局部放电超声阵列传感器的稀疏设计方法研究

摘要

局部放电的超声阵列检测方法是将阵列传感器与阵列信号处理技术应用于局部放电超声检测中的一种新方法。其中,声学性能良好、阵列结构合理的局部放电超声阵列传感器是检测技术的基础和关键。
　　本文在国家自然科学基金(51307060)“局部放电超声阵列信号的提取策略研究”、河北省自然科学基金项目(2010001703)“基于超声阵列传感器的电力变压器局部放电在线定位研究”和中央高校基本科研业务费专项资金项目(09MG09)“基于超声相控阵的大型变压器局部放电定位研究”的资助下,重点开展了局部放电超声阵列传感器的声学性能评价及其稀疏设计的研究,主要内容如下:
　　研究了一种局部放电超声阵列传感器的声学性能定量评价方法。针对圆形、方形、十字形、线形局部放电超声阵列传感器,利用惠更斯原理分别推导了其指向性函数,论证了声学性能定量评价的必要性;选择定向准确度和最大旁瓣幅值为指标,建立了局部放电超声阵列传感器声学性能的量化评价模型,实现了超声阵列传感器声学性能的定量评价;通过权重比较,确定了定向准确度与最大旁瓣幅值的最优分配。
　　研究了一种局部放电超声阵列传感器稀疏设计方法。以9元圆形、方形、十字形和线形局部放电超声阵列传感器为例,以声学性能评价值作为评价指标,从而得出各阵型在稀疏度为2时的声学性能变化规律,从而确定各阵形在稀疏度为2时的相对较优稀疏结构和相对次优稀疏结构。通过仿真与实验研究发现:稀疏度为2时的9元圆阵、方阵、十字阵、线阵,相对较优稀疏结构下测向精度均优于相对次优结构测向精度。
　　最后,设计研制了适用于局放检测的超声阵列传感器,并搭建了相应的实验平台,开展大量实验研究,实验结果验证了局部放电超声阵列传感器声学性能定量评价方法及稀疏设计方法的正确性。

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第1章 绪论

1.1 选题背景及其意义

1.2 超声阵列传感器的应用

1.3 稀疏设计

1.4 空间谱估计

1.5 本文主要内容

第2章 基于指向性函数的局放超声阵列传感器声学性能评价

2.1 多类型超声阵列传感器指向性函数

2.2 声学性能评价指标的选取

2. 3 本章小结

第3章 局放超声阵列传感器稀疏设计仿真研究

3.1 稀疏设计理论基础

3.2 圆形局放超声阵列传感器稀疏结构设计

3.3 方形局放超声阵列传感器稀疏结构设计

3.4 十字形局放超声阵列传感器稀疏结构设计

3.5 线形局放超声阵列传感器稀疏结构设计

3.6 相同阵元数时多类型局放超声阵列传感器声学性能比较

3.7 本章小结

第4章 实验研究

4.1局放测向系统

4.2 多类型超声阵列传感器实验研究

4.3 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