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基于反卷积波束形成算法的干式变压器异响故障识别技术

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中国电力 2022年第2期55卷 90-97页

作者：包海龙邵宇鹰王枭彭鹏袁国刚庄贝妮国网上海市电力公司上海200122 上海睿深电子科技有限公司上海201108

针对常规波束形成算法定位精度不高的问题,将基于反卷积变换的波束形成算法应用于干式变压器异响故障识别,分析了反卷积变换的波束形成算法基本原理及其用于干式变压器异响故障识别的可行性;研究了一种采用异响精准定位联合声纹图谱特... 详细信息

针对常规波束形成算法定位精度不高的问题,将基于反卷积变换的波束形成算法应用于干式变压器异响故障识别,分析了反卷积变换的波束形成算法基本原理及其用于干式变压器异响故障识别的可行性;研究了一种采用异响精准定位联合声纹图谱特征识别的干式变压器异响故障识别方法;提出了“高频特征峰能量比”的概念,用于量化机械异响严重程度;最后通过实验测试和现场验证的方法,证明方法的有效性和准确性。

关键词：反卷积波束形成算法干式变压器异响故障识别

基于波束形成算法的干式变压器异响定位装置研制及应用

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高压电器 2022年第5期58卷 187-194页

作者：邵宇鹰王枭彭鹏袁国刚马鲁国网上海市电力公司上海200122 上海睿深电子科技有限公司上海201108

干式变压器在出现某类缺陷时会发出异响,运维人员通常采用耳听的方式辨别异响所在位置,该方法极易出现辨别不准,甚至无法确定故障点的情况,最终导致干式变压器故障。为了解决该问题,文中首先结合理论分析和实验测试的方法,优选出适合用... 详细信息

干式变压器在出现某类缺陷时会发出异响,运维人员通常采用耳听的方式辨别异响所在位置,该方法极易出现辨别不准,甚至无法确定故障点的情况,最终导致干式变压器故障。为了解决该问题,文中首先结合理论分析和实验测试的方法,优选出适合用于干式变压器异响定位的MEMS声学传感器;然后基于波束形成理论,采用声学仿真的方式,确定了最优的轮辐型声学传感器阵列拓扑结构;最后研制了由112个声学传感器单元组成的干式变压器异响定位装置,实验测试结果显示该装置能够准确定位干式变压器异响所在位置。

关键词：干式变压器异响定位装置波束形成算法

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球谐域类正则化宽带超指向性波束形成算法

声学学报 2020年第2期45卷 145-160页

作者：厉剑柯雨璇彭任华郑成诗李晓东中国科学院声学研究所噪声与振动重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

提出一种球谐域类正则化宽带超指向性波束形成算法,通过结合超指向性波束形成器与延迟求和波束形成器控制阵列白噪声增益和指向性因数,推导类正则化宽带超指向性波束形器的球谐域表达式。在此基础上设计新的可控指向性因数波束形成器,... 详细信息

提出一种球谐域类正则化宽带超指向性波束形成算法,通过结合超指向性波束形成器与延迟求和波束形成器控制阵列白噪声增益和指向性因数,推导类正则化宽带超指向性波束形器的球谐域表达式。在此基础上设计新的可控指向性因数波束形成器,可在不显著放大低频白噪声的前提下实现设定的波束宽度。采用32元球阵的仿真结果表明,对于语音测试场景,类正则化波束形成器的最高PESQ得分相比于传统的超指向性波束形成器与延迟求和波束形成器分别提高了约0.5和0.4,平均词错率分别减少了约9.5%和8.1%。主观测试实验也表明类正则化波束形成器在方向性噪声和扩散场噪声环境下都可以获得更好的主观听觉感受。利用实验数据对算法性能进行测试,实验结果同样验证了该方法在实际声学环境中的有效性。

