CN102508120A - 利用局部均值分解实现飞机导线微弱故障诊断与定位方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用局部均值分解实现飞机导线微弱故障诊断与定位的方法：将飞机导线与时域反射计通过航空插头连接；将时域反射计从被测导线获取的时域反射信号进行降噪处理；将进行降噪处理后的时域反射信号进行局部均值分解，得到时域反射信号的时频分布；利用局部均值分解后获取的时域反射信号的时频分布对故障位置的瞬时频率变化情况进行分析；对诊断后存在微弱故障的导线，利用局部均值分解后获取时域反射信号的时频分布，对瞬时频率变化情况进行分析，得到微弱故障在导线中的位置；对飞机导线微弱故障诊断结果进行综合分析，分析检测速度，检测精度参数。本发明利用时域反射计对导线微弱故障进行检测，对飞机导线微弱故障诊断具有高的故障检出率和低的故障误报率。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞机导线微弱故障诊断与定位的方法。特别是涉及一种利用局部均值分解实现飞机导线微弱故障诊断与定位方法。
背景技术
飞机导线是为飞机电子系统提供动力和控制信号的重要装置，广泛分布于各种型号的飞机中。随着飞机机龄的增长，飞机导线长期在复杂的环境中工作，极易出现绝缘层磨损、老化、腐蚀等故障，最终导致飞机导线短路和断路，为飞机的安全埋下了隐患。由此可见，飞机导线在正常工况下能否良好工作将直接关系到飞机飞行的安全。在现有的飞机导线故障检测方法中，时域反射检测方法是一种通用的测试技术。时域反射测量方法的原理是向导线的一端发射一个低压高频脉冲参考信号，由于导线故障会导致其阻抗发生变化，参考信号则会在故障处发生反射。虽然时域反射法对检测导线的短路和断路有很好的效果，但检测导线故障中的磨损和褶皱等微弱故障效果并不明显。因为磨损和褶皱等故障经过时域反射计获取的反射信号在时域中变化微弱，难以直接在时域中诊断和定位微弱故障。同时，因为时域反射方法的故障定位是计算反射信号与参考信号的时间差来实现，而在正常的测试环境下，脉冲信号的上升沿和下降沿的位置难以精确判断，导致了时域诊断方法的测试精度较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种可以将获取的非平稳信号进行时频变换处理得到具有良好分辨能力的时频分布，通过瞬时频率畸变点实现飞机导线故障精确诊断与定位的利用局部均值分解实现飞机导线微弱故障诊断与定位方法。
本发明所采用的技术方案是：一种利用局部均值分解实现飞机导线微弱故障诊断与定位方法，包括如下步骤
(1)将飞机导线与时域反射计通过航空插头连接；
(2)将时域反射计从被测导线获取的时域反射信号进行降噪处理；
(3)将进行降噪处理后的时域反射信号进行局部均值分解，得到时域反射信号的时频分布；
(4)利用局部均值分解后获取的时域反射信号的时频分布对故障位置的瞬时频率变化情况进行分析；
(5)对步骤4诊断后存在微弱故障的导线，利用局部均值分解后获取时域反射信号的时频分布，对瞬时频率变化情况进行分析，得到微弱故障在导线中的位置；
(6)对飞机导线微弱故障诊断结果进行综合分析，分析检测速度，检测精度参数。
步骤3所述的将进行降噪处理后的时域反射信号进行局部均值分解，是从降噪处理后的时域反射信号中分离出纯调频信号和包络信号，将纯调频信号和包络信号相乘得到瞬时频率具有物理意义的PF分量，迭代处理至所有的PF分量分离出来，得到时域反射信号的时频分布。
步骤4所述的利用局部均值分解后获取的时域反射信号的时频分布对故障位置的瞬时频率变化情况进行分析，是根据设定的阈值判断频率畸变幅度是否超过设定的阈值，若超过设定的阈值则表明存在微弱故障，且必须更换该段导线，若未超过设定阈值，表明频率畸变并未达到导线微弱故障程度，该段导线性能良好，可以继续使用。
步骤5所述的得到微弱故障在导线中的位置，是利用局部均值分解后获取时域反射信号的时频分布，对瞬时频率变化情况进行分析，若在某一时刻的瞬时频率变化超过设定阈值，则表明某一时刻出现微弱故障，利用LabVIEW软件编程可获取频率畸变对应的时间，根据时间轴与导线长度的比例关系，经过比例换算即找到微弱故障在导线中的位置，由此实现对飞机导线微弱故障位置的诊断。
本发明的利用局部均值分解实现飞机导线微弱故障诊断与定位方法，利用局部均值分解方法对飞机导线微弱故障诊断与定位，解决了利用时域反射计对导线微弱故障无法进行有效检测的问题，同时该方法对飞机导线微弱故障诊断也具有较高的故障检出率与较低的故障误报率。
附图说明
图1是本发明的利用局部均值分解实现飞机导线微弱故障诊断与定位方法的流程图；
图2是实施本发明方法的装置的框图。
其中：
1：波形发生器 2：数据采集卡
3：被测导线 4：示波器
