CN109655714B - 双传感器电缆故障定点检测系统及方法、电缆检测平台 - Google Patents

双传感器电缆故障定点检测系统及方法、电缆检测平台 Download PDF

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Abstract

本发明属于电缆故障检测技术领域，公开了一种双传感器电缆故障定点检测系统及方法、电缆检测平台。由上下位机构成，上位机，用于实时接收下位机预处理后的数字信号，采用声磁同步法实现对故障点位置判断；对于电缆外护套故障，结合配套的金属探针，采用跨步电压法检测电缆故障点；下位机，通过USB OTG实现将声磁时间差和电缆路径信息传送到上位机；利用两个压电传感器和横、竖放置的两个电磁感应传感器采集电缆故障点冲击放电声音和磁场信号，利用基于ICA和小波变换的背景降噪算法实现对声音信号去噪。本发明在保证实时性的同时避免了模拟信号传输过程中的干扰；集声磁同步法和跨步电压法于一体，可定点常规故障及电缆外护套故障，定点精度高。

Description

双传感器电缆故障定点检测系统及方法、电缆检测平台
技术领域
本发明属于电缆故障检测技术领域，尤其涉及一种双传感器电缆故障定点检测系统及方法、电缆检测平台。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：电力的传输和分配需要使用电力电缆，随着时代的发展，为了美化城市环境和避免架空线坠落带来的安全隐患，现代城市电缆大多埋藏在地下。地埋电缆在使用时难免发生故障，快速、准确地找出故障电缆的位置可以减少停电给人们生产和生活带来的不利影响。电缆故障定点检测方法主要有声测法、磁场判断法、声磁同步法、跨步电压法等。声磁同步法是较为常用和有效的方法，其原理是故障点冲击放电产生的磁场和声音信号传播速度不同，定点检测仪器接收到两者会有一定的时间差，可以根据时间差的大小来判断测量点相对故障点距离的远近。其中磁场信号容易检测，不易被干扰；而声音信号常常受到周围环境噪声干扰，特别是在马路、铁路等强背景噪声环境下，几乎被背景噪声所淹没，所以声音信号的提取是声磁同步法中的难点。随着数字信号处理技术的快速发展，出现了很多声音信号降噪方法。以维纳滤波、卡尔曼滤波和谱减法等为代表的单通道滤波方法，在复杂环境下抑制噪声的能力始终不能满足人们日益增长的需求，科研工作者提出了多通道声音降噪方法以更好地抑制噪声。其中ICA可以恢复出混合信号中的独立成分，理论上可以分离出冲击放电声和噪声。但ICA解混需满足观测通道数不少于混合信号中源信号数约束条件，而带噪冲击放电声音信号中的噪声源数量难以估计，单独使用ICA降噪效果并不能满足需求。
传统的电缆定点检测系统大多为单声音传感器和单核心处理器结构，利用声磁同步法判断电缆故障点。单声音传感器无法同时得到信号的时频与空域信息，对随机环境噪声的抑制能力较差，对声音信号只进行简单的低通滤波，在信噪比较低时无法识别出背景噪声和有用声音信号，无法准确判断出冲击放电声音信号起始点，导致计算出来的声磁时间差不稳定，耳机输出的声音被背景噪声所覆盖，使用者较难顺利找出故障点；采用单核心处理器结构，需要把接收到的声音信号通过很长的屏蔽线传送到核心处理器，增加了传输过程中的干扰，使得原本微弱的声音信号信噪比进一步降低；在复杂现场环境下，单独使用声磁同步法有时不能确定故障点具体位置，定点精度低。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有的电缆故障定点检测系统缺少适用于其检测环境的有效的声音信号降噪方法，周围环境噪声比较大时，声磁时间差显示不稳定，难以快速找出故障点；抑制干扰的能力较差；定点检测方法单一，定点精度低。
