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岩爆过程的声音信号特征研究

岩石力学与工程学报 2016年第6期35卷 1190-1201页

作者：苏国韶石焱炯冯夏庭蒋剑青江权广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

为探究岩爆过程的声音信号特征,采用自主研发的真三轴岩爆试验机系统,在室内实现花岗岩岩样的岩爆过程模拟,并对试验过程中的声音信号进行全程监测,分析岩爆过程声音信号的波形特征、分形特征以及频谱特征。研究结果表明,岩爆的声音信... 详细信息

为探究岩爆过程的声音信号特征,采用自主研发的真三轴岩爆试验机系统,在室内实现花岗岩岩样的岩爆过程模拟,并对试验过程中的声音信号进行全程监测,分析岩爆过程声音信号的波形特征、分形特征以及频谱特征。研究结果表明,岩爆的声音信号波形变化特征能够反映岩爆所经历的主要破坏过程,临近岩爆弹射破坏前,存在一段声音信号波形幅值较小的"相对平静期";岩爆过程的声音信号幅值具有时间分形特性,声音信号幅值分形维数持续增加至峰值后在一段时间内持续下降至最低值可作为岩爆发生的前兆信息;岩爆过程中,不同破坏现象具有不同的声音频谱特征,声音信号主频总体呈"高频向低频迁移"的演化趋势,频谱形状经历"多峰–单峰"的交替变化过程。岩爆过程的声音信号在波形、幅值的时间分形维数、频谱3个方面具有显著特征与内在演化规律,声音信号的变化特征可作为岩爆预测的前兆信息。

关键词：岩石力学岩爆声音信号分形频谱分析

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基于声音信号的高压断路器机械故障诊断方法

中国电机工程学报 2018年第22期38卷 6730-6736页

作者：杨元威关永刚陈士刚王静君赵科电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学) 北京市海淀区100084 北京交通大学电气工程学院北京市海淀区100044 国网江苏省电力公司电力科学研究院江苏省南京市211103

机械故障是高压断路器的主要故障,利用传感器采集数据分析断路器状态,从而诊断其机械故障已成为电网智能化发展的重要需求。为了实现对高压断路器机械故障的精准便捷检测,提出一种基于声音信号识别高压断路器机械故障的方法,利用K-S检... 详细信息

机械故障是高压断路器的主要故障,利用传感器采集数据分析断路器状态,从而诊断其机械故障已成为电网智能化发展的重要需求。为了实现对高压断路器机械故障的精准便捷检测,提出一种基于声音信号识别高压断路器机械故障的方法,利用K-S检验搜索故障信号与正常信号的幅值分布差异区间,并提取差异区间内的幅值和作为特征向量,通过分析贡献最大的若干特征向量从而实现对断路器机械故障的诊断。实验结果表明,与现有的声音信号特征提取方法相比,所提出的方法识别率高,时间开销小。

关键词：高压断路器机械故障故障诊断声音信号 K-S检验

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基于声音信号的室内岩爆动态预测方法

岩土力学 2018年第10期39卷 3573-3580页

作者：刘鑫锦苏国韶冯夏庭燕柳斌闫召富张洁李燕芳广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004 东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室辽宁沈阳110819

利用自主研发的真三轴岩爆试验机,在室内再现了应变型岩爆过程,并对岩爆过程中的声音信号进行监测。采用梅尔倒谱系数、谱质心、短时平均过零率等可定量化描述声音特性的组合指标作为岩爆过程典型破坏现象声音信号的特征提取信息,在此... 详细信息

利用自主研发的真三轴岩爆试验机,在室内再现了应变型岩爆过程,并对岩爆过程中的声音信号进行监测。采用梅尔倒谱系数、谱质心、短时平均过零率等可定量化描述声音特性的组合指标作为岩爆过程典型破坏现象声音信号的特征提取信息,在此基础上结合适用于处理小样本、非线性分类问题的高斯过程机器学习方法,建立岩爆过程典型破坏现象识别的高斯过程模型,由此实现室内岩爆过程典型破坏现象的智能识别。进而,针对岩爆传统预测方法侧重于趋势预测而不能判别岩爆过程发展阶段的不足,采用智能识别+趋势预测的动态识别策略,以岩爆发生前夕的平静期、谐波均值、色谱向量均值等声音特征指标的变化规律作为岩爆前兆信息,提出一种多层次递进式的岩爆动态预测方法。室内岩爆的预测结果表明,该方法是可行的,为未来建立基于声音的现场岩爆预测方法奠定试验基础。

