[發明專利]一種基于振動信號小波閾值降噪的高速道岔傷損識別方法

無效

• 申請號: 201310080034.1
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN103197001A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 王小敏;周祥鑫;楊揚;王平;郭進
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N29/50
• 分類號: G01N29/50
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

1.一種基于振動信號小波閾值降噪的高速道岔傷損識別方法，包括的步驟有，采集道岔振動信號、提取道岔振動信號特征、分類識別道岔傷損，其特征在于：在提取道岔振動信號特征之前，先從采集的道岔振動信號中提取有效道岔振動信號，并對有效道岔振動信號采用小波閾值方法降噪；所述的提取有效道岔振動信號和采用小波閾值方法降噪的具體做法如下：

(1)提取有效道岔振動信號：對采集到的道岔振動信號進行自動端點檢測，確定出車輪經過測點時對應振動信號的起始點和終止點；選出任一對起始點和終止點之間的道岔振動信號，作為有效道岔振動信號x(k)，其中k＝1，2，…，N，N為該對起始點和終止點之間的道岔振動信號包含數據的總個數；

(2)采用小波閾值方法降噪：

(2a)信號的小波分解：采用階數為14的Daubechies小波對有效道岔振動信號x(k)進行J層小波分解，得到J個細節系數向量d₁，d₂，…，d_J和一個近似系數向量c_J，其中小波分解層數J由自相關系數峰態特征自適應確定；

(2b)對分解的細節系數進行量化：首先對有效道岔振動信號x(k)采用啟發式閾值估計準則計算量化閾值λ，然后根據閾值λ對步驟(2a)得到的J個細節系數向量d₁，d₂，…，d_J進行量化得到量化后的細節系數向量對近似系數向量c_J不做處理；

(2c)信號的小波重構：由量化后的J個細節系數向量和一個近似系數向量c_J進行小波重構，重構后的信號即為降噪后的有效道岔振動信號

2.根據權利要求1所述的一種基于振動信號小波閾值降噪的高速道岔傷損識別方法，其特征在于：所述步驟(1)中對采集到的道岔振動信號進行自動端點檢測的方法為短時能量自動端點檢測方法，采用的幀長L＝0.16F_s，相鄰幀重疊長度其中F_s為采集道岔振動信號的采樣頻率。

3.根據權利要求1所述的一種基于振動信號小波閾值降噪的高速道岔傷損識別方法，其特征在于：所述步驟(2a)中的小波分解層數J由自相關系數峰態特征自適應確定的具體步驟如下：

初始化分解層數j＝1；

將x(k)進行j層分解得到j個細節系數向量d₁，d₂，…，d_j和一個近似系數向量c_j；將第j層細節系數向量d_j進行單支小波重構得到第j層重構信號f_j(k)；計算第j層重構信號f_j(k)的自相關系數R(m)，R(m)=Σk=1N-m(fj(k)-f‾j)(fj(k+m)-f‾j)Σk=1N(fj(k)-f‾j)2,]]>其中，為f_j(k)的均值，m＝0，1，2，…，N-1；再計算第j層重構信號f_j(k)的自相關系數R(m)的峰態系數ξ，其中，μ為R(m)的均值，μ=1NΣm=0N-1R(m),]]>s為R(m)的標準差，s=1NΣm=0N-1(R(m)-μ)2;]]>

比較峰態系數ξ與設定的經驗閾值T＝46.176，若ξ≤T或j＝10，則得到小波分解的最佳層數J，J＝j；否則，令j＝j+1，重新進行上段的操作。

4.根據權利要求1所述的一種基于振動信號小波閾值降噪的高速道岔傷損識別方法，其特征在于：所述步驟(2b)中，根據閾值λ對步驟(2a)得到的J個細節系數向量d₁，d₂，…，d_J進行量化得到量化后的細節系數向量的計算公式是：

d^j,i=sign(dj,i)(|dj,i|-λ),|dj,i|≥λ0,|dj,i|<λ]]>

其中，d_j，i為第j層細節系數向量d_J的第i個數據元素，為量化后的第j層細節系數向量的第i個數據元素，j＝1，2，…，J，為第j層細節系數向量數據元素的個數，表示對向下取整，sign(·)為符號函數。