解决上述技术问题的难度：理论上冲击放电声音信号的非高斯性强于噪声的非高斯性，利用ICA可以将冲击放电声和噪声分离，但现场噪声复杂多样，带噪声音信号并不是冲击放电声和高斯白噪声的简单叠加，而且声音传感器和电路板的制作工艺等都会引入难以估计的噪声，实际降噪效果并不理想，声音传感器需要采集到尽可能多的有用信息，并根据在不同环境下采集的多组数据，结合数字信号处理技术，利用软件深入分析，才能得出有效的背景降噪算法，实现对带噪冲击放电声音信号的有效降噪；单核心处理器结构，下位机只能用来接收冲击放电声音和磁场信号，需要使用1m左右的屏蔽线传输接收到的模拟信号，上位机集成核心处理器，实现采集数据等功能，模拟信号在强电磁环境下很容易受到干扰，从而降低信噪比，下位机直接传输数字信号可以减小传输过程的干扰，但仅靠一个处理器难以实现上、下位机之间通讯，而且需要选择抗干扰性强的通讯方式，保证高速实时传输数据时的准确性；电缆故障检测环境复杂多样，当故障点埋藏较深时传感器接收到的信号非常微弱，单独使用声磁同步法有时不能确定故障点位置，采用多种定点检测方法需要增加隔离放大和信号采集模块电路，使得电路的复杂性增大，并需要保证隔离屏蔽电路的可靠性，以避免高压脉冲对仪器造成损坏。
解决上述技术问题的意义：适用于电缆定点检测环境的有效的背景降噪算法可以使声磁时间差稳定显示，改善人耳听到的放电声音，有利于快速找出故障点；采用合适的通讯方式传输数字信号，可以减小信号传输过程中的干扰，增强系统的稳定性；采用多种定点检测方法，可以提高定点精度。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种双传感器电缆故障定点检测系统及方法、电缆检测平台。
本发明是这样实现的，一种双传感器电缆故障定点检测系统，所述双传感器电缆故障定点检测系统包括：
上位机，用于实时地接收下位机预处理后的数字信号，采用声磁同步法实现对故障点位置的判断；对于电缆外护套故障，结合配套的金属探针，采用跨步电压法检测电缆故障点。
下位机，通过USB OTG实现将声磁时间差和电缆路径信息传送到上位机；利用两个压电传感器和横、竖放置的两个电磁感应传感器采集电缆故障点冲击放电声音和磁场信号，利用基于ICA和小波变换的背景降噪算法实现对声音信号去噪。
进一步，所述上位机包括：跨步电压金属探针、隔离放大模块、数据采集模块、LCD模块、音频输出模块、DSP处理模块；
隔离放大模块，对跨步电压金属探针接收的电压信号进行隔离和放大，前置运算放大器MAX4475与隔离放大器HCPL7800输出端连接，输出的差分信号转换成单端信号；
数据采集模块，将隔离放大模块输出的模拟信号转换成数字信号；
DSP处理模块，通过SPORT接口与数据采集模块连接并利用DMA接收其输出的数字信号，通过USB接收并处理下位机上传的数据，发送控制命令给下位机，控制LCD模块和音频输出模块。
进一步，所述下位机包括：两个压电传感器、两个电磁感应传感器、滤波放大模块、数据采集模块、DSP处理模块；
放大滤波模块，对两个压电传感器接收的声音信号和横、竖放置的两个电磁感应传感器接收的磁场信号进行放大和滤波；
数据采集模块，将放大滤波模块输出的4通道模拟信号转换成数字信号；
DSP处理模块，通过SPORT接口与模数转换器PCM1803连接并利用DMA接收其输出的数字信号，对声音信号采用基于ICA和小波变换的背景降噪算法进行降噪处理，计算声磁时间差，判断电缆路径，通过USB把数据传送到上位机。
本发明的另一目的在于提供一种运行所述双传感器电缆故障定点检测系统的双传感器电缆故障定点检测方法，所述双传感器电缆故障定点检测方法包括：
声磁同步法：