关键词：岩石力学岩爆岩爆预测声音信号

基于声音信号和改进MS-LMD的风电齿轮箱故障诊断

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振动与冲击 2021年第11期40卷 230-239,251页

作者：刘少康武英杰安伟伦辛红伟杨彦军王建国东北电力大学自动化工程学院吉林吉林132012 精密驱动智能控制国际联合研究中心吉林吉林132012

基于声音信号的机械故障诊断切实可行,但风电齿轮箱声音信号可拾取到机舱内的多个振源信号和干扰噪声,影响故障的精确定位,为此,提出一种改进的局部均值分解(local mean decomposition,LMD)方法,通过分离声音信号中的调频调幅成分,实现... 详细信息

基于声音信号的机械故障诊断切实可行,但风电齿轮箱声音信号可拾取到机舱内的多个振源信号和干扰噪声,影响故障的精确定位,为此,提出一种改进的局部均值分解(local mean decomposition,LMD)方法,通过分离声音信号中的调频调幅成分,实现齿轮箱复合故障诊断。根据掩膜信号(masking signal,MS)可抑制模态混叠的特点,采用二分法在幅值加权平均频率的1.0倍~1.5倍内搜索MS频率,提出MS与LMD多次结合的循环迭代方式,依次判断、抑制多组模态混叠现象。通过两类易发生模态混叠的仿真信号验证了该方法有效性,并将其应用于现场风电齿轮箱声音信号分析中,成功诊断出齿轮箱复合故障。

关键词：声音信号齿轮箱故障诊断模态混叠掩膜信号(MS) 局部均值分解(LMD)

利用敲击声音信号进行禽蛋破损检测和模糊识别

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农业工程学报 2004年第4期20卷 130-133页

作者：王树才任奕林陈红熊利荣文友先华中农业大学工程技术学院武汉430070

为了在蛋品加工中能够快速检测并剔除异常蛋(钢壳蛋、尖嘴蛋)和破损蛋,利用一个微型话筒和声卡采集蛋在敲击时的声脉冲信号,将采集到的声脉冲信号送计算机处理和分析。研究结果表明:正常蛋、破损蛋、钢壳蛋、尖嘴蛋的敲击声音信号在衰... 详细信息

为了在蛋品加工中能够快速检测并剔除异常蛋(钢壳蛋、尖嘴蛋)和破损蛋,利用一个微型话筒和声卡采集蛋在敲击时的声脉冲信号,将采集到的声脉冲信号送计算机处理和分析。研究结果表明:正常蛋、破损蛋、钢壳蛋、尖嘴蛋的敲击声音信号在衰竭时间、最小共振峰频率和四点最大频率差等参数上存在差异,且差异的边界是模糊的。利用最大隶属度原则进行模糊识别,破损蛋的识别准确率达95%。

关键词：禽蛋破损检测声音信号模糊识别

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基于独立分量分析的点焊特征声音信号提取

焊接学报 2009年第2期30卷 41-44页

作者：步贤政单平罗震唐新新天津大学材料科学与工程学院天津300072

采用独立分量分析的方法和传感器阵列技术对点焊声音信号进行了研究,建立了点焊声音信号独立分量分析算法.采用8个传声器阵列,同时对点焊过程中的声音信号进行了测量,获得了比单传感器丰富的点焊信息.计算了这些声音信号的峰度系数,确... 详细信息

采用独立分量分析的方法和传感器阵列技术对点焊声音信号进行了研究,建立了点焊声音信号独立分量分析算法.采用8个传声器阵列,同时对点焊过程中的声音信号进行了测量,获得了比单传感器丰富的点焊信息.计算了这些声音信号的峰度系数,确认其为非高斯型,满足独立分量分析的要求,并对其进行独立分量分析.结果表明,基于FastICA算法的独立分量分析可以从叠加噪声中分离出点焊过程信号源,且效果明显,为深入分析点焊过程提供了一个新的技术手段,并且该算法可以应用于其它焊接方法中.

