發(fā)射信號(hào)和噪聲信號(hào)進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉變換，具體為：
28、
29、式中，ka(t,u)是分?jǐn)?shù)階傅里葉變換的核函數(shù)，x(t)為降采樣后的聲發(fā)射信號(hào)和噪聲信號(hào)，xa(u)、fa(x(t))是階數(shù)為a的變換信號(hào)，j是虛數(shù)單位，t表示時(shí)域變量，u是變換域的變量。
30、在第一方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述對(duì)所述最佳分?jǐn)?shù)域上的降噪后的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉逆變換，具體為：
31、
32、式中，x-a(u)、f-a(x(t))是階數(shù)為a的變換信號(hào)的時(shí)域信號(hào)。
33、根據(jù)本專利技術(shù)的第二方面，提供一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪裝置，包括：
34、獲取模塊，用于獲取管道泄漏時(shí)的聲發(fā)射信號(hào)和管道未泄漏時(shí)的噪聲信號(hào)；
35、降采樣模塊，用于對(duì)所述聲發(fā)射信號(hào)和所述噪聲信號(hào)分別進(jìn)行降采樣處理，得到降采樣后的聲發(fā)射信號(hào)和噪聲信號(hào)；
36、變換模塊，用于對(duì)所述降采樣后的聲發(fā)射信號(hào)和噪聲信號(hào)進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉變換，得到分?jǐn)?shù)域上的聲發(fā)射信號(hào)和噪聲信號(hào)；
37、濾波模塊，用于利用所述分?jǐn)?shù)域上的噪聲信號(hào)作為參考信號(hào)，對(duì)所述分?jǐn)?shù)域上的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行l(wèi)ms自適應(yīng)濾波，得到分?jǐn)?shù)域上的降噪后的聲發(fā)射信號(hào)；
38、計(jì)算模塊，用于對(duì)所述分?jǐn)?shù)域上的降噪后的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行信噪比計(jì)算，得到最佳分?jǐn)?shù)域上的降噪后的聲發(fā)射信號(hào)；
39、逆變換模塊，用于對(duì)所述最佳分?jǐn)?shù)域上的降噪后的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉逆變換，得到時(shí)域上的管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)。
40、在第二方面的一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述利用所述分?jǐn)?shù)域上的噪聲信號(hào)作為參考信號(hào)，對(duì)所述分?jǐn)?shù)域上的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行l(wèi)ms自適應(yīng)濾波，具體包括：過濾過程、估計(jì)誤差、適應(yīng)過程和步長(zhǎng)策略選擇；
41、所述過濾過程為：
42、yα(n)＝wτ(n)xα(n)
43、式中，yα(n)是lms自適應(yīng)濾波器的輸出，w(n)表示lms自適應(yīng)濾波器抽頭權(quán)重向量，xα(n)是分?jǐn)?shù)域上的噪聲信號(hào)，α是所使用到的分?jǐn)?shù)域的階數(shù)；
44、所述估計(jì)誤差為：
45、eα(n)＝dα(n)-yα(n)
46、式中，eα(n)是估計(jì)誤差，dα(n)為管道泄漏時(shí)的聲發(fā)射信號(hào)；
47、所述適應(yīng)過程為：
48、wα(n+1)＝wα(n)+μeα(n)xα(n本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪方法，其特征在于，所述利用所述分?jǐn)?shù)域上的噪聲信號(hào)作為參考信號(hào)，對(duì)所述分?jǐn)?shù)域上的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行LMS自適應(yīng)濾波，具體包括：過濾過程、估計(jì)誤差、適應(yīng)過程和步長(zhǎng)策略選擇；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪方法，其特征在于，所述對(duì)所述分?jǐn)?shù)域上的降噪后的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行信噪比計(jì)算，具體為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪方法，其特征在于，所述對(duì)所述降采樣后的聲發(fā)射信號(hào)和噪聲信號(hào)進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉變換，具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪方法，其特征在于，所述對(duì)所述最佳分?jǐn)?shù)域上的降噪后的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉逆變換，具體為：
6.一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪裝置，其特征在于，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪裝置，其特征在于，所述利用所述分?jǐn)?shù)域上的噪聲信號(hào)作為參考信號(hào)，對(duì)所述分?jǐn)?shù)域上的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行LMS自適應(yīng)濾波，具體包括：過濾過程
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪裝置，其特征在于，所述對(duì)所述分?jǐn)?shù)域上的降噪后的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行信噪比計(jì)算，具體為：
9.一種設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器以及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪方法的步驟。
10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪方法，其特征在于，所述利用所述分?jǐn)?shù)域上的噪聲信號(hào)作為參考信號(hào)，對(duì)所述分?jǐn)?shù)域上的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行l(wèi)ms自適應(yīng)濾波，具體包括：過濾過程、估計(jì)誤差、適應(yīng)過程和步長(zhǎng)策略選擇；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪方法，其特征在于，所述對(duì)所述分?jǐn)?shù)域上的降噪后的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行信噪比計(jì)算，具體為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪方法，其特征在于，所述對(duì)所述降采樣后的聲發(fā)射信號(hào)和噪聲信號(hào)進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉變換，具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪方法，其特征在于，所述對(duì)所述最佳分?jǐn)?shù)域上的降噪后的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉逆變換，具體為：
6.一種管道泄漏聲發(fā)射信號(hào)降噪裝置，其特征在...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張志芬，于儼龍，黃婧，李永杰，成瑋，溫廣瑞，陳雪峰，蘇宇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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