第一步，下位机利用两个压电传感器和横、竖放置的两个电磁感应传感器采集电缆故障点冲击放电声音和磁场信号，利用基于ICA和小波变换的背景降噪算法实现对声音信号去噪；
第二步，通过USB OTG实现将声磁时间差和电缆路径信息传送到上位机；
第三步，上位机实时地接收下位机处理后的数字信号，根据声磁信号传输时间差实现对故障点位置的判断；
跨步电压法：
对于电缆外护套故障，结合配套的金属探针，利用跨步电压原理检测电缆故障点。
进一步，所述声磁同步法第一步的基于ICA和小波变换的背景降噪算法具体包括以下步骤：
步骤一，计算两个压电传感器采集的冲击放电带噪声音信号x1(t)，x2(t)幅值平均峰峰值pp，对x1(t)和x2(t)进行去均值和白化；
步骤二，采用FastICA算法对预处理后的混叠声音信号y1(t)，y2(t)进行分离，取峭度较大者作为所需的声音信号z(t)；
步骤三，针对ICA分离信号的幅值不确定性，对z(t)进行幅值调整采用先进行矢量归一，即令
Figure GDA0003198460640000051
然后放大x1(t)，x2(t)幅值平均峰峰值pp倍的方法；
步骤四，根据采集的双通道冲击放电声音信号样本数据的特性确定小波变换选择软阈值消噪处理，采用Stein的无偏似然估计原理进行自适应阈值选择，正交小波“sym8”作为最优小波基，小波分解层数取7～9，在不同的分解层都重新估计噪声，对每层都进行阈值调整；
步骤五，用小波变换对ICA处理后信噪比提高的声音信号进行分解，进一步将噪声和有用声音信号分离开。
进一步，所述声磁同步法第一步具体包括：
(1)对两个压电传感器接收的声音信号和横、竖放置的两个电磁感应传感器接收的磁场信号进行放大和滤波；
(2)将放大滤波模块输出的4通道模拟信号转换成数字信号；
(3)通过SPORT接口与模数转换器PCM1803连接并利用DMA接收其输出的数字信号，对声音信号采用基于ICA和小波变换的背景降噪算法进行降噪处理，计算声磁时间差，判断电缆路径；其中时间差的计算方法为，接收到磁场信号后的200ms内，经降噪处理后的声音信号幅值大于设定的阈值，则判断接收到声音信号，两者对应的采样点数差与采样率的比值即为声磁时间差。
进一步，所述电缆路径判断方法包括接收到的磁场信号水平分量大于设定的阈值且垂直分量接近为0时，仪器在电缆的正上方，垂直分量的符号发生改变时，仪器从电缆一边移向另一边，电缆上任一点M的磁场水平分量Hx和垂直分量Hz分别为：
Figure GDA0003198460640000052
Figure GDA0003198460640000053
式中，μ0为真空磁导率，μ0＝4π×10-7H/m，I为将电缆等效为无限长载流直导线模型中的电流大小，h为电缆埋深，x为M点与电缆的水平距离。
进一步，所述跨步电压法具体包括：
(1)对跨步电压金属探针接收的电压信号进行隔离和放大，前置运算放大器MAX4475与隔离放大器HCPL7800输出端连接，输出的差分信号转换成单端信号；
(2)将隔离放大模块输出的模拟信号转换成数字信号；
(3)DSP处理模块通过SPORT接口与数据采集模块连接并利用DMA接收其输出的数字信号，根据跨步电压原理，控制LCD模块显示故障点位置信息。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述双传感器电缆故障定点检测系统的电缆故障检测平台。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：采用双传感器收集冲击放电声音信号，同时得到信号的时频与空域信息，结合本发明的基于ICA和小波变换的背景降噪算法，大大增强了对复杂环境下背景噪声的抑制能力，同时改善人耳了听到的声音，特别是在信噪比较低，如距离故障点5m左右时，冲击放电声几乎淹没在背景噪声中，现有仪器无法准确判断出冲击放电声音信号起始点，声磁时间差显示不稳定，很难判断故障点相对于测量点的距离，只能凭经验不断尝试来查找故障点，效率较低。
