CN110595612B - 电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法及系统 - Google Patents

电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法及系统，本发明方法包括采集传声器前置放大器出口的交流电压信号；对交流电压信号进行傅里叶变换获取信号频谱；判断信号频谱中主频为第一预设频率、且频谱中第一预设频率的频率分量能量与第二预设频率的范围内各频率分量能量和的比值大于预设阈值是否成立，如果成立则判定此时为传声器灵敏度校准工作状态，传声器前置放大器出口交流电压信号有效值则为该传声器的最新灵敏度。本发明无需人为设置传声器灵敏度，适用于电力设备噪声采集装置传声器的自动校准，可降低噪声检测人员工作量，提高了噪声采集效率。

Description

电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法及系统
技术领域
本发明涉及电力设备的噪声检测技术，具体涉及一种电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法及系统。
背景技术
电力设备噪声采集装置一般包括传声器、前置放大器以及主控制器等部分。其中，传声器利用薄膜片检测声波信号并转化为电信号，前置放大器主要用于阻抗变换，主控制器用于采集控制、A/D转换以及声压级计算等方面。
由于电力设备周围空气温度、湿度等环境条件经常发生变化，进而影响传声器膜片的灵敏度，因此为了保障噪声测量结果的准确性，电力设备噪声采集装置在使用过程中需要进行校准。通常利用声学校准器对其进行校准，电力设备噪声采集装置启动校准功能，由检测人员对装置灵敏度进行调整，存在校准工作量大、噪声采集效率低的问题，尤其对于大批量的噪声采集装置，上述问题更为突出。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种校准工作量小、效率高的电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法及系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法，步骤包括：
1）采集传声器前置放大器出口的交流电压信号；
2）对交流电压信号进行傅里叶变换获取信号频谱；
3）判断信号频谱中主频为第一预设频率、且频谱中第一预设频率的频率分量能量与第二预设频率的范围内各频率分量能量和的比值大于预设阈值是否成立，如果成立则判定此时为传声器灵敏度校准工作状态，传声器前置放大器出口交流电压信号有效值则为该传声器的最新灵敏度。
可选地，步骤1）中的交流电压信号为频谱中包含1kHz频率分量的交流电压信号。
可选地，步骤3）中的第一预设频率为1kHz、第二预设频率为2kHz。
可选地，步骤3）中的主频为频谱中幅值最大的频率分量。
可选地，步骤3）的详细步骤包括：
3.1）判断信号频谱中主频为第一预设频率是否成立，如果成立则跳转执行步骤3.2）；否则，跳转执行步骤3.4）；
3.2）判断频谱中第一预设频率的频率分量能量与第二预设频率的范围内各频率分量能量和的比值大于预设阈值是否成立，如果成立则跳转执行步骤3.3）；否则，跳转执行步骤3.4）；
3.3）判定此时为传声器灵敏度校准工作状态，传声器前置放大器出口交流电压信号有效值则为该传声器的最新灵敏度，且电力设备噪声采集装置采用最新灵敏度以实现电力设备噪声的声压级计算，结束并退出；
3.4）判定此时为传声器灵敏度非校准工作状态，电力设备噪声采集装置继续采用原始灵敏度以实现电力设备噪声的声压级计算。
此外，本发明还提供一种电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准系统，包括传声器、前置放大器以及用于采集控制与声压级计算的主控制器，所述传声器、前置放大器以及主控制器依次相连，所述主控制器被编程或者配置以执行所述电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法的步骤。
此外，本发明还提供一种电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准系统，包括传声器、前置放大器以及用于采集控制与声压级计算的主控制器，所述传声器、前置放大器以及主控制器依次相连，所述主控制器连接的存储器中存储有被编程或者配置以执行所述电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法的计算机程序。
此外，本发明还提供一种电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准系统，包括：
交流电压信号采集程序单元，用于采集传声器前置放大器出口的交流电压信号；
傅里叶变换程序单元，用于对交流电压信号进行傅里叶变换获取信号频谱；
