基于相位跃变度的电抗器本体与风机声信号分离方法与流程

本发明属于噪音分离技术领域，涉及到一种信号分离方法，具体为基于相位跃变度的电抗器本体与风机声信号分离方法。

背景技术：

电抗器也叫电感器，一个导体通电时就会在其所占据的一定空间范围产生磁场。电学器件在工作过程中会产生一定的振动，检测人员可以通过该振动得到器件信息。

在采集电抗器声信号的过程中，会同时采集到其风机的噪声，干扰到电抗器本体声信号的采集，目前电抗器声信号监测技术不能对风机噪声进行滤除。

技术实现要素：

本发明为了解决上述问题，设计了基于相位跃变度的电抗器本体与风机声信号分离方法，可以得到干净的电抗器信号，提高电抗器声纹分析的准确性。

本发明的具体技术方案是：

基于相位跃变度的电抗器本体与风机声信号分离方法，将电抗器声信号采集后通过傅里叶变换区分风机声信号和电抗器本体声信号，包括存储模块建立步骤和信息处理步骤，

具体方法为：

存储模块建立步骤包括，建立原始声信号存储模块、频点存储模块、相角存储模块、图形存储模块、参数存储模块和计算规则存储模块；

信息处理步骤依次包括，提取频点分量、频点分量相角处理、分离声信号和还原电抗器声音。

所述建立频点存储模块步骤包括，建立频段序号存储区p，建立电抗器本体声信号频点存储区p1，建立风机声信号频点存储区p2；

所述建立相角存储模块步骤包括，建立原相角存储区和对比相角存储区；

所述建立图形存储模块步骤包括，建立相位跃变图存储区和幅/频图存储区；

所述建立计算规则存储模块的步骤包括，存储频点分量的计算方法、傅里叶变换算法和傅里叶逆变换的算法

所述信息处理步骤中，

所述提取频点分量步骤包括，从频段序号存储区p提取频段序号，从参数提取模块提取所需求的参考频率，从计算规则存储模块提取频点分量的计算方法，设z(k)表示频域信号z在k*参考频率处频率点的分量；

所述频点分量相角处理步骤包括，从原始声信号存储模块提取电抗器和风机混合时域信号，从计算规则存储模块提取傅里叶变换算法，将现场采集的电抗器和风机混合时域信号进行短时傅里叶变换，得到不同时间内各个频率分量的相角，并将各个频率分量的相角存储于原相角存储器；对一频点f将短时傅里叶变换的帧长选取为10/f，帧移选择1/f，并将变化后的相角存储于对比相角存储区；

所述分离声信号步骤包括，从原相角存储区和对比相角存储区中分别提取相角信息并进行对比，将超过90°的相角跃变的次数和跃变的总次数分别存储于参数存储模块中记作β和b；从原相角存储区和对比相角存储区中分别提取参考频率的k倍频点的相角，设置比例阈值μ，所述比例阈值μ通过外部输入设备直接设置，

跃变超过90°的次数和跃变的总次数记作βk和bk并存入参数存储模块中，根据频点相角判断方法对βk进行判断，得到电抗器本体声信号和风声信号；

所述还原电抗器声音步骤包括，从风机声信号频点存储区p2中提取经傅里叶变换后的风机频点在混合信号中进行谱减，再从计算规则存储模块中傅里叶逆变换的算法，对谱减后的混合信号做傅里叶逆变换还原电抗器声音。

所述信息处理步骤中，还包括判断步骤，

所述判断步骤在所述分离声信号步骤和所述还原电抗器声音步骤之间；

所述判断步骤包括，从频段序号存储区p、电抗器本体声信号频点存储区p1和风机声信号频点存储区p2中提取所设计的所有频率点，将p1集合和p2集合中所用到的频率点与p集合进行对比，若p1和p2集合中所用到的频率点不等于p集合，则返回所述提取频点分量步骤；若p1和p2集合中所用到的频率点等于p集合，则跳出判断步骤，执行还原电抗器声音步骤。

本发明的有益效果是：

本技术通过分析声信号中各频点的相位跃变度，对现场采集的电抗器本体与风机的混合声信号进行分离，最终得到较为干净的电抗器本体声信号，可提高电抗器声纹分析等后续分析工作的准确度。