本发明采用“上位机+下位机”双DSP核心处理器结构，通过USB将下位机处理后的声音信号、声磁时间差和电缆路径等数字量传送到上位机，在保证实时性的同时避免了模拟信号传输过程中的干扰；集声磁同步法和跨步电压法于一体，对于电缆外护套故障，可以采用两种方法进行检测，进一步提高定点精度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的双传感器电缆故障定点检测方法流程图。
图2是本发明实施例提供的双传感器电缆故障定点检测系统的结构示意图；
图中：1、两个压电传感器；2、横、竖放置的两个电磁感应传感器；3、滤波放大模块；4、数据采集模块；5、DSP处理模块；6、跨步电压金属探针；7、隔离放大模块；8、数据采集模块；9、LCD模块；10、音频输出模块；11、DSP处理模块。
图3是本发明实施例提供的实施例1验证本发明中背景降噪算法时构造的冲击放电声音信号示意图。
图4是本发明实施例提供的实施例1验证本发明中背景降噪算法时构造的带噪信号示意图。
图5是本发明实施例提供的实施例1验证本发明中背景降噪算法时该算法处理后的信号示意图。
图6是本发明实施例提供的实施例2验证本发明中背景降噪算法时现场采集的电缆故障点冲击放电带噪声音信号示意图。
图7是本发明实施例提供的实施例2验证本发明中背景降噪算法时该算法处理后的信号示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有的电缆故障定点检测系统缺少适用于其检测环境的有效的声音信号降噪方法，声磁时间差显示不稳定，难以快速找出故障点；抑制干扰的能力较差；定点检测方法单一，定点精度低的问题。本发明采用双传感器收集冲击放电声音信号，同时得到信号的时频与空域信息，结合本发明的基于ICA和小波变换的背景降噪算法，大大增强了对复杂环境下背景噪声的抑制能力，同时改善人耳了听到的声音。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的双传感器电缆故障定点检测方法包括以下步骤：
S101：下位机利用两个压电传感器和横、竖放置的两个电磁感应传感器采集电缆故障点冲击放电声音和磁场信号，利用基于ICA和小波变换的背景降噪算法实现对声音信号去噪；
S102：通过USB OTG实现将声磁时间差和电缆路径等信息传送到上位机；
S103：上位机实时地接收下位机处理后的数字信号，采用声磁同步法实现对故障点位置的判断；对于电缆外护套故障，还可以结合配套的金属探针，采用跨步电压法检测电缆故障点。
本发明实施例的基于ICA和小波变换的背景降噪算法具体包括以下步骤：
步骤一，计算两个压电传感器采集的冲击放电带噪声音信号x1(t)，x2(t)幅值平均峰峰值pp，对x1(t)和x2(t)进行去均值和白化；
步骤二，采用FastICA算法对预处理后的混叠声音信号y1(t)，y2(t)进行分离，取峭度较大者作为所需的声音信号z(t)；
步骤三，针对ICA分离信号的幅值不确定性，对z(t)进行幅值调整采用先进行矢量归一，即令
Figure GDA0003198460640000081
然后放大x1(t)，x2(t)幅值平均峰峰值pp倍的方法；
步骤四，根据采集的双通道冲击放电声音信号样本数据的特性确定小波变换选择软阈值消噪处理，采用Stein的无偏似然估计原理进行自适应阈值选择，正交小波“sym8”作为最优小波基，小波分解层数取7～9，在不同的分解层都重新估计噪声，对每层都进行阈值调整；
