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第1章 概述1

1.1 电气设备局部放电定位检测的重要意义1

1.2 电气设备局部放电定位的主要方法2

1.2.1 电气定位法2

1.2.2 光定位法3

1.2.3 X射线激励定位法3

1.2.4 红外检测法3

1.2.5 无线电干扰电压法4

1.2.6 化学检测法4

1.2.7 超高频定位法4

1.2.8 超声波定位法5

1.3 阵列信号处理技术7

1.3.1 阵列信号处理技术的兴起与发展7

1.3.2 阵列信号的数学模型8

1.3.3 阵列传感器简介10

1.3.4 阵列信号处理算法14

第2章 单局放源的超声阵列测向与定位方法16

2.1 窄带阵列信号测向原理及基本算法16

2.1.1 测向原理16

2.1.2 延迟—相加法17

2.1.3 Capon最小方差法18

2.1.4 MUSIC算法19

2.1.5 求根MUSIC算法20

2.1.6 ESPRIT算法21

2.1.7 基于稀疏分解的DOA估计算法22

2.1.8 FastDOA算法24

2.1.9 改进FastDOA算法25

2.2 基于圆环阵的窄带局放超声阵列信号测向26

2.2.1 相位模式激励算法的原理26

2.2.2 基于改进FastDOA的圆环局放超声信号测向仿真研究27

2.3 宽带局放超声阵列信号聚焦30

2.3.1 聚焦的必要性分析30

2.3.2 聚焦处理的原理及算法30

2.3.3 RSS算法应用于宽带局放超声阵列信号测向研究38

2.3.4 CF算法应用于宽带局放超声阵列信号测向研究40

2.4 单局放源的超声阵列定位方法42

2.4.1 基于双平台测向线交叉原理的局放超声几何定位算法42

2.4.2 基于双平台异面直线公垂线中点原理的局放超声几何定位算法45

2.4.3 基于多平台全局搜索原理的局放超声几何定位算法46

2.4.4 基于测向线最小切球球心原理的局放超声几何定位算法48

2.4.5 仿真研究49

第3章 多局放源的超声阵列测向定位方法51

3.1 局放源的个数辨识方法51

3.1.1 必要性分析51

3.1.2 信号源个数辨识方法51

3.1.3 仿真研究57

3.2 多局放源定位方法59

3.2.1 定位原理59

3.2.2 仿真研究60

第4章 局部放电超声阵列信号去噪方法62

4.1 局部放电信号去噪的研究现状62

4.1.1 单通道局部放电超声信号的去噪方法研究现状62

4.1.2 局部放电超声阵列信号的去噪方法研究现状63

4.2 局部放电超声波信号的去噪性能评价64

4.2.1 基于源信号波形相似性的评价方法64

4.2.2 基于阵列流型相位差畸变的评价方法65

4.2.3 基于阵列观测信号信噪比的评价方法66

4.3 基于独立分量分析的局部放电超声阵列信号去噪方法67

4.3.1 独立分量分析的基本理论67

4.3.2 基于快速独立分量分析的去噪仿真研究69

4.3.3 基于参考独立分量分析的去噪仿真研究76

4.4 基于稀疏分解理论的局部放电超声阵列信号去噪方法82

4.4.1 稀疏分解理论基本知识82

4.4.2 过完备原子库84

4.4.3 基于基追踪算法的去噪仿真研究85

4.4.4 基于匹配追踪算法的去噪仿真研究90

4.5 分析比较95

第5章 基于圆环形超声阵列的局放定位实验系统及实验研究97

5.1 圆环形超声阵列传感器阵元的设计、研制与性能测试97

5.1.1 圆环形局部放电超声阵列传感器阵元的设计与研制97

5.1.2 局部放电超声阵列传感器阵元的性能测试102

5.2 超声阵列传感器装配体的设计与研制105

5.2.1 超声阵列传感器装配体的原理及优点106

5.2.2 圆环形超声阵列传感器装配体的设计与研制106

5.3 圆环形超声阵列传感器108

5.4 实验系统简介108

5.4.1 硬件系统108

5.4.2 软件系统111

5.5 实验研究114

5.5.1 单局部放电源超声阵列定位实验114

5.5.2 多局部放电源超声阵列定位实验124

5.5.3 误差分析131

第6章 局部放电超声阵列传感器的优化设计132

6.1 简介132

6.1.1 局部放电超声阵列传感器优化设计的目的及意义132

6.1.2 局部放电超声阵列传感器稀疏设计的可行性分析133

6.2 局部放电超声阵列传感器声学性能定量评价方法134

6.2.1 多类型阵列传感器指向性函数的推导134

6.2.2 三维指向性图的定性分析137

6.2.3 局部放电超声阵列传感器声学性能的定量评价139

6.2.4 仿真研究143

6.2.5 实验验证146

6.3 基于声学性能定量评价的局部放电超声阵列传感器稀疏设计154

6.3.1 各种阵列传感器在不同稀疏结构下的指向性函数表达式154

6.3.2 混沌猴群算法原理简介155

6.3.3 局部放电超声阵列传感器的稀疏设计方法步骤157

6.3.4 不同阵列结构相同阵元个数下最优稀疏结构的确定157

6.3.5 仿真研究159

6.3.6 实验验证163

参考文献169

索引181