关键词：波束形成器指向性指数白噪声增益波束宽度波束形成算法正则化

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基于加权因子的双重延时乘累加波束形成算法

东北大学学报（自然科学版） 2021年第7期42卷 960-965页

作者：鲍喜荣历正双高浩森张石东北大学计算机科学与工程学院辽宁沈阳110169

针对超声成像中双重延时乘累加算法不适用于高噪声环境的问题,提出一种基于均值-标准差加权因子的双重延时乘累加算法,即RD-DMAS算法.该加权因子对解决高噪声带来的图像斑点问题具有显著效果,而双重延时乘累加波束形成算法能大幅提高超... 详细信息

针对超声成像中双重延时乘累加算法不适用于高噪声环境的问题,提出一种基于均值-标准差加权因子的双重延时乘累加算法,即RD-DMAS算法.该加权因子对解决高噪声带来的图像斑点问题具有显著效果,而双重延时乘累加波束形成算法能大幅提高超声成像分辨率,使所提算法能得到高分辨率和高对比度的重建图像.对该算法在点散射目标仿体、囊肿仿体和噪声环境下进行了仿真,结果表明,RD-DMAS算法有最小旁瓣以及较窄的主瓣.DAS,DMAS,DS-DMAS,RD-DMAS算法的对比度(CR)分别为9.72,11.72,13.28和19.86.不管环境中是否有噪声,RD-DMAS算法的成像效果都是最好的.

关键词：波束形成算法加权因子延时乘累加超声成像重建图像

空域抽样与相干因子融合的超声阵列自适应波束形成算法

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工程科学与技术 2021年第4期53卷 200-208页

作者：宋寿鹏李棋江苏大学机械工程学院江苏镇江212013

针对超声成像中自适应波束形成算法计算效率低的问题,提出了一种基于空域抽样与相干因子融合的自适应波束形成算法。该算法通过分析阵列数据波束图,推导出不同阵元数目下的最大抽取因子,将阵列中所有阵元接收的数据按最大抽取因子进行... 详细信息

针对超声成像中自适应波束形成算法计算效率低的问题,提出了一种基于空域抽样与相干因子融合的自适应波束形成算法。该算法通过分析阵列数据波束图,推导出不同阵元数目下的最大抽取因子,将阵列中所有阵元接收的数据按最大抽取因子进行空域等间隔抽样,得到阵元稀疏后的回波数据,减少了采集数据量。将空域抽样数据输入波束形成器,计算其协方差矩阵,再将协方差矩阵构造为Toeplitz矩阵,结合最小方差原理从构造的Toeplitz矩阵计算出抽样数据的自适应加权值,并引入相干因子对自适应加权值进行修正,以突出抽样数据中的有效信息,抑制干扰成份。在使用不对等数据信息和使用空域抽样数据成像的情况下,采用该算法、最小方差算法和融合相干因子的最小方差算法分别对裂纹和横通孔缺陷仿真成像。结果表明:在数据信息不对等时,在成像质量上,该算法介于另外两种算法之间;在成像时间上,与另外两种算法相比,该算法的成像时间平均减少85%以上。在相同的空域抽样数据下,在成像质量上,该算法成像效果优于其他算法;在成像时间上,与另外两种算法相比,该算法的成像时间平均减少65%以上。

关键词：波束形成算法空域抽样相干因子计算复杂度

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一种双重约束的稳健自适应波束形成算法

华中科技大学学报（自然科学版） 2019年第5期47卷 56-61页

作者：程莉马洪黎杨胡文雅武汉工程大学电气信息学院湖北武汉430205 华中科技大学电子信息与通信学院湖北武汉430074

针对最差情况下最优性能波束形成算法(WCB)仅具备对导向矢量误差稳健性的问题,提出了一种双重约束稳健自适应波束形成算法(DCRAB),在WCB的基础上增加了一个协方差矩阵误差约束条件,因而在理论上同时具备对导向矢量误差和协方差矩阵误差... 详细信息

针对最差情况下最优性能波束形成算法(WCB)仅具备对导向矢量误差稳健性的问题,提出了一种双重约束稳健自适应波束形成算法(DCRAB),在WCB的基础上增加了一个协方差矩阵误差约束条件,因而在理论上同时具备对导向矢量误差和协方差矩阵误差的稳健性.经过多次严格条件的释放,将非凸的DCRAB问题转化为凸的二阶锥规划问题(SOCP),最后可采用与WCB相似的方法求解.数值仿真结果表明DCRAB在输出SINR,DOA误差、有限采样点和方向图增益等方面都优于WCB和其他一些经典算法.