关键词：铝合金点焊噪声声音信号独立分量分析

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基于声音信号的结构损伤识别方法

振动．测试与诊断 2014年第4期34卷 638-643,774页

作者：瞿金秀杨飞宇张周锁何正嘉西安交通大学机械工程学院西安710049 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049

随着对设备可靠性要求的提高,在生产过程中需要对关键设备的重要零部件在主要工序之后全部进行结构损伤检测,在服役过程中需要对关键设备重要零部件定期在线进行无损检测。为了克服现有的结构损伤检测方法的不足,满足工程实际的迫切需要... 详细信息

随着对设备可靠性要求的提高,在生产过程中需要对关键设备的重要零部件在主要工序之后全部进行结构损伤检测,在服役过程中需要对关键设备重要零部件定期在线进行无损检测。为了克服现有的结构损伤检测方法的不足,满足工程实际的迫切需要,利用基于声音信号的结构损伤检测具有非接触测量、高效、可在线检测等优点,构建了一种基于声音信号的结构损伤识别模型。该模型的核心包括信号降噪、特征提取、基于距离评估的损伤敏感特征选择以及基于支持向量机的状态识别。将该模型应用于实验悬臂梁和铁路转辙机动作杆的裂纹损伤识别,结果表明,识别准确率均为100%,且识别过程仅需几秒,验证了该模型的有效性和可行性。

关键词：声音信号结构损伤识别特征提取敏感特征选择支持向量机

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岩爆预警与烈度评价的声音信号分析

爆炸与冲击 2018年第4期38卷 716-724页

作者：苏国韶刘鑫锦闫召富张洁李燕芳燕柳斌广西大学土木建筑工程学院工程防灾与结构安全教育部重点实验室广西南宁530004

利用真三轴岩爆实验系统在室内再现了岩爆动力破坏过程,采用数字录音笔对岩爆过程的声音信号进行监测,在声音信号预处理的基础上,对岩爆过程中的颗粒弹射、岩板劈裂、块片弹射3种岩石脆性破坏现象的不同声音特征指标进行分析。结果表明:... 详细信息

利用真三轴岩爆实验系统在室内再现了岩爆动力破坏过程,采用数字录音笔对岩爆过程的声音信号进行监测,在声音信号预处理的基础上,对岩爆过程中的颗粒弹射、岩板劈裂、块片弹射3种岩石脆性破坏现象的不同声音特征指标进行分析。结果表明:3种典型脆性破坏现象的声音信号在波形、频谱、声纹和短时能量等特性指标上存在明显差异,这些特征指标适用于岩爆的特征提取。提出了一种基于声音信号的岩爆烈度评价指标——局部声响总能量,该指标适用于定量评价岩爆发生的剧烈程度。

关键词：岩石工程岩爆预警岩爆烈度声音信号

用时频分析法研究铝合金电阻点焊过程中的声音信号

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焊接学报 2004年第1期25卷 36-39页

作者：罗震胡绳荪单平廉金瑞天津大学材料科学与工程学院天津300072

研究了铝合金点焊过程中声音信号的时频域能量分布 ,并应用它来识别点焊的熔核状态。点焊过程中的声音信号包含着熔核形成信息 ,是点焊质量监控的重要参数。为了能够确定熔核的变化状态 ,作者尝试采用非平稳过程的时频分析方法对声音信... 详细信息

研究了铝合金点焊过程中声音信号的时频域能量分布 ,并应用它来识别点焊的熔核状态。点焊过程中的声音信号包含着熔核形成信息 ,是点焊质量监控的重要参数。为了能够确定熔核的变化状态 ,作者尝试采用非平稳过程的时频分析方法对声音信号进行研究 ,试验与计算结果表明 ,Choi-williams时频分布是一种较好的铝合金点焊声音分析方法 ,可以区分不同熔核状态 ,其计算结果可作为铝合金点焊过程的监控参数和质量检验的依据 ,具有一定的实用价值 ,同时它对其它焊接方法中的信号分析与处理也有较高的参考价值。

关键词：时频分析铝合金电阻点焊声音信号