[發明專利]一種基于小波包能量熵的鋼軌波磨故障檢測方法

在審

• 申請號: 201710528466.2
• 申請日: 2017-07-01
• 公開（公告）號: CN107423692A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 董偉;邢宗義
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G01B17/04
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 薛云燕

1.一種基于小波包能量熵的鋼軌波磨故障檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，在車體的軸箱上安裝振動加速度傳感器，獲得軸箱的垂向振動加速度信號和車速；

步驟2，采用低通濾波器對采集的垂向振動加速度信號進行濾波處理；

步驟3，對濾波后的軸箱垂向振動信號進行j層小波包分解，將信號分解成2j個包含不同頻率帶的子節點信息；

步驟4，計算分解后信號的小波包能量；

步驟5，計算各節點的小波包能量熵；

步驟6，計算分解信號的總熵并和閾值比較，若總熵超出該閾值，則判斷鋼軌存在波浪型磨耗，否則不存在波浪型磨耗。

2.根據權利要求1所述的基于小波包能量熵的鋼軌波磨故障檢測方法，其特征在于，步驟2所述的低通濾波器為切比雪夫帶通濾波器，導通頻率為[80Hz，700Hz]。

3.根據權利要求1所述的基于小波包能量熵的鋼軌波磨故障檢測方法，其特征在于，步驟3所述小波包分解選用的小波基函數為Daubechise小波，即dbN小波，N為階數，Daubechise的具體表達式為：

p(y)=Σk=0N-1CkN-1+kyk---(1)]]>

式中，為二項式系數。

4.根據權利要求1所述的基于小波包能量熵的鋼軌波磨故障檢測方法，其特征在于，步驟4所述的計算分解后信號的小波包能量，具體步驟如下：

(4.1)設定步驟3得到的高低頻序列的小波包重構系數為S_jk，k＝0，1，…2^j-1；

(4.2)計算每個子序列的小波包能量值E_jk，k＝0，1，…2^j-1：

Ejk=∫ti-1ti|Ai(t)|2dt---(2)]]>

式中，A_i(t)為該節點處的幅值最大值，t_i-1和t_i分別是該節點的起止時間；

(4.3)計算總能量值E：

E=(Σk=02j-1|Ejk|1/2)---(3)]]>

5.根據權利要求1所述的基于小波包能量熵的鋼軌波磨故障檢測方法，其特征在于，步驟5所述的計算各節點的小波包能量熵，具體步驟為：

(5.1)計算每個子節點能量E_jk相對于總能量E的概率p_jk：

pjk(i)=EjkE---(4)]]>

式中，P_jk(i)為第j層分解第k子節點相對于總能量的概率；

(5.2)求取小波包能量熵測度值，計算公式如下

Hjk=-Σi=1Npjk(i)log|pjk(i)|---(5)]]>

式中，H_jk為信號j層分解后的第k個小波包能量熵測度。