[发明专利]一种基于多尺度小波变换的大功率微波加热系统微波源的故障检测方法

说明书

本发明公开了一种基于多尺度小波变换的大功率微波加热系统微波源的故障检测方法，属于故障检测及微波冶金技术领域。首先获取多尺度下微波源输入信号U(t)和输出信号I(t)的连续小波变换Wf_sU(t)和Wf_sI(t)，然后应用Wf_sI(t)的极值与输入信号U(t)造成的Wf_sI(t)的极值，最后计算极值产生的残差信号r(t)，根据残差r(t)在多尺度下的变化情况完成微波源的检测。本发明能够检测出微波源可能发生的阴极损坏、阳极损坏和能量输出器及天线的损坏3种类型的故障，既可以在线实时检测，又能够提高大功率微波加热系统微波源队列的经济性和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种基于多尺度小波变换的大功率微波加热系统微波源的故障检测方法，应用多尺度小波变换的极值点残差检测故障的方法，对微波源队列的工作状态及变化进行实时在线检测，属于故障检测及微波冶金技术领域。

背景技术

微波源是微波加热系统的心脏，它直接为微波加热系统提供热量源。微波源作为微波加热系统中不可或缺的部分，它的好坏往往决定着微波加热系统的性能。微波源发生故障后，微波加热系统谐振腔中的电场强度会发生变化。可通过电场强度的变化来判断微波源队列是否发生故障，但是不能判断出微波源发生故障的具体位置，进而采用多尺度小波变换的极值点残差检测故障的方法对微波源队列进行循环检测，准确检测出发生故障的微波源位置。不断检测微波源的变化和故障，一方面可以提高微波加热系统的可靠性和经济性；另一方面，由于多微波源队列合成的大功率系统其微波源数量众多，因此，对其运行状态的在线检测十分必要。

发明内容

本发明提供了一种基于多尺度小波变换的大功率微波加热系统微波源的故障检测方法，使用多尺度小波变换的极值点残差检测故障的方法，对微波源队列的工作状态及变化进行实时在线检测，能够提高大功率微波加热系统微波源队列的经济性和可靠性。

本发明的技术方案是：一种基于多尺度小波变换的大功率微波加热系统微波源的故障检测方法，所述方法的具体步骤如下：

步骤1、根据控制阳极电流来构建微波源的数学模型G(s)；

步骤2、计算微波源输入信号U(t)和输出信号I(t)在多尺度下的小波变换，即计算Wf_sU(t)和Wf_sI(t)；

步骤3、用Wf_sU(t)和Wf_sI(t)的极值点检测出U(t)和I(t)的均值突变点；

步骤4、比较Wf_sU(t)和Wf_sI(t)的极值点，去除Wf_sI(t)中由于U(t)突变而造成的极值点，剩余的Wf_sI(t)的极值点就对应着系统参数的变化，即微波源系统发生故障的时刻。

作为本发明的优选方案，所述步骤1中，磁控管工作时，通过改变阳极电压来调节输出功率，将输出功率的反馈控制等效为阳极电流的控制，进而通过控制阳极电流构建出微波源的传递函数模型(数学模型G(s))，其中输入信号U(t)为阳极电压，输出信号I(t)为阳极电流。

作为本发明的优选方案，所述步骤2中，微波源输入信号U(t)和输出信号I(t)在多尺度下的小波变换表达式分别为：

式中，*表示卷积，s为尺度参数，是基本小波ψ(t)在尺度s上的伸缩，s≠0，且

作为本发明的优选方案，所述步骤3中，输入信号U(t)的均值突变点是其小波变换Wf_sU(t)的极值点，输出信号I(t)的均值突变点是其小波变换Wf_sI(t)的极值点。