附图说明

图1为本发明的流程框图。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本发明的技术方案作进一步详细的描述，但本发明的保护范围及实施方式不限于此。

具体实施例，如说明书附图1所示，基于相位跃变度的电抗器本体与风机声信号分离方法，将电抗器声信号采集后通过傅里叶变换区分风机声信号和电抗器本体声信号，包括存储模块建立步骤和信息处理步骤，具体方法为：

存储模块建立步骤包括，建立原始声信号存储模块、频点存储模块、相角存储模块、图形存储模块、参数存储模块和计算规则存储模块；

信息处理步骤依次包括，提取频点分量、频点分量相角处理、分离声信号和还原电抗器声音。

所述建立频点存储模块步骤包括，建立频段序号存储区p，建立电抗器本体声信号频点存储区p1，建立风机声信号频点存储区p2；

所述建立相角存储模块步骤包括，建立原相角存储区和对比相角存储区；

所述建立图形存储模块步骤包括，建立相位跃变图存储区和幅/频图存储区；

所述建立计算规则存储模块的步骤包括，存储频点分量的计算方法、傅里叶变换算法和傅里叶逆变换的算法。

存储模块建立这一步骤为前期准备，在存储器中划分模块并分区，方便后期数据的存储和提取，将采集量和参数值结合算法进行后期处理。

所述信息处理步骤中，

所述提取频点分量步骤包括，从频段序号存储区p提取频段序号k，从参数提取模块提取所需求的参考频率，从计算规则存储模块提取频点分量的计算方法，设z(k)表示频域信号z在k*参考频率处频率点的分量；

先将所有的频点存入频段序号存储区p中，根据z(k)的算法进行频点分量的提取。

所述频点分量相角处理步骤包括，从原始声信号存储模块提取电抗器和风机混合时域信号，从计算规则存储模块提取傅里叶变换算法，将现场采集的电抗器和风机混合时域信号进行短时傅里叶变换，得到不同时间内各个频率分量的相角，并将各个频率分量的相角存储于原相角存储器；对一频点f将短时傅里叶变换的帧长选取为10/f，帧移选择1/f，并将变化后的相角存储于对比相角存储区；

这样可以显示处于跃变状态的频点分量的相角变化，更直观的反应相角的跃变。

所述分离声信号步骤包括，从原相角存储区和对比相角存储区中分别提取相角信息并进行对比，将超过90°的相角跃变的次数和跃变的总次数分别存储于参数存储模块中记作β和b；从原相角存储区和对比相角存储区中分别提取参考频率的k倍频点的相角，设置比例阈值μ，所述比例阈值μ通过外部输入设备直接设置，

跃变超过90°的次数和跃变的总次数记作βk和bk并存入参数存储模块中，根据频点相角判断方法对βk进行判断，得到电抗器本体声信号和风声信号；

若测得频点跃变超过90°的总次数βk，超过比例阈值、跃变的总次数和频段序号的乘积则视为噪音信号，否则为电抗器本体声信号。

所述还原电抗器声音步骤包括，从风机声信号频点存储区p2中提取经傅里叶变换后的风机频点在混合信号中进行谱减，再从计算规则存储模块中傅里叶逆变换的算法，对谱减后的混合信号做傅里叶逆变换还原电抗器声音。

通过以上步骤可以得出风机噪音信号，在原始信号中对噪音信号进行谱减得到电抗器本体经傅里叶变换后的声信号，将该信号通过傅里叶逆变进行还原，则可以电抗器本体声信号。

所述信息处理步骤中，还包括频点数量判断步骤，

所述频点数量判断步骤在所述分离声信号步骤和所述还原电抗器声音步骤之间；

所述频点数量判断步骤包括，从频段序号存储区p、电抗器本体声信号频点存储区p1和风机声信号频点存储区p2中提取所设计的所有频率点，将p1集合和p2集合中所用到的频率点与p集合进行对比，若p1和p2集合中所用到的频率点不等于p集合，则返回所述提取频点分量步骤；若p1和p2集合中所用到的频率点等于p集合，则跳出判断步骤，执行还原电抗器声音步骤。

对所有采集的频点完成判断后，在原始混合信号中减去噪音信号，可得干净准确的电抗器声信号，若判断不全，通过频点数量判断步骤返回提取频点分量步骤，对其他频点分量进行计算，知道处理p集合内所有频点为止。

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