上海交通大学学报(自然版) ›› 2016, Vol. 50 ›› Issue (05): 757-763.
王向红1a,1b,尹东1a,胡宏伟1a,毛汉领2
收稿日期:
2015-04-23
出版日期:
2016-05-28
发布日期:
2016-05-28
基金资助:
WANG Xianghong1a,1b,YIN Dong1a,HU Hongwei1a,MAO Hanling2
Received:
2015-04-23
Online:
2016-05-28
Published:
2016-05-28
摘要: 摘要: 针对旋转机械设备中同时存在的裂纹、摩擦等多故障源信号难以检测和分离的问题,提出了一种基于小波包分析(WPA)与独立分量分析(ICA)的多源故障信号提取方法,即首先用WPA对含噪线性混合信号降噪预处理,由db2小波基函数进行5层分解后保留62.5~187.5 kHz频段信号,然后采用ICA中的FastICA算法对降噪后的混合信号分离,最后对各通道分离出的信号用收缩函数进行频段内去噪处理.对不同输入信噪比的含噪微弱裂纹和摩擦信号进行提取和分析的结果表明,该方法能有效提取出输入信噪比大于-15 dB的裂纹和摩擦信号.当混合信号信噪比为-15 dB时,裂纹和摩擦信号的输出信噪比分别为-1.31和-1.36 dB,相关系数分别为0.62和0.63,提取效果好于结合小波包和FastICA分离方法(信噪比分别为-1.74和-2.06 dB,相关系数分别为0.59和0.59)以及单独采用FastICA算法(信噪比分别为-4.57和-4.31 dB,相关系数分别为0.17和0.19).因此,所提出的综合WPA和ICA的方法是一种较好的多源微弱信号提取方法.
中图分类号:
王向红1a,1b,尹东1a,胡宏伟1a,毛汉领2. 基于小波包和独立分量分析的微弱多源故障声发射信号分离[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2016, 50(05): 757-763.
WANG Xianghong1a,1b,YIN Dong1a,HU Hongwei1a,MAO Hanling2. Separation of Weak MultiSource Fault Acoustic Emission Signals Based on Wavelet Packet and Independent Component Analysis[J]. Journal of Shanghai Jiaotong University, 2016, 50(05): 757-763.
[1]王国彪,何正嘉,陈雪峰,等. 机械故障诊断基础研究“何去何从”[J]. 机械工程学报,2013, 49(1):6372. WANG Guobiao, HE Zhengjia, CHEN Xuefeng, et al. Basic research on machinery fault diagnosis—what is the prescription[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2013, 49(1):6372. [2]艾延廷,费成巍,张凤玲,等. ICA在航空发动机振动信号盲源分离中的应用[J]. 振动、测试与诊断,2010, 30(6):671674. AI Yanting, FEI Chengwei, ZHANG Fengling, et al. Blind source separation for aeroengines vibration signal by independent component analysis[J]. Journal of Vibration, Measurement & Diagnosis, 2010, 30(6):671674. [3]SANTOSA H, HONG M J, KIM S P, et al. Noise reduction in functional nearinfrared spectroscopy signals by independent component analysis[J]. Review of Scientific Instruments, 2013, 84(7):073106.[4]NAIK G R. An overview of independent component analysis and its applications[J]. Informatica, 2011, 35(1):6381. [5]HYVARINEN A. Independent component analysis in the presence of Gaussian noise by maximizing joint likelihood[J]. Neurocomputing, 1998, 22(1/2/3):4967. [6]刘清坤,阙沛文,郭华伟,等. 基于相空间重构和独立分量分析的超声信号噪声消除[J]. 上海交通大学学报,2006,40(10):17391742. LIU Qingkun, QUE Peiwen, GUO Huawei, et al. The noise cancellation for ultrasonic signals using reconstructed phase space and independent component analysis[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2006,40(10):17391742. [7]沈功田,李金海. 压力容器无损检测——声发射检测技术[J]. 无损检测,2004, 26(9):457463. SHEN Gongtian, LI Jinhai. Nondestructive inspection of pressure vessels: Acoustic emission technique[J]. Nondestructive Testing, 2004, 26(9): 457463. [8]李欣,梅德庆,陈子辰. 基于ICA的镗削过程颤振征兆信号分离方法研究[J]. 振动与冲击,2013, 32(9):59. LI Xin, MEI Deqing, CHEN Zichen. ICA based separation of chatter symptom signals for precision hole boring processing[J]. Journal of Vibration and Shock, 2013, 32(9):59. [9]张和发,李立萍,杨小牛,等. 一种适用于微弱信号盲提取的白化方法[J].电子学报,2011, 39(6):12971301. ZHANG Hefa, LI Liping, YANG Xiaoniu, et al. An efficient whitening method for weak signal extraction [J]. Acta Electronica Sinica, 2011, 39(6): 12971301. [10]HYVARINEN A. Fast and robust fixed point algorithms for independent component analysis[J]. IEEE Transactions on Neural Networks, 1999, 10(3): 626634. [11]唐峰, 孙锬锋, 蒋兴浩,等. 基于改进稀疏编码模型的图像分类算法[J].上海交通大学学报, 2012, 46(9):14061410. TANG Feng, SUN Tanfeng, JIANG Xinghao, et al. Image categorization algorithm based on improved sparse coding mode[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2012, 46(9):14061410. [12]ASTM. ASTM E97699: Standard guild for determining the reproducibility of acoustic emission sensor response[S]. Pennsylvania, US: American Society for Testing, 1999:395403. |
[1] | 练鹏, 杨积东, 叶宋杭, 占晓敏. 一种基于星图灰度分布特征的星敏感器质量分类方法[J]. 空天防御, 2025, 8(2): 118-124. |
[2] | 杨博, 曾春源, 陈义军, 束洪春, 曹璞璘. 极限学习机及其在质子交换膜燃料电池参数辨识中的应用[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(4): 482-494. |
[3] | 刘新福, 程辉, 李晖, 李博, 高鹏, 张守森, 刘碧龙. 海上平台组块风道噪声特性及降噪措施分析[J]. 海洋工程装备与技术, 2023, 10(2): 51-56. |
[4] | 王亚伦, 周涛, 陈中, 王毅, 权浩. 基于堆叠式降噪自动编码器和深度神经网络的风电调频逐步惯性智能控制[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(11): 1477-1491. |
[5] | 肖鹏飞, 倪何, 金家善. 基于MWSA的热力系统单参数时序预测方法[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(1): 36-44. |
[6] | 黄家露, 黄文涛, 金江, 胡林, 蔡乾. 基于减谱法的本底噪声降低技术研究[J]. 空天防御, 2019, 2(2): 44-48. |
[7] | 潘城,田社平,颜国正. 超定独立分量分析及其在结肠压力信号分析中的应用 [J]. 上海交通大学学报(自然版), 2010, 44(11): 1595-1599. |
阅读次数 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||
全文 234
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
摘要 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||