灵敏度检测程序单元，用于判断信号频谱中主频为第一预设频率、且频谱中第一预设频率的频率分量能量与第二预设频率的范围内各频率分量能量和的比值大于预设阈值是否成立，如果成立则判定此时为传声器灵敏度校准工作状态，传声器前置放大器出口交流电压信号有效值则为该传声器的最新灵敏度。
可选地，所述灵敏度检测程序单元使用的第一预设频率为1kHz、第二预设频率为2kHz。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有被编程或者配置以执行所述电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法的计算机程序。
和现有技术相比，本发明电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法具有下述优点：采用本发明电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法时检测人员只需将声校准器与传声器连接，剩余校准工作由电力设备噪声采集装置自动完成，可实现传声器灵敏度自动校准，无需人为设置采集装置的传声器灵敏度参数，降低了传声器校准工作量，提高了噪声采集效率，尤其适用于大批量噪声采集装置的校准工作。
附图说明
图1为本发明实施例自动校准方法的流程图。
图2为本发明实施例自动校准系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法的步骤包括：
1）采集传声器前置放大器出口的交流电压信号；
2）对交流电压信号进行傅里叶变换获取信号频谱；
3）判断信号频谱中主频为第一预设频率、且频谱中第一预设频率的频率分量能量与第二预设频率的范围内各频率分量能量和的比值大于预设阈值是否成立，如果成立则判定此时为传声器灵敏度校准工作状态，传声器前置放大器出口交流电压信号有效值则为该传声器的最新灵敏度。
本实施例中，步骤1）中的交流电压信号为频谱中包含1kHz频率分量的交流电压信号。
本实施例中，步骤3）中的第一预设频率为1kHz、第二预设频率为2kHz。由于变压器噪声信号频谱主要位于2kHz范围内且以50Hz及其整数倍频率分量为主，不会出现1kHz频率作为主频的情况。仅在对传声器灵敏度进行校准时才会出现1 kHz频率作为主频的情况。因此，选择1kHz频率分量能量与2kHz范围内各频率分量能量和的比值作为判断装置是否处于校准工作状态的依据。本实施例中，1kHz频率分量能量为频谱中1kHz频率分量幅值的平方，2kHz范围内各频率分量能量和为频谱中2kHz范围内各频率分量幅值的平方和。
本实施例中，步骤3）中的主频为频谱中幅值最大的频率分量。
如图1所示，本实施例步骤3）的详细步骤包括：
3.1）判断信号频谱中主频为第一预设频率是否成立，如果成立则跳转执行步骤3.2）；否则，跳转执行步骤3.4）；
3.2）判断频谱中第一预设频率的频率分量能量与第二预设频率的范围内各频率分量能量和的比值大于预设阈值是否成立，如果成立则跳转执行步骤3.3）；否则，跳转执行步骤3.4）；
3.3）判定此时为传声器灵敏度校准工作状态，传声器前置放大器出口交流电压信号有效值则为该传声器的最新灵敏度，且电力设备噪声采集装置采用最新灵敏度以实现电力设备噪声的声压级计算，结束并退出；
3.4）判定此时为传声器灵敏度非校准工作状态，电力设备噪声采集装置继续采用原始灵敏度以实现电力设备噪声的声压级计算。
本实施例中，步骤3.2）中1kHz频率分量能量与2kHz范围内各频率分量能量和的比值的阈值取为0.9。当1kHz频率分量为主频，且1kHz频率分量能量与2kHz范围内各频率分量能量和的比值大于0.9时，则判断此时为传声器灵敏度校准工作状态，传声器前置放大器出口交流电压信号有效值则为该传声器的最新灵敏度，噪声采集装置主控制器存储最新灵敏度并用于电力设备声压级计算；否则，判断噪声采集装置处于非校准工作状态，噪声采集装置主控制器继续采用原始灵敏度。
综上所述，本实施例电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法通过采集传声器前置放大器出口交流电压信号，对交流电压信号进行傅里叶变换获取信号频谱，判断频谱中主频是否为1kHz，若主频为1kHz，则分别计算频谱中1kHz频率分量能量与2kHz范围内各频率分量能量和的比值，若该比值超过预设阈值则判断此时为传声器灵敏度校准工作状态，传声器前置放大器出口交流电压信号有效值则为该传声器的最新灵敏度，噪声采集装置主控制器存储最新灵敏度并用于电力设备声压级计算；若主频非1kHz或者1kHz频率分量能量与2kHz范围内各频率分量能量和的比值低于预设阈值，则判断为非校准工作状态，噪声采集装置主控制器继续采用原始灵敏度。本实施例电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法无需人为设置传声器灵敏度，适用于电力设备噪声采集装置传声器的自动校准，可降低噪声检测人员工作量，提高了噪声采集效率。
