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原文传递一种基于近红外光谱主成分分析的绝缘纸种类判别方法

专利名称：	一种基于近红外光谱主成分分析的绝缘纸种类判别方法
摘要：	本发明公开了一种基于近红外光谱主成分分析的绝缘纸种类判别方法，包括步骤：收集不同种类绝缘纸样本，使用近红外光谱仪检测多种类别绝缘纸的近红外光谱，采用主成分分析法分别求解不同类别绝缘纸近红外光谱数据的主成分得分；分别计算不同类别绝缘纸近红外光谱数据主成分的光谱信息累计贡献率；根据不同主成分的光谱信息累计贡献率确定用于绝缘纸种类判别的近红外光谱主成分数目，选取对应数目的主成分得分形成绝缘纸种类判别数据库；计算待测绝缘纸的主成分得分，利用K‑最邻近法判别待测绝缘纸的样本类别。本发明能够实现绝缘纸种类的有效判别，为油纸绝缘老化状态评估模型的准确选取提供技术支撑，有利于电力变压器老化状态的诊断评估。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安交通大学
发明人：	李元;张崟;徐尧宇;张冠军
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201811629883.7
公开号：	CN109781658A
代理机构：	西安通大专利代理有限责任公司
代理人：	徐文权
分类号：	G01N21/359(2014.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	710049 陕西省西安市碑林区咸宁西路28号
主权项：	1.一种基于近红外光谱主成分分析的绝缘纸种类判别方法，其特征在于，包括以下步骤： 1)收集不同种类绝缘纸样本，使用近红外光谱仪检测多种类别绝缘纸的近红外光谱，得到多种类别绝缘纸的近红外光谱数据，采用主成分分析法分别求解不同类别绝缘纸近红外光谱数据的主成分得分M； 2)根据不同类别绝缘纸近红外光谱数据的主成分得分M，分别计算不同类别绝缘纸近红外光谱数据主成分的光谱信息累计贡献率Qm； 3)根据主成分的光谱信息累计贡献率Qm，确定用于绝缘纸种类判别的近红外光谱主成分数目L，选取前L个主成分得分M1～ML形成绝缘纸种类判别数据库； 4)计算待测绝缘纸的主成分得分N，利用K-最邻近法结合步骤3)得到的绝缘纸种类判别数据库，判别待测绝缘纸的样本类别。 2.根据权利要求1所述的一种基于近红外光谱主成分分析的绝缘纸种类判别方法，其特征在于，步骤1)中，采用主成分分析法分别求解不同类别绝缘纸近红外光谱数据的主成分M，包含以下步骤： 101)对n个绝缘纸样本的近红外光谱数据进行标准化处理，每条光谱由p个波长点组成，标准化处理公式：式中，xij为第i个绝缘纸样本的在第j个波长处的原始近红外光谱数据，为第j个波长处全部样本原始近红外光谱数据的平均值，sj为第j个波长处全部样本原始近红外光谱数据的标准差，xij为标准化处理后的近红外光谱数据； 102)计算标准化处理后数据矩阵X的协方差矩阵V，其中，数据矩阵X由xij组成； 103)求解协方差矩阵V的特征值，选取数值最大的特征值λ1及其特征向量a1，用于计算第一主成分；按照特征值数值λ1≥λ2≥···≥λm顺序排序，且根据对应特征向量a1,a2,···,am相互正交的原则计算得到协方差矩阵V的其余特征值，0＜m＜p； 104)计算第h主成分得分Mh：式中，0＜h＜m，ahj是特征向量ah的第j个分量。 3.根据权利要求2所述的一种基于近红外光谱主成分分析的绝缘纸种类判别方法，其特征在于，步骤2)中，不同类别绝缘纸近红外光谱数据主成分的光谱信息累计贡献率Qm计算方法如下：式中，Var(Mh)为第h主成分Mh的样本方差，Var(Mh)的数值与特征值λh相等；dj为第j个波长处原始近红外光谱数据的样本方差。 4.根据权利要求3所述的一种基于近红外光谱主成分分析的绝缘纸种类判别方法，其特征在于，步骤3)中，绝缘纸种类判别的近红外光谱主成分数目L为光谱信息累计贡献率Qm大于85％时所对应的主成分数目，保证原始近红外光谱信息的充分提取。 5.根据权利要求4所述的一种基于近红外光谱主成分分析的绝缘纸种类判别方法，其特征在于，步骤4)中，待测绝缘纸的样本类别判断方法包含以下步骤： 401)采用步骤1)中的方法计算待测绝缘纸的近红外光谱数据的主成分得分N； 402)依据步骤3)中确定的用于绝缘纸种类判别的近红外光谱主成分数目L选取待测绝缘纸的主成分得分N1～NL； 403)利用K-最邻近法计算402)中所选取的待测绝缘纸样本的主成分得分N1～NL与绝缘纸种类判别数据库中样本的主成分得分M1～ML之间的欧氏距离E，选取最临近的K个样本的多数所归属的类别为待测样本的种类，实现待测绝缘纸的种类判别；其中，欧氏距离计算方法如下：
所属类别：	发明专利