5：诊断结果分析 6：信号处理单元
7：小波降噪处理 8：局部均值分解
9：阈值检测 10：瞬时频率分析
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的利用局部均值分解实现飞机导线微弱故障诊断与定位方法做出详细说明。
本发明的利用局部均值分解实现飞机导线微弱故障诊断与定位方法，首先利用时域反射计获取时域反射信号，并对反射信号进行降噪处理，以便减少噪声的干扰，使得诊断结果更加准确。获取降噪后的时域反射信号后，利用局部均值分解，将任原始的非平稳信号分解成若干个瞬时频率具有物理意义的PF分量之和，其中每一个PF分量由一个包络信号和一个纯调频信号相乘而得到，包络信号就是该PF分量的瞬时幅值，而PF分量的瞬时频率则可由纯调频信号直接求出，进一步将所有PF分量的瞬时频率和瞬时幅值组合，得到原始信号完整的时频分布。得到时频分布之后对故障位置的瞬时频率变化情况进行分析。根据设定的阈值判断频率畸变幅度是否超过设定的阈值，若未超过设定阈值，表明频率畸变并未达到导线微弱故障程度，该段导线性能良好，可以继续使用。若超过设定的阈值则表明存在微弱故障。利用软件可获取频率畸变对应的时间。由于时间轴与导线长度成比例关系，经过比例换算即可找到微弱故障在导线中的位置，由此实现对飞机导线微弱故障位置的诊断
如图1所示，本发明的利用局部均值分解实现飞机导线微弱故障诊断与定位方法，具体包括如下步骤
(1)S10阶段：将飞机导线与时域反射计通过航空插头连接，利用时域反射计获取被测导线的时域反射信号；
(2)S20阶段：将时域反射计从被测导线获取的时域反射信号进行降噪处理，若被测导线存在微弱故障，获取的时域反射信号在故障位置会产生微弱的幅值变化。由于微弱故障其反射信号故障信息量较小，极易受噪声干扰，因此必须首先对时域反射信号进行降噪处理，降噪处理是利用小波降噪方法对时域反射信号降噪，从而可以排除噪声对故障诊断结果的影响；
(3)S30阶段：将进行降噪处理后的时域反射信号进行局部均值分解，得到时域反射信号的时频分布；
若导线出现微弱故障，获取的时域反射信号在故障位置会产生微弱的幅值变化，在时域中难以对故障进行诊断。并且时域反射计获取的反射信号是非平稳信号，很难对其频率进行分析。但若导线存在微弱故障，故障位置的瞬时频率必然会产生畸变，因此必须找到一种效果良好的时频变换处理方法对该非平稳信号进行时频变换处理。局部均值分解方法就是一种新的自适应非平稳信号的处理方法，对处理非平稳信号有良好的效果。本方法则利用局部均值分解方法对飞机导线时域反射信号进行时频变换处理。
所述的将进行降噪处理后的时域反射信号进行局部均值分解，是从降噪处理后的时域反射信号中分离出纯调频信号和包络信号，将纯调频信号和包络信号相乘得到瞬时频率具有物理意义的PF分量，迭代处理至所有的PF分量分离出来，得到时域反射信号的时频分布。
(4)S40阶段：利用局部均值分解后获取的时域反射信号的时频分布对故障位置的瞬时频率变化情况进行分析；反射信号经过时频变换处理，通过时间与瞬时频率的关系图可以发现频率畸变位置。通过设定阈值判断该位置是否存在微弱故障。
所述的利用局部均值分解后获取的时域反射信号的时频分布对故障位置的瞬时频率变化情况进行分析，是根据设定的阈值判断频率畸变幅度是否超过设定的阈值，若超过设定的阈值则表明存在微弱故障，且必须更换该段导线，若未超过设定阈值，表明频率畸变并未达到导线微弱故障程度，该段导线性能良好，可以继续使用。
(5)S50阶段：对步骤4诊断后存在微弱故障的导线，利用局部均值分解后获取时域反射信号的时频分布，对瞬时频率变化情况进行分析，得到微弱故障在导线中的位置；
步骤5所述的得到微弱故障在导线中的位置，是利用局部均值分解后获取时域反射信号的时频分布，对瞬时频率变化情况进行分析，若在某一时刻的瞬时频率变化超过设定阈值，则表明某一时刻出现微弱故障，利用软件LabVIEW等软件编程可获取频率畸变对应的时间，根据时间轴与导线长度的比例关系，经过比例换算即找到微弱故障在导线中的位置，由此实现对飞机导线微弱故障位置的诊断。
(6)S60阶段：对飞机导线微弱故障诊断结果进行综合分析，分析检测速度，检测精度等参数。
本发明的利用局部均值分解实现飞机导线微弱故障诊断与定位方法，对飞机的检修提供了重要参考，有利于缩短故障检修时间，发现导线微弱故障，排除微弱故障形成的灾难性故障，降低导线微弱故障带来的不安全因素。
图2是实施本发明方法的装置的框图。如图2所示，搭建时域反射实验平台，利用波形发生器卡1产生时域反射计所需的上升沿时间很短的矩形波，将该矩形波一侧连接被测导线3，经过导线3之后会产生检测所需要的时域反射信号。将该时域反射信号经过连接数据采集卡2采集信号。利用采集到的信号，建立数据处理单元6，利用小波降噪处理7、局部均值分解8、阈值检测9和瞬时频率分析10等过程实现微弱故障诊断。
