[發明專利]一種基于雙譜幅值分布熵的砂輪磨損狀態特征提取方法

有效

• 申請號: 201710284246.X
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107153728B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 溫廣瑞;張志芬;鄧曉偉;張陽;廖與禾
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種基于雙譜幅值分布熵的砂輪磨損狀態特征提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)獲取磨削加工過程中的聲發射信號，并計算其雙譜；雙譜的計算步驟為：

101)將采集到的長度為L的磨削聲發射數據序列{x(n),n＝1,2,…,L}分成M個小段，每段包含N個數據點，分段過程中，使相鄰的段與段之間有50％的數據重疊率；

102)去除每段數據均值，并為便于FFT計算，對數據進行必要的補零；

103)依次完成每段數據的FFT計算，對于第i段數據{x⁽ⁱ⁾(p),p＝1,2,…,N}，得到：

其中：為計算得到的快速傅里葉變換系數；i＝1,2,…,M，為分段序號；N為每段數據所包含的點數；ω＝0,1,…,N/2，表示傅里葉變換角頻率；

104)根據各段數據FFT的計算結果，分別求得其分段雙譜估計值：

其中：為由公式(1)計算得到的快速傅里葉變換系數；ω₁,ω₂滿足關系0≤ω₁≤ω₂,ω₁+ω₂≤0,1,…,N/2，表示二維傅里葉變換角頻率；*表示取共軛；

105)對已求得的各段數據雙譜估計進行統計平均，得聲發射信號的雙譜估計值：

其中：為由公式(2)計算得到的分段雙譜估計矩陣；M為分段總數；

2)對磨削聲發射信號的雙譜進行幅值區間劃分，確定需要劃分的子空間數目以及各區間幅值范圍；

3)計算信號雙譜落入每個幅值子空間的概率，利用所得到的概率計算磨削聲發射信號的雙譜幅值分布熵特征。

2.根據權利要求1所述的基于雙譜幅值分布熵的砂輪磨損狀態特征提取方法，其特征在于，步驟2)中，對磨削聲發射信號雙譜進行幅值區間劃分的步驟為：

201)對于求得的雙譜估計矩陣按以下公式歸一化到[0,1]區間：

其中：為由公式(3)計算得到的雙譜估計矩陣；max(·)，min(·)分別為最大和最小值運算；

202)按以下公式確定劃分的子空間數目m：

式中：Z(·)為取整運算；σ為歸一化雙譜標準差；

203)根據得到的子空間數目m，確定每個子空間的幅值范圍為其中k為子空間序號。

3.根據權利要求2所述的基于雙譜幅值分布熵的砂輪磨損狀態特征提取方法，其特征在于，步驟3)中，雙譜幅值分布熵的計算步驟為：

301)統計磨削聲發射雙譜矩陣落入每個幅值子空間的概率

式中：count(·)為計數函數；n_sum為雙譜矩陣總點數；A_k為所劃分的幅值子空間；

302)根據子空間概率計算磨削聲發射信號雙譜幅值分布熵H(B_x)，雙譜幅值分布熵定義如下：

其中：為由公式(6)計算得到的子空間分布概率；

通過雙譜幅值分布熵來反映不同的砂輪磨損狀態。