[发明专利]基于小波包分析的AOD炉炉口音频信号预报喷溅的方法

摘要

本发明提供了一种基于小波包分析的AOD炉音频信号预报喷溅的方法，该方法利用小波包变换法分析了喷溅前AOD炉炉口音频信号的时频特性，确定了喷溅特征信号的特征频段，以及可以作为预报喷溅的特征向量，并且利用小波重构法有效的滤除了各种现场干扰。该方法提取出的特征信号不仅间接表征了炉内的渣层厚度的大小，而且反映了与喷溅直接相关的特征信息。本发明实现的步骤如下：数据采集及滤波；特征向量的提取；喷溅可能性预报，该方法大大降低了现有音平检测技术的误报率，提高了预报精度，从而为喷溅抑制裕留了宝贵时间。

主权项

1.一种基于小波包分析的AOD炉炉口音频信号预报喷溅的方法，其包括以下步骤：（一）、安装定指向音频采集器，并套有消音套管，避免炉口外信号的干扰，并使其麦克采集口对准AOD炉炉口，实时采集正常冶炼的炉口音频信号；（二）、信号放大与滤波处理。将麦克采集的信号进行适当的放大与衰减，使其音平值基本在电压采集阈值之内，并且在±10V范围内始终占有较大比例；将每10000个采样点作为一个数据点，利用db10小波包分解算法将数据点进行四层小波包分解；根据所述的分析特征信号频段，取第四层中的d41、d42小波为特征信号，并利用小波重构算法得到重构信号D1，D2，完成滤波与特征信号采集；（三）、特征向量提取：根据信号所述的特征向量，分别提取信号D1，D2的主频值、小波能量值百分比、最大奇异值、标准方差共8个特征值，设为向量α；（四）、喷溅可能性判断：利用相似度函数计算α与β的相似度值θ；根据所述的研究，当θ接近或大于0.95时，说明该信号与喷溅预报信号相似，因此进行喷溅预警否则为正常冶炼状态；所述步骤（二）中的小波包重构公式为：f(t)=1Cψ1a2Wf(a,b)ψ(t-ba)db]]>步骤（二）所述的小波包分解公式为：Wf(a,b)=(f(t),ψa,b(t))=|a|-1/2∫Rf(t)ψ(t-ba)dt]]>步骤（三）所述的小波包能量公式为：E=∫-∞∞|x(t)|2dt=1Cψ∫-∞∞a-2da∫|Wf(a,b;ψ)|2db]]>其中：db10：其中的db小波母函数系列的一种；信号D1：重构第四层小波包d41的重构信号；信号D2：重构第四层小波包d42的重构信号；向量α：是特征向量，由信号D1，D2提出的主频值、能量值百分比、最大奇异值、标准方差共8个特征值，组成的8元向量；喷溅预报特征值β：根据大量实验及资料查找，选择0～312Hz与312～625Hz频段主频值、能量值百分比、最大奇异值、标准方差共8个特征向量作为喷溅预报特征向量值，该特征向量可以很好的表征喷溅前信号的时频特性，选取向量为[0.2 1.828 0.4743 0.1605 1.6538 0.5597 202.531 68.5371]；θ：利用相似度函数计算α与β的相似度值；a：为伸缩因子；b：为平移因子；ψ(t)：是小波母函数；ψ_a,b(t)：是由小波母函数经伸缩和平移后得到的一组小波函数族；W_f(a，b；ψ)：由母函数ψ分解得到的小波包分解权值；C_ψ：是小波包分解系数；x(t)：是时域信号大小；E：为小波包能量；W_f(a,b)：是小波包分解权值；f(t):时域信号，其中t是时间单位；表示时间t平移b个单位伸缩a个单位；da：伸缩因子a的微分因子；db：平移因子b的微分因子；dt：时间t微分因子；R：实域范围。