Page 122 - 《应用声学》2021年第4期

606 2021 年 7 月

模型和沿面放电模型。图 4 为 3 种放电模型的示意 摩擦声；(b) 金属小部件与夹件的摩擦声；(c) 金属
图。图 4(a) 是平板电极放电模型，模拟绝缘纸板内 小部件与压板的摩擦声。
的放电；图4(b) 是用于模拟变压器内部不均匀电场
放电的针板电极放电模型；图4(c)是沿面放电模型。 2.3 声音采集与预处理

2.2 机械故障 选 择 了 电 容 式 传 声 器 作 为 声 音 采 集 设 备。
变压器内部中掉入金属小部件时，在电磁力的 实验使用传声器的信噪比为 100 dB，采样频率
作用下铁部件与绕组相互碰撞，会发出异响。给变 48 kHz，频率响应范围为 20 Hz∼20 kHz，最大声压
压器内线圈通50 Hz交流电。在交流电的作用下，线 级 120 dB，可以满足变压器可听声的录制要求。采
圈产生变化的磁力吸引铁部件，金属部件与线圈相 用两个传声器采集变压器周围的声音即可得到两
互撞击发出“嗡嗡”声响。将金属小部件放入油箱中 个混合声x 1 、x 2 。
的不同位置模拟实际变压器内部可能产生的声音。 使用FastICA算法将传声器采集到的变压器本
模拟 3 种声: (a) 金属小部件与油箱内线圈底部的 体噪声与故障异常声的混合声分离，如图5所示。

ᰴԍႃౝ ᰴԍႃౝ

ፐᎆ
ጮ౜ ፐᎆጮ౜
ଌڡႃౝ
ଌڡႃౝ
(a) ࣱ౜ႃౝஊႃവی (b) ᧫౜ౝஊႃവی (c) ෹᭧ஊႃവی
图 4 放电模型
Fig. 4 Discharge model

8 4 8 4
ஊႃܦࣨϙ -4 0 x  ࣨϙ -4
0

-8 -8
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
8 4 8 4
ԫԍ٨ܦࣨϙ -4 0 x  ࣨϙ -4
0

-8 -8
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
᧔ನག஝/10 4 ᧔ನག஝/10 4
(a) ԔݽηՂ௑۫ڏ (b) ຉՌηՂ௑۫ڏ
8
ஊႃܦࣨϙ -4 4 0

-8
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
8 4
ԫԍ٨ܦࣨϙ 0

-4
-8
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
᧔ನག஝/10 4
(c) ѬሏηՂ௑۫ڏ
图 5 FastICA 算法分离信号时域图
Fig. 5 Time domain diagram of signal separated by FastICA algorithm