由于噪声会对微小故障有较大影响，从而引起较高的误报率和较低的检出率，因此必须对反射信号进行降噪处理。该方法利用小波分解方法编写降噪处理程序对时域反射信号进行降噪处理。
在时域中，由于微弱故障部分阻抗变换微小，很难观察到微弱故障。同时由于纳秒级上升沿矩形脉冲的上升时间要达到很短，对波形发生器的要求较高，难以实现，导致故障位置信息无法清晰的表现出来。而在频域中，若信号遇到故障位置，必然会出现频率畸变，则在频域中可以更加清晰的观察到其频率的变化，以便精确的定位故障位置。因此必须对反射信号进行时频域变换。该方法对降噪后的时域信号进行局部均值分解，得到原始信号的完整的时频分布，从而诊断导线微弱故障类型和位置。利用局部均值分解，也可以观察到降噪后反射信号的瞬时频率突变，可以精确的定位微弱故障位置。故障位置检测完成后，还必须分析诊断过程的故障检出率和误报率，提高故障诊断的准确度。经过多次检测，可以进一步提高故障诊断的精度。利用局部均值分解实现飞机导线微弱故障诊断与定位方法可以精确的实现飞机导线微弱故障诊断与定位。
Claims (4)
1.一种利用局部均值分解实现飞机导线微弱故障诊断与定位的方法，其特征在于，包括如下步骤
(1)将飞机导线与时域反射计通过航空插头连接；
(2)将时域反射计从被测导线获取的时域反射信号进行降噪处理；
(3)将进行降噪处理后的时域反射信号进行局部均值分解，得到时域反射信号的时频分布；
(4)利用局部均值分解后获取的时域反射信号的时频分布对故障位置的瞬时频率变化情况进行分析；
(5)对步骤4诊断后存在微弱故障的导线，利用局部均值分解后获取时域反射信号的时频分布，对瞬时频率变化情况进行分析，得到微弱故障在导线中的位置；
(6)对飞机导线微弱故障诊断结果进行综合分析，分析检测速度，检测精度参数。
2.根据权利要求1所述的利用局部均值分解实现飞机导线微弱故障诊断与定位的方法，其特征在于，步骤3所述的将进行降噪处理后的时域反射信号进行局部均值分解，是从降噪处理后的时域反射信号中分离出纯调频信号和包络信号，将纯调频信号和包络信号相乘得到瞬时频率具有物理意义的PF分量，迭代处理至所有的PF分量分离出来，得到时域反射信号的时频分布。
3.根据权利要求1所述的利用局部均值分解实现飞机导线微弱故障诊断与定位的方法，其特征在于，步骤4所述的利用局部均值分解后获取的时域反射信号的时频分布对故障位置的瞬时频率变化情况进行分析，是根据设定的阈值判断频率畸变幅度是否超过设定的阈值，若超过设定的阈值则表明存在微弱故障，且必须更换该段导线，若未超过设定阈值，表明频率畸变并未达到导线微弱故障程度，该段导线性能良好，可以继续使用。
4.根据权利要求1所述的利用局部均值分解实现飞机导线微弱故障诊断与定位的方法，其特征在于，步骤5所述的得到微弱故障在导线中的位置，是利用局部均值分解后获取时域反射信号的时频分布，对瞬时频率变化情况进行分析，若在某一时刻的瞬时频率变化超过设定阈值，则表明某一时刻出现微弱故障，利用LabVIEW软件编程可获取频率畸变对应的时间，根据时间轴与导线长度的比例关系，经过比例换算即找到微弱故障在导线中的位置，由此实现对飞机导线微弱故障位置的诊断。
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102508120A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103399256A (zh) * | 2013-07-18 | 2013-11-20 | 中国商用飞机有限责任公司 | 一种实现导线故障定位的方法 |
| CN105447461A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-03-30 | 电子科技大学 | 一种确定局部均值分解过程中滑动步长的方法 |
| CN106771854A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-05-31 | 中国商用飞机有限责任公司 | 飞机导线故障的定位方法 |
| CN108134604A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-06-08 | 西安交通大学 | 一种基于直接法求解瞬时频率的毛刺定位与消除方法 |
