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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
  • ISSN号:1006-2467
  • 期刊名称:《上海交通大学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TN911.7[电子电信—通信与信息系统;电子电信—信息与通信工程] TH165[机械工程—机械制造及自动化]
  • 作者机构:[1]长沙理工大学工程车辆安全性设计与可靠性技术湖南省重点实验室,长沙410004, [2]长沙理工大学道路灾变防治及交通安全教育部工程研究中心,长沙410004, [3]广西大学机械工程学院,南宁530003
  • 相关基金:国家自然科学基金(51105045,51205031,51365006); 湖南省教育厅重点项目(15A008); 长沙理工大学工程车辆安全性设计与可靠性技术湖南省重点实验室基金(KF1507);长沙理工大学道路灾变防治及交通安全教育部工程研究中心项目(kfj140407)资助
中文摘要:

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62.5~187.5kHz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-15dB的裂纹和摩擦信号.当混合信号信噪比为-15dB时,裂纹和摩擦信号的输出信噪比分别为-1.31和-1.36dB,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-2.06dB,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-4.31dB,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.

英文摘要:

Multi-source fault signals(such as crack and friction signals)produced from rotating machinery are difficult to detect and separate;therefore,an extraction method of multi-source fault signals based on wavelet packet analