[發明專利]一種用于列車軸承軌邊聲學故障檢測的聲源分離方法

有效

• 申請號: 201710555022.8
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107328578B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 顧康康;劉方;鄭亞兵;游松松;陸思良;琚斌;劉永斌
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

本發明涉及一種用于列車軸承軌邊聲學故障檢測的聲源分離方法，使用安裝在鐵軌兩側的麥克風采集列車高速通過時輪對軸承發出的故障聲音信號，作為軌邊檢測信號x(t)，對該檢測信號的處理步驟為：(1)構建過完備參數化多普勒調制諧波原子庫Datom＝{S₀(i),i＝1,2…n}；(2)將采集信號x(t)在構建好的過完備原子庫Datom中進行稀疏分解得到投影原子庫Datom2＝{S₁(j),j＝1,2…m}及投影系數K＝{k(j),j＝1,2,…,m}；(3)根據麥克風到輪對軸承的橫向距離和縱向距離從原子庫Datom2中篩選符合要求的原子Datom3＝{S₂(k),k＝1,2…N1}并進行線性疊加后得到重構信號sig。本發明可用于列車軸承故障聲學故障檢測，與傳統數字濾波方法相比具有能夠消除帶內噪聲的優點。

技術領域

本發明涉及高速列車輪對軸承軌邊聲學故障診斷技術，具體涉及一種使用參數化多普勒調制諧波原子稀疏分解與信號重構的列車輪對軸承軌邊聲學故障信號聲源分離方法，用于從軌邊信號中分離出輪對軸承聲音信號。

背景技術

列車在高速運行時輪對軸承發出的聲音信號中蘊含了與其健康狀況密切相關的信息，在軌邊安裝麥克風采集聲音信號并通過信號處理手段可以進行輪對軸承有效的故障診斷，具有非接觸式監測的特點。然而，軌邊信號中摻雜了來自列車其他部件發出的聲信號，給有效的故障診斷帶來了困難。常見的去噪方法是使用數字濾波器，例如ButterWorth帶通濾波。然而這種濾波器只能在頻域對信號進行過濾，對于與軸承特征頻帶相同的帶內噪聲無法消除。因此去噪效果不佳，導致診斷結果不準確。

發明內容

本發明技術可以解決的問題：克服現有技術不足，提供一種用于列車軸承軌邊聲學故障檢測的聲源分離方法，用于列車軸承故障聲學故障檢測，具有能夠消除帶內噪聲的優點，有效提升了去噪效果和故障診斷的準確性。

本發明技術解決方案：一種用于列車軸承軌邊聲學故障檢測的聲源分離方法，使用安裝在鐵軌兩側的麥克風采集列車高速通過時輪對軸承發出的故障聲音信號，作為檢測信號x(t)，實現步驟如下：

步驟1：構建過完備參數化多普勒調制諧波原子庫Datom：

Datom＝{S₀(i),i＝1,2,…,n}；其中S₀(i)為原子集合，i為每個原子對應序號；

步驟2：將軌邊檢測信號x(t)在步驟1中構建的Datom中進行稀疏分解得到投影原子庫Datom2：

Datom2＝{S₁(j),i＝1,2…m}；其中S₁(i)為分解信號得到的原子集合；

及每個投影原子對應的投影矩陣系數C：

C＝{C(j)^opt,j＝1,2,…,m}，其中C(j)^opt投影系數集合，j為投影原子對應的投影系數序號，

及每個投影原子對應的參數集合：

Γ^opt＝{r^j,X₀^j,V^j,f_c^j},j＝1,2,…,m；其中r^j,X₀^j,V^j,f_c^j分別為匹配分解得到符合麥克風距離聲源縱向距離集合、麥克風距離聲源初始橫向距離集合、聲源初始速度集合、聲源震蕩頻率集合，j為投影原子所對應相關參數參數的序號；

步驟3：根據麥克風到輪對軸承的橫向距離和縱向距離從步驟(1-2)中得到的投影原子庫Datom2中篩選符合要求的原子Datom3：