| CN113281617A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-08-20 | 中国民航大学 | 一种飞机线缆微弱故障诊断方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5751149A (en) * | 1995-12-08 | 1998-05-12 | Tempo Research Corporation | Method and apparatus for high frequency time domain reflectometry |
| CN101566665A (zh) * | 2009-06-09 | 2009-10-28 | 中国民航大学 | 基于时域反射的飞机电缆故障定位仪 |
| CN101587017A (zh) * | 2009-06-19 | 2009-11-25 | 湖南大学 | 一种基于局部均值分解循环频率谱的齿轮故障诊断方法 |
-
2011
- 2011-10-18 CN CN2011103170119A patent/CN102508120A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5751149A (en) * | 1995-12-08 | 1998-05-12 | Tempo Research Corporation | Method and apparatus for high frequency time domain reflectometry |
| CN101566665A (zh) * | 2009-06-09 | 2009-10-28 | 中国民航大学 | 基于时域反射的飞机电缆故障定位仪 |
| CN101587017A (zh) * | 2009-06-19 | 2009-11-25 | 湖南大学 | 一种基于局部均值分解循环频率谱的齿轮故障诊断方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 康峰等: "民航飞机专用电缆故障定位仪的设计与实现", 《中国民航学院学报》, vol. 20, no. 6, 31 December 2002 (2002-12-31), pages 6 - 10 * |
| 荆涛等: "一种新颖的飞机电缆故障类型诊断方法", 《自动化与仪表》, no. 10, 31 October 2009 (2009-10-31), pages 52 - 55 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103399256A (zh) * | 2013-07-18 | 2013-11-20 | 中国商用飞机有限责任公司 | 一种实现导线故障定位的方法 |
| CN103399256B (zh) * | 2013-07-18 | 2016-09-21 | 中国商用飞机有限责任公司 | 实现导线故障定位的方法和装置 |
| CN105447461A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-03-30 | 电子科技大学 | 一种确定局部均值分解过程中滑动步长的方法 |
| CN105447461B (zh) * | 2015-11-20 | 2018-09-07 | 电子科技大学 | 一种确定局部均值分解过程中滑动步长的方法 |
| CN106771854A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-05-31 | 中国商用飞机有限责任公司 | 飞机导线故障的定位方法 |
| CN106771854B (zh) * | 2016-11-28 | 2019-11-01 | 中国商用飞机有限责任公司 | 飞机导线故障的定位方法 |
| CN108134604A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-06-08 | 西安交通大学 | 一种基于直接法求解瞬时频率的毛刺定位与消除方法 |
| CN108134604B (zh) * | 2017-12-15 | 2021-01-15 | 西安交通大学 | 一种基于直接法求解瞬时频率的毛刺定位与消除方法 |
| CN113281617A (zh) * | 2021-06-08 | 2021-08-20 | 中国民航大学 | 一种飞机线缆微弱故障诊断方法 |
| CN113281617B (zh) * | 2021-06-08 | 2022-09-27 | 中国民航大学 | 一种飞机线缆微弱故障诊断方法 |
| WO2022257571A1 (zh) * | 2021-06-08 | 2022-12-15 | 中国民航大学 | 一种飞机线缆微弱故障诊断方法 |
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