[发明专利]基于小波变换的电火花间隙放电状态检测装置与方法

权利要求书

1、一种基于小波变换的电火花间隙放电状态检测装置，其特征在于包括检测装置本体、上位机和极间电压信号引出电缆，所述检测装置本体包括模拟光耦、模数转换模块、数字信号处理器、复杂可编程逻辑器件、USB接口、同步动态随机存储器、FLASH存储器、USB电缆，其中：模拟光耦通过极间电压信号引出电缆与电火花加工机床相连，模数转换模块连接在模拟光耦的后端，数字信号处理器连接在模数转换模块的后端，复杂可编程逻辑器件与数字信号处理器、USB接口、同步动态随机存储器相连，FLASH存储器与数字信号处理器相连，USB接口通过USB电缆与上位机相连；电火花加工机床产生的电火花加工电压信号通过极间电压信号引出电缆输入到模拟光耦，经模拟光耦隔离后的模拟电压信号，通过模数转换模块转换成数字信号，输入到数字信号处理器中，数字信号处理器对原始信号进行小波变换和放电状态判断，求得平均放电状态系数，经复杂可编程逻辑器件和USB接口，通过USB电缆输入到上位机，同步动态随机存储器为系统提供了更多的存储空间，当数字信号处理器中的数据缓存区拥挤时，可将部分数据暂存到同步动态随机存储器中，FLASH存储器中存储了数字信号处理器程序，检测装置本体上电后，数字信号处理器自动从FLASH存储器读取程序运行。

2、根据权利要求1所述的基于小波变换的电火花间隙放电状态检测装置，其特征是，所述模数转换模块，是指，转换速率在1Msps以上、采样精度大于10位的模数转换模块。

3、一种基于小波变换的电火花间隙放电状态检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

①将电火花加工时的电压信号用模拟光耦隔离后，接入模数转换模块进行模数转换；

②模数转换模块对模拟信号进行采样，模数转换模块与数字信号处理器连接，将采样后得到的数据通过数字信号处理器的直接存储器访问模块存入到数字信号处理器的存储器中；

③在存储1024个采样点后，采用马拉特算法，用道比奇三阶小波函数，对这1024个原始数据点进行4层小波变换，得到64个点的低频小波系数；

④在完成对1024个数据点的四层小波变换后，CPU对得到的64个低频系数进行局部极大值和局部极小值的判断和分析；

⑤数字信号处理器通过对局部极值分析结果进行统计得出该段原始信号的放电状态系数；

⑥上述①～⑤五个步骤反复10次以后，数字信号处理器对这累积的10个放电状态系数取平均值，得出该时段内的平均放电状态系数；

⑦数字信号处理器通过复杂可编程逻辑器件、USB接口和USB电缆把得到的平均放电状态系数输入上位机，为控制系统的运行提供依据。

4、根据权利要求3所述的基于小波变换的电火花放电状态检测方法，其特征是，步骤②中，模数转换的精度为12位，采样率为1MHz。

5、根据权利要求3所述的基于小波变换的电火花放电状态检测方法，其特征是，步骤②和步骤③采用PING-PONG模式，即在当步骤③对某段存储器的原始数据进行处理时，步骤②正在对另一段存储器写入数据，待步骤③完成该段数据的处理以后，接着对刚才步骤②写入的新的数据段进行处理，而步骤②接着对刚才步骤③进行处理的那段寄放原始数据的存储器写入新的数据。

6、根据权利要求3所述的基于小波变换的电火花放电状态检测方法，其特征是，步骤④中，首先，寻找这64个系数的局部极大值和局部极小值，在每找到一个局部极大值或局部极小值后，利用先前设定的阈值对这些极值进行归类，局部极大值小于某一阈值，则视为发生电弧放电，局部极小值大于某一阈值，则视为未能击穿放电，是一个开路脉冲。

7、根据权利要求3所述的基于小波变换的电火花放电状态检测方法，其特征是，步骤⑤中，将经过归类的脉冲数各自求和，计算正常放电脉冲在这些脉冲中所占的比例，得出在这1024个采样点所代表的1ms的时间内的放电状态系数。