此外，如图2所示，本实施例还提供一种电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准系统，包括传声器1、前置放大器2以及用于采集控制与声压级计算的主控制器3，传声器1、前置放大器2以及主控制器3依次相连，主控制器3被编程或者配置以执行前述电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法的步骤。
此外，如图2所示，本实施例还提供一种电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准系统，包括传声器1、前置放大器2以及用于采集控制与声压级计算的主控制器3，传声器1、前置放大器2以及主控制器3依次相连，主控制器3连接的存储器中存储有被编程或者配置以执行前述电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法的计算机程序。
此外，本实施例还提供一种电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准系统，包括：
交流电压信号采集程序单元，用于采集传声器前置放大器出口的交流电压信号；
傅里叶变换程序单元，用于对交流电压信号进行傅里叶变换获取信号频谱；
灵敏度检测程序单元，用于判断信号频谱中主频为第一预设频率、且频谱中第一预设频率的频率分量能量与第二预设频率的范围内各频率分量能量和的比值大于预设阈值是否成立，如果成立则判定此时为传声器灵敏度校准工作状态，传声器前置放大器出口交流电压信号有效值则为该传声器的最新灵敏度。
本实施例中，灵敏度检测程序单元使用的第一预设频率为1kHz、第二预设频率为2kHz。
此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有被编程或者配置以执行前述电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法的计算机程序。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法，其特征在于步骤包括：
1）采集传声器前置放大器出口的交流电压信号，所述的交流电压信号为频谱中包含1kHz频率分量的交流电压信号；
2）对交流电压信号进行傅里叶变换获取信号频谱；
3）判断信号频谱中主频为第一预设频率、且频谱中第一预设频率的频率分量能量与第二预设频率的范围内各频率分量能量和的比值大于预设阈值是否成立，如果成立则判定此时为传声器灵敏度校准工作状态，传声器前置放大器出口交流电压信号有效值则为该传声器的最新灵敏度；
3.1）判断信号频谱中主频为第一预设频率是否成立，如果成立则跳转执行步骤3.2）；否则，跳转执行步骤3.4）；其中，第一预设频率为1kHz；
3.2）判断频谱中第一预设频率的频率分量能量与第二预设频率的范围内各频率分量能量和的比值大于预设阈值是否成立，如果成立则跳转执行步骤3.3）；否则，跳转执行步骤3.4）；其中，第二预设频率为2kHz，所述预设阈值取为0.9；
3.3）判定此时为传声器灵敏度校准工作状态，传声器前置放大器出口交流电压信号有效值则为该传声器的最新灵敏度，且电力设备噪声采集装置采用最新灵敏度以实现电力设备噪声的声压级计算，结束并退出；
3.4）判定此时为传声器灵敏度非校准工作状态，电力设备噪声采集装置继续采用原始灵敏度以实现电力设备噪声的声压级计算。
2.根据权利要求1所述的电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法，其特征在于，步骤3）中的主频为频谱中幅值最大的频率分量。
3.一种电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准系统，包括传声器、前置放大器以及用于采集控制与声压级计算的主控制器，所述传声器、前置放大器以及主控制器依次相连，其特征在于，所述主控制器被编程或者配置以执行权利要求1或2所述电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法的步骤。
4.一种电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准系统，包括传声器、前置放大器以及用于采集控制与声压级计算的主控制器，所述传声器、前置放大器以及主控制器依次相连，其特征在于，所述主控制器连接的存储器中存储有被编程或者配置以执行权利要求1或2所述电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法的计算机程序。
5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有被编程或者配置以执行权利要求1或2所述电力设备噪声采集装置传声器灵敏度自动校准方法的计算机程序。
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