步骤五，用小波变换对ICA处理后信噪比提高的声音信号进行分解，进一步将噪声和有用声音信号分离开。
如图2所示，本发明实施例提供的双传感器电缆故障定点检测系统包括：两个压电传感器1、横、竖放置的两个电磁感应传感器2、滤波放大模块3、数据采集模块4、DSP处理模块5、跨步电压金属探针6、隔离放大模块7、数据采集模块8、LCD模块9、音频输出模块10、DSP处理模块11。
两个电传感器1，作为传感器组接收声音信号。
横、竖放置的两个电磁感应传感器2，用于接收磁场信号。
滤波放大模块3，与两个压电传感器1和横、竖放置的两个电磁感应传感器2的输出端连接，用于对声音和磁场信号进行放大和滤波。
数据采集模块4，与滤波放大模块3的输出端连接，用于将滤波放大模块输出的声音和磁场信号从模拟信号转换成数字信号。
DSP处理模块5，通过SPORT接口与数据采集模块4的输出端连接，用于结合背景降噪算法对带噪声音信号进行降噪处理，计算声磁时间差，判断电缆路径，通过USB将数据传送到上位机。
跨步电压金属探针6，用于接收跨步电压信号。
隔离放大模块7，用于对跨步电压金属探针6接收的跨步电压信号进行隔离放大。
数据采集模块8，与隔离放大模块7的输出端连接，用于将隔离放大模块输出的电压信号从模拟信号转换成数字信号。
LCD模块9，用于显示声音强度、磁场强度、声磁时间差和电缆路径等信息。
音频输出模块10，用于把DSP处理后的冲击放电声输出到耳机。
DSP处理模块11，通过SPORT接口与数据采集模块8的输出端连接，用于接收并处理数据采集模块输出和下位机上传的数据，控制LCD模块9和音频输出模块10，通过USB发送控制命令给下位机。
本发明的下位机部分：放大滤波模块3采用2个MAX4477运算放大器对两个压电传感器1接收的声音信号和横、竖放置的两个电磁感应传感器2接收的磁场信号进行放大和滤波；数据采集模块4采用2个PCM1803高精度A/D转换器将放大滤波模块3输出的4通道模拟信号转换成数字信号；DSP处理模块5采用ADSP-BF525处理器，通过SPORT接口与PCM1803连接并利用DMA接收其输出的数字信号，对声音信号采用基于ICA和小波变换的背景降噪算法进行降噪处理，计算声磁时间差，判断电缆路径，通过USB把数据传送到上位机。其中时间差的计算方法为，接收到磁场信号后的200ms内，经降噪处理后的声音信号幅值大于设定的阈值，则判断接收到声音信号，两者对应的采样点数差与采样率的比值即为声磁时间差；电缆路径判断方法为，接收到的磁场信号水平分量大于设定的阈值且垂直分量接近为0时，仪器在电缆的正上方，垂直分量的符号发生改变时，仪器从电缆一边移向另一边，电缆上任一点M的磁场水平分量Hx和垂直分量Hz分别为：
Figure GDA0003198460640000101
Figure GDA0003198460640000102
式中，μ0为真空磁导率(μ0＝4π×10-7H/m)，I为将电缆等效为无限长载流直导线模型中的电流大小，h为电缆埋深，x为M点与电缆的水平距离。
上位机部分：隔离放大模块7采用HCPL7800光耦隔离放大器对跨步电压金属探针6接收的电压信号进行隔离和放大，MAX4475运算放大器与HCPL7800输出端连接，将其输出的差分信号转换成单端信号；数据采集模块8采用PCM1803高精度A/D转换器将隔离放大模块7输出的模拟信号转换成数字信号；DSP处理模块11采用ADSP-BF525处理器，通过SPORT接口与数据采集模块8连接并利用DMA接收其输出的数字信号，通过USB接收并处理下位机上传的数据，发送控制命令给下位机，控制LCD模块9和音频输出模块10。
下面结合仿真对本发明的应用效果作详细的描述。
