[发明专利]金属微粒混叠声信号的分离提取方法、装置及介质

权利要求书

1.一种GIS中多金属微粒飞行碰撞混叠声信号的分离提取方法，其特征在于，其包括以下步骤：

GIS设备外部施加电压，采集GIS设备的外部施加电压的电压信号以及多个金属微粒与GIS壳体碰撞产生的声信号；

建立金属微粒非带电运动过程的第一物理模型以及金属微粒带电运动过程的第二物理模型，得到非带电运动过程相邻两次碰撞信号间的第一数值联系以及带电运动过程相邻两次碰撞信号间的第二数值联系；

基于所述电压信号和声信号提取金属微粒电压相位过零点时的第一碰撞信号以及电压相位非过零点的第二碰撞信号；

根据所述第一数值联系，基于第一碰撞信号提取金属微粒相邻下一次第一碰撞信号，根据所述第二数值联系，基于第二碰撞信号提取金属微粒相邻下一次第二碰撞信号；

基于至少一组的两次相邻第一碰撞信号的幅值以及时间间隔获得金属微粒质量，基于至少一组的两次相邻第二碰撞信号的幅值以及时间间隔获得金属微粒的带电量，基于所述带电量和金属微粒的几何形状获得金属微粒的密度和几何尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种GIS中多金属微粒飞行碰撞混叠声信号的分离提取方法，其特征在于，优选的，提取多组第一碰撞信号和第二碰撞信号，得到多组金属微粒的质量、密度和几何尺寸，对误差在预定比例以内的质量、密度和几何尺寸求取平均值作为最终结果。

3.根据权利要求2所述的一种GIS中多金属微粒飞行碰撞混叠声信号的分离提取方法，其特征在于，预定比例为20％。

4.根据权利要求1所述的一种GIS中多金属微粒飞行碰撞混叠声信号的分离提取方法，其特征在于，利用超声信号传感器采集所述声信号以及示波器记录所述电压信号。

5.根据权利要求1所述的一种GIS中多金属微粒飞行碰撞混叠声信号的分离提取方法，其特征在于，第一物理模型包括具有预定初始速度的上抛运动的金属微粒，基于自由上抛建立非带电运动过程相邻两次碰撞信号间的第一数值联系，其包括碰撞信号的幅值之间的数值关系。

6.根据权利要求1所述的一种GIS中多金属微粒飞行碰撞混叠声信号的分离提取方法，其特征在于，第一物理模型中，金属微粒质量为其中，

A_i+1为相邻的下一次第一碰撞信号，Δt为微粒非带电运动过程相邻两次第一碰撞信号时间间隔，k_s为标定的声信号传感器灵敏度系数，g为重力加速度。

7.根据权利要求1所述的一种GIS中多金属微粒飞行碰撞混叠声信号的分离提取方法，其特征在于，第二物理模型包括电场力以及重力作用。

8.根据权利要求1所述的一种GIS中多金属微粒飞行碰撞混叠声信号的分离提取方法，其特征在于，第二物理模型中，金属微粒第i次带电运动过程中的带电量q_i为：其中，m为金属微粒质量，Δv_i为微粒带电运动过程相邻两次碰撞速度差，Δt_i为相对应的时间间隔，E为GIS壳体内空间电场，g为重力加速度。

9.根据权利要求8所述的一种GIS中多金属微粒飞行碰撞混叠声信号的分离提取方法，其特征在于，GIS内空间电场E经由所述电压信号得出。

10.根据权利要求8所述的一种GIS中多金属微粒飞行碰撞混叠声信号的分离提取方法，其特征在于，GIS壳体为同轴圆柱结构，金属微粒为球形，所述金属微粒半径为q_i为金属微粒与GIS壳体第i次碰撞后带电量，ε₀为真空介电常数，ε_r为SF₆气体相对介电常数，E_i为金属微粒与GIS壳体碰撞时刻GIS壳体底部场强。