基于光纤传感测量超声信号的局部放电定位方法及装置

1.一种基于光纤传感测量超声信号的局部放电定位方法，其特征在于，包括：获取通过光纤传感测量得到的超声信号；根据光纤传感测量系统触发波形中的脉冲信号，按照所述脉冲信号的触发周期等间隔地对所述超声信号进行分割，并对分割得到的各个波形信号进行希尔伯特变换，得到所述各个波形信号的幅值；基于所述各个波形信号的幅值，提取所述超声信号的包络线，得到第一曲线组；对所述第一曲线组进行差分处理，得到差分曲线组；基于所述差分曲线组中峰值出现的时间区间，结合光纤中的光速及等效群速度、脉冲信号触发时间，确定扰动定位区间；其中，所述对分割得到的各个波形信号进行希尔伯特变换，得到所述各个波形信号的幅值具体包括：基于分割得到的各个波形信号，通过增量变换公式，分别计算得到对应的增量信号，其中，所述增量变换公式具体为：s (n) (t)＝s 0 (t)-Δs (n) (t)式中，s 0 (t)代表无超声扰动或是超声扰动的某个初始时刻Φ-OTDR系统的输出信号，Δs (n) (t)代表其后的t L ＝t+nT p 时刻得到的s (n) (t)信号相对于s 0 (t)的增量信号；ω IF 是信号光和参考光的差频，φ 0 是t＝t 0 时刻和超声扰动无关的瑞丽背向散射光自身传播的相位延迟，φ n 是激光器引入的相位噪声；利用希尔伯特变换，计算所述增量信号对应的正交信号，并以所述增量信号为实部，所述正交信号为虚部，构建复数解析信号，以根据所述复数解析信号，得到所述各个波形信号的幅值。 2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感测量超声信号的局部放电定位方法，其特征在于，所述基于所述差分曲线组中峰值出现的时间区间，结合光纤中的光速及等效群速度、脉冲信号触发时间，确定扰动定位区间具体包括：基于所述差分曲线组中峰值出现的时间区间，将所述时间区间减去脉冲信号触发时间，再乘以光纤中的光速及等效群速度，再根据计算所得的乘积结果的一半，确定扰动定位区间。 3.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感测量超声信号的局部放电定位方法，其特征在于，还包括：基于所述差分曲线组中峰值出现的时间点，将所述第一曲线组在所述时间点的幅值确定为基准幅值，基于所述基准幅值，对各个所述波形信号进行重组，得到外界扰动的振动波形信号，对所述振动波形信号进行FFT变换，得到所述振动波形信号的主频率，以便于根据所述主频率判断所述超声信号是否由局部放电产生。 4.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感测量超声信号的局部放电定位方法，其特征在于，所述对所述第一曲线组进行差分处理，得到差分曲线组之前还包括：对所述第一曲线组进行白噪声消除处理，得到处理后的第一曲线组。 5.一种基于光纤传感测量超声信号的局部放电定位装置，其特征在于，包括：信号获取单元，用于获取通过光纤传感测量得到的超声信号；波形分割单元，用于根据光纤传感测量系统触发波形中的脉冲信号，按照所述脉冲信号的触发周期等间隔地对所述超声信号进行分割，并对分割得到的各个波形信号进行希尔伯特变换，得到所述各个波形信号的幅值；第一曲线组提取单元，用于基于所述各个波形信号的幅值，提取所述超声信号的包络线，得到第一曲线组；差分处理单元，用于对所述第一曲线组进行差分处理，得到差分曲线组；定位单元，用于基于所述差分曲线组中峰值出现的时间区间，结合光纤中的光速及等效群速度、脉冲信号触发时间，确定扰动定位区间；其中，所述对分割得到的各个波形信号进行希尔伯特变换，得到所述各个波形信号的幅值具体包括：基于分割得到的各个波形信号，通过增量变换公式，分别计算得到对应的增量信号，其中，所述增量变换公式具体为：s (n) (t)＝s 0 (t)-Δs (n) (t)φ IF ＝φ 0 +φ n式中，s 0 (t)代表无超声扰动或是超声扰动的某个初始时刻Φ-OTDR系统的输出信号，Δs (n) (t)代表其后的t L ＝t+nT p 时刻得到的s (n) (t)信号相对于s 0 (t)的增量信号；ω IF 是信号光和参考光的差频，φ 0 是t＝t 0 时刻和超声扰动无关的瑞丽背向散射光自身传播的相位延迟，φ n 是激光器引入的相位噪声；利用希尔伯特变换，计算所述增量信号对应的正交信号，并以所述增量信号为实部，所述正交信号为虚部，构建复数解析信号，以根据所述复数解析信号，得到所述各个波形信号的幅值。 6.根据权利要求5所述的一种基于光纤传感测量超声信号的局部放电定位装置，其特征在于，所述定位单元具体用于：基于所述差分曲线组中峰值出现的时间区间，将所述时间区间减去脉冲信号触发时间，再乘以光纤中的光速及等效群速度，再根据计算所得的乘积结果的一半，确定扰动定位区间。 7.根据权利要求5所述的一种基于光纤传感测量超声信号的局部放电定位装置，其特征在于，还包括：波形主频率提取单元，用于基于所述差分曲线组中峰值出现的时间点，将所述第一曲线组在所述时间点的幅值确定为基准幅值，基于所述基准幅值，对各个所述波形信号进行重组，得到外界扰动的振动波形信号，对所述振动波形信号进行FFT变换，得到所述振动波形信号的主频率，以便于根据所述主频率判断所述超声信号是否由局部放电产生。 8.根据权利要求5所述的一种基于光纤传感测量超声信号的局部放电定位装置，其特征在于，还包括：白噪音消除单元，用于对所述第一曲线组进行白噪声消除处理，得到处理后的第一曲线组。