Page 75 - 《应用声学》2025年第2期

第 44 卷 第 2 期 李昌伟等： 应用于电气设备局部放电定位的改进相位变换加权可控响应功率算法 335

声源相对于传声器阵列的方位角约为 79 ，仰角约
◦
4 实验验证
为8 。使用三种算法对某一帧信号进行计算。对于
◦
每一种算法的计算结果，在整个搜索空间内，根据各
4.1 实验设置
搜索方向的 SRP 函数值分别绘制 SRP 谱图如图 12
本 文 以 XMOS 公 司 推 出 的 XUF-216-512-
所示。
TQ128 型芯片作为传声器阵列数据采集卡的主
图12表明SRP-PHAT算法与SRP-PHAT-SCOT
控芯片，使用 16 颗 SPH0641LU4H-1 高频 MEMS
算法会受到错误位置谱峰的干扰，得到错误的定位
数字传声器组成螺旋型传声器阵列，阵列半径为
结果。SRP-PHAT-RPCA 算法基本上定位到了正
0.045 m，阵列采样率为 96 kHz。实验在武汉国能
确的声源位置，并且几乎没有在其他位置产生谱峰。
测控有限公司提供的局部放电实验平台上进行，以
图 13 展示了不同距离下三种算法对单个局部
局部放电测试仪作为局部放电声源发生装置。第一
放电声源的定位性能。
次实验声源与传声器阵列平面之间的距离为 2 m，
由图 13 可以看出，SRP-PHAT-SCOT 算法对
后面每次实验距离增加 0.5 m，直到声源与传声器
单 个 局 部 放 电 声 源 的 定 位 正 确 率 基 本 与 SRP-
阵列平面之间的距离为 4 m 为止，共计 5 次实验。
PHAT 算法一致，本文算法的定位正确率相较于
每次实验取 121 帧有效信号帧用于计算定位正确
该两种算法有小幅提升。当声源距离相同时，本
率，再取其中定位误差较小的前一半定位结果计算
文算法对单个局部放电声源的定位 RMSE 与 SRP-
RMSE。数据采集卡、传声器阵列，声源发生装置如
PHAT-SCOT算法接近，小于SRP-PHAT算法。
图11所示。
在单声源定位实验中，当声源与阵列平面距
4.2 单声源实验结果分析 离在 2∼4 m 范围内变化时，本文算法相比于 SRP-
当声源与传声器阵列平面相距 2 m 时，调整传 PHAT 算法和 SRP-PHAT-SCOT 算法的定位性能
声器阵列的位置，使得位于局部放电测试仪右边的 平均提升效果如表3所示。

ܦູͯᎶ

澳
(a) ஝૶᧔ᬷӵ (b) ͜ܦ٨᫼ѵ (c) ࡍᦊஊႃ฾ត́

图 11 实验设备实物图
Fig. 11 Actual diagram of experimental equipment

ͥᝠܦູͯᎶ ᄾࠄܦູͯᎶ
T10 -4
60 60 60
200 400
40 150 40 2 40 300
100
̈́ᝈ/(O) 20 0 50 ̈́ᝈ/(O) 20 0 1 ̈́ᝈ/(O) 20 0 200
100
0
-20 -50 -20 0 -20 0
-40 -100 -40 -40 -100
-150 -1
-60 -60 -60
140 120 100 80 60 40 140 120 100 80 60 40 140 120 100 80 60 40
வͯᝈ/(O) வͯᝈ/(O) வͯᝈ/(O)
(a) SRP-PHATካข (b) SRP-PHAT-SCOTካข (c) SRP-PHAT-RPCAካข
图 12 单个局部放电声源的 SRP 谱图
Fig. 12 The SRP map of single partial discharge source