下面结合仿真实验对本发明算法的应用效果作详细的描述。
1、对本发明算法进行仿真验证
本发明采用指数衰减的震荡信号表示电缆故障点冲击放电产生的声音信号，如图3所示。在两路构造的信号上分别叠加高斯白噪声来模拟两个压电传感器接收到的带噪声音信号，如图4所示。图5为使用本发明算法处理后的信号，其中使用FastICA算法对两路带噪信号解混，小波变换选择软阈值去噪法，采用Stein的无偏似然估计原理进行自适应阈值选择，小波基选择“sym8”，小波分解层数取9，在不同的分解层都重新估计噪声，对每层都进行阈值调整。可见本发明算法对带噪声音信号的降噪效果明显，可以显著改善声音信号的质量。
2、现场采集电缆故障点冲击放电带噪声音信号对本发明进行实验验证
在实验现场用15kV高压脉冲击穿电缆故障点产生冲击放电声，为了验证低信噪比情况下本发明算法的有效性，在距离故障点5m处以48kHz的采样频率对带噪冲击放电声进行采集，其波形图如图6所示。图7为使用本发明算法处理后的信号，从图中可以看出本发明算法对电缆故障点带噪冲击放电声降噪效果同样明显，可以提高判断出的冲击放电声起始点准确性，得到较为稳定的声磁时间差，有利于提高定点效率和精度。
为验证本发明的算法有效性，将采集的距离故障点5m处低信噪比带噪冲击放电声音信号利用两种不同的方法进行处理，从图7可以看出，经过本发明算法处理后的声音信号中冲击放电声幅值约为噪声平均幅值的11倍，与文献《非平稳背景噪声下声音信号增强技术》所述方法得到的2.3倍相比，故障点冲击放电声音信号信噪比得到了更好的提高，由此可见，本发明的算法更具有效性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种双传感器电缆故障定点检测系统，其特征在于，所述双传感器电缆故障定点检测系统包括：
上位机，用于实时地接收下位机处理后的数字信号，采用声磁同步法实现对故障点位置的判断；对于电缆外护套故障，结合配套的金属探针，采用跨步电压法检测电缆故障点；
下位机，通过USB OTG实现将声磁信号传输时间差和电缆路径信息传送到上位机；利用两个压电传感器和横、竖放置的两个电磁感应传感器采集电缆故障点冲击放电带噪声音和磁场信号，利用基于ICA和小波变换的背景降噪算法实现对声音信号去噪；
运行所述双传感器电缆故障定点检测系统的双传感器电缆故障定点检测方法，包括，
声磁同步法：
第一步，下位机利用两个压电传感器和横、竖放置的两个电磁感应传感器采集电缆故障点冲击放电带噪声音和磁场信号，利用基于ICA和小波变换的背景降噪算法实现对声音信号去噪；
第二步，通过USB OTG实现将声磁信号传输时间差和电缆路径信息传送到上位机；
第三步，上位机实时地接收下位机处理后的数字信号，根据声磁信号传输时间差实现对故障点位置的判断；
跨步电压法：
对于电缆外护套故障，结合配套的金属探针，利用跨步电压原理检测电缆故障点；
所述第一步的基于ICA和小波变换的背景降噪算法具体包括以下步骤：
步骤一，计算两个压电传感器采集的冲击放电带噪声音信号x1(t)、x2(t)幅值平均峰峰值pp，对x1(t)和x2(t)进行去均值和白化；
步骤二，采用FastICA算法对预处理后的混叠声音信号y1(t)，y2(t)进行分离，取峭度较大者作为所需的声音信号z(t)；
步骤三，针对ICA分离信号的幅值不确定性，对z(t)进行幅值调整，采用先进行矢量归一，即令
Figure FDA0003198460630000021
然后放大x1(t)、x2(t)幅值平均峰峰值pp倍的方法；
步骤四，根据采集的双通道冲击放电带噪声音信号样本数据的特性确定小波变换选择软阈值消噪处理，采用Stein的无偏似然估计原理进行自适应阈值选择，正交小波“sym8”作为最优小波基，小波分解层数取7～9，在不同的分解层都重新估计噪声，对每层都进行阈值调整；
