[發明專利]一種軌旁聲學故障診斷方法和設備

在審

• 申請號: 202310038665.0
• 申請日: 2023-01-13
• 公開（公告）號: CN116067658A
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 胡定玉;劉丹懿;師蔚;廖愛華
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045;B61L27/57;G06F18/24;G06F18/213
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 翁惠瑜

1.一種軌旁聲學故障診斷方法，其特征在于，包括如下步驟：

獲取來自傳聲器陣列的聲信號，將所述聲信號轉換為時域下的波束形成結果；

根據當前的波束形成結果，計算所有聚焦點的峭度值，確定峭度值最大的目標聚焦點，從所述聲信號中刪除所述目標聚焦點對應的源信號，對刪除源信號后的聲信號進行波束形成，獲取新的波束形成結果，重復執行本步驟直至滿足預設的第一停止迭代條件；

根據當前的波束形成結果，計算所有聚焦點的能量值，確定能量值最大的目標聚焦點，從所述聲信號中刪除所述目標聚焦點對應的源信號，對刪除源信號后的聲信號進行波束形成，獲取新的波束形成結果，重復執行本步驟直至滿足預設的第二停止迭代條件；

根據當前的波束形成結果，獲取刪除干擾源后的目標信號，針對所述目標信號，通過包絡譜分析獲取故障診斷結果。

2.根據權利要求1所述的一種軌旁聲學故障診斷方法，其特征在于，所述的第一停止迭代條件為：迭代次數超過預設次數和/或本次迭代中的最大峭度值與上一次迭代中最大峭度值間的差值小于預設的閾值。

3.根據權利要求1所述的一種軌旁聲學故障診斷方法，其特征在于，所述的第二停止迭代條件為：迭代次數超過預設次數和/或本次迭代中的最大能量值大于上一次迭代中的最大能量值。

4.根據權利要求1所述的一種軌旁聲學故障診斷方法，其特征在于，通過包絡譜分析獲取故障診斷結果具體為：

針對所述刪除干擾源后的目標信號，采用小波包分解選擇最優解調頻帶進行濾波，并通過包絡譜分析表明故障診斷結果。

5.根據權利要求1所述的一種軌旁聲學故障診斷方法，其特征在于，最大的峭度值對應的目標聚焦點采用下式確定：

式中，Φ⁽ⁱ⁾(t,F)為當前的波束形成結果，i(i≥0)表示將峭度值視為優化指標時的算法迭代次數，為所述目標聚焦點的峭度值，E、μ和σ分別表示期望算子，均值和標準差。

6.根據權利要求1所述的一種軌旁聲學故障診斷方法，其特征在于，最大的能量值對應的目標聚焦點采用下式確定：

式中，Φ⁽ⁱ⁺¹⁾(t,F)＝Φ′為當前的波束形成結果，j(j≥0)表示將能量值視為優化指標時的算法迭代次數，為所述目標聚焦點的能量值。

7.根據權利要求1所述的一種軌旁聲學故障診斷方法，其特征在于，從所述聲信號中刪除所述目標聚焦點對應的源信號采用下式實現：

式中，i(i≥0)表示將峭度值視為優化指標時的算法迭代次數，j(j≥0)表示將能量值視為優化指標時的算法迭代次數，及為傳聲器陣列接收到的聲信號減去干擾源的源信號后的信號殘差，γ∈[0,1]為循環增益，及為軸箱軸承與傳聲器陣元之間的距離，M＝v/c為馬赫數，v為列車移動速度，亦為軸箱軸承移動速度，c為聲速，及為沿著故障軸箱軸承移動方向和沿著故障軸箱軸承與第n個傳聲器連線的方向之間的夾角，及為當前的波束形成結果。

8.根據權利要求1所述的一種軌旁聲學故障診斷方法，其特征在于，對刪除源信號后的聲信號進行波束形成，獲取新的波束形成結果采用下式實現：

式中，i(i≥0)表示將峭度值視為優化指標時的算法迭代次數，j(j≥0)表示將能量值視為優化指標時的算法迭代次數，b(t,F,{p_n})表示波束形成函數。

9.根據權利要求1所述的一種軌旁聲學故障診斷方法，其特征在于，將所述聲信號轉換為時域下的波束形成結果采用下式實現：

式中，K_Fn(t)為在t時刻聚焦面上某一聚焦點處信號的歸一化項，w_n為空間加權系數，N為傳聲器個數。

10.一種電子設備，其特征在于，包括：一個或多個處理器以及存儲器，所述存儲器內儲存有一個或多個程序，所述一個或多個程序包括用于執行如權利要求1-9任一所述軌旁聲學故障診斷方法的指令。