关键词：波束形成算法阵列信号处理稳健自适应波束形成导向矢量误差协方差矩阵误差

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超声平面波同相正交信号频域波束形成算法

声学学报 2021年第1期46卷 121-129页

作者：张苗苗刘益嘉王梦玄林诗颖戴志飞北京大学工学院生物医学工程系北京100871

针对频域平面波波束形成算法尚不能直接应用于采用正交解调的超声成像系统中的实际问题,提出一种平面波同相正交信号频域波束形成方法。以平面波射频信号频域波束形成算法为基础,根据射频信号与同相正交信号波数空间变量之间的关系,推... 详细信息

针对频域平面波波束形成算法尚不能直接应用于采用正交解调的超声成像系统中的实际问题,提出一种平面波同相正交信号频域波束形成方法。以平面波射频信号频域波束形成算法为基础,根据射频信号与同相正交信号波数空间变量之间的关系,推导了平面波同相正交信号与对应图像的频谱映射表达式,从而实现对正交解调后信号的频域超声图像重建。采用2016年Plane Wave Imaging Challenge in Medical Ultrasound (PICMUS)发布的仿真、仿体及在体原始回波数据对这一方法进行验证,并评估图像的分辨率和对比噪声比。仿真和仿体实验结果表明,相对于射频信号的频域波束形成算法,该算法可获得与之相同的图像质量,并将成像速度提高了约4倍。在体实验数据的成像结果也验证了该算法在实际应用中的有效性。

关键词：频域波束形成正交解调射频信号原始回波数据波束形成算法超声成像系统图像质量成像速度

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一种新的智能天线波束形成算法

电波科学学报 2007年第2期22卷 351-354页

作者：王丽娜王兵周贤伟北京科技大学信息工程学院北京100083 哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150001

在DS/CDMA系统中采用智能天线技术可以增加系统的容量,提高抗干扰性能。智能天线技术的核心是波束形成算法,基于遗传算法提出了一种新的智能天线波束形成算法,算法采用了内插和外推两种交叉算子,克服了遗传算法的早熟收敛问题,提高了全... 详细信息

在DS/CDMA系统中采用智能天线技术可以增加系统的容量,提高抗干扰性能。智能天线技术的核心是波束形成算法,基于遗传算法提出了一种新的智能天线波束形成算法,算法采用了内插和外推两种交叉算子,克服了遗传算法的早熟收敛问题,提高了全局收敛能力。研究结果表明,提出的智能天线波束形成算法具有良好的收敛性和稳定性,可用于DS/CDMA系统抵抗干扰的影响。

关键词：智能天线波束形成算法 CDMA

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阵列指向性二次型约束稳健波束形成算法

声学学报 2006年第1期31卷 91-95页

作者：蒋飚朱埜孙长瑜中国科学院声学研究所

提出了一种基于阵列指向性二次型约束的优化算法,以提高最小方差无畸变响应(MVDR)波束形成对方向矢量的稳健性。通过控制阵列波束指向附近的小区域的自适应波束图与期望波束图的加权平方误差,使波束主瓣区域内的信号畸变最小,同时保持... 详细信息

提出了一种基于阵列指向性二次型约束的优化算法,以提高最小方差无畸变响应(MVDR)波束形成对方向矢量的稳健性。通过控制阵列波束指向附近的小区域的自适应波束图与期望波束图的加权平方误差,使波束主瓣区域内的信号畸变最小,同时保持了对约束区间外的干扰信号的抑制能力。数值结果表明:在理想阵形和阵形畸变情况下,无方位失配时,利用本文算法的阵列输出信号与干扰噪声比(SINR)与新近出现的球面约束稳健Capon方法相当,而存在方位失配时,本文算法均优于后者。

关键词：波束形成算法稳健性二次型指向性阵列信号畸变最小方差干扰信号优化算法方向矢量