步骤五，用小波变换对ICA处理后信噪比提高的声音信号进行分解，进一步将噪声和有用声音信号分离开。
2.如权利要求1所述的双传感器电缆故障定点检测系统，其特征在于，所述上位机包括：跨步电压金属探针、隔离放大模块、数据采集模块、LCD模块、音频输出模块、DSP处理模块；
隔离放大模块，包括HCPL7800光耦隔离放大器和MAX4475运算放大器，跨步电压金属探针接收的电压信号经过HCPL7800光耦隔离放大器后输出差分信号，输出的差分信号经过MAX4475运算放大器后输出单端信号；
数据采集模块，将隔离放大模块输出的模拟信号转换成数字信号；
DSP处理模块，通过SPORT接口与数据采集模块连接并利用DMA接收其输出的数字信号，通过USB接收并处理下位机上传的数据，发送控制命令给下位机，控制LCD模块和音频输出模块。
3.如权利要求1所述的双传感器电缆故障定点检测系统，其特征在于，所述下位机包括：两个压电传感器、两个电磁感应传感器、滤波放大模块、数据采集模块、DSP处理模块；
滤波放大模块，对两个压电传感器接收的声音信号和横、竖放置的两个电磁感应传感器接收的磁场信号进行放大和滤波；
数据采集模块，将滤波放大模块输出的4通道模拟信号转换成数字信号；
DSP处理模块，通过SPORT接口与数据采集模块连接并利用DMA接收数据采集模块输出的数字信号；所述数据采集模块采用PCM1803高精度A/D转换器，对声音信号采用基于ICA和小波变换的背景降噪算法进行降噪处理，计算声磁信号传输时间差，判断电缆路径，通过USB把数据传送到上位机。
4.如权利要求3所述的双传感器电缆故障定点检测系统，其特征在于，所述声磁同步法第一步具体包括：
(1)对两个压电传感器接收的声音信号和横、竖放置的两个电磁感应传感器接收的磁场信号进行放大和滤波；
(2)将放大滤波模块输出的4通道模拟信号转换成数字信号；
(3)通过SPORT接口与PCM1803连接并利用DMA接收其输出的数字信号，对声音信号采用基于ICA和小波变换的背景降噪算法进行降噪处理，计算声磁信号传输时间差，判断电缆路径，通过USB把数据传送到上位机；其中时间差的计算方法为，接收到磁场信号后的200ms内，经降噪处理后的声音信号幅值大于设定的阈值，则判断接收到声音信号，两者对应的采样点数差与采样率的比值即为声磁信号传输时间差。
5.如权利要求4所述的双传感器电缆故障定点检测系统，其特征在于，判断电缆路径，是通过横、竖放置的两个电磁感应传感器接收的磁场信号进行判断；在距电缆水平距离x和垂直距离h空间处的一点M产生的磁场水平分量Hx和垂直分量Hz分别为：
Figure FDA0003198460630000031
Figure FDA0003198460630000032
式中，μ0为真空磁导率，μ0＝4π×10-7H/m，当Hx大于设定阈值且Hz接近为0时，判断电缆位于检测位置的正下方。
6.如权利要求2所述的双传感器电缆故障定点检测系统，其特征在于，
所述跨步电压法具体包括：
(1)对跨步电压金属探针接收的电压信号进行隔离和放大,MAX4475运算放大器与隔离放大器HCPL7800输出端连接,输出的差分信号转换成单端信号；
(2)将隔离放大模块输出的模拟信号转换成数字信号；
(3)DSP处理模块通过SPORT接口与数据采集模块连接并利用DMA接收其输出的数字信号，根据跨步电压原理,控制LCD模块显示故障点位置信息。
7.一种应用权利要求1～3任意一项所述双传感器电缆故障定点检测系统的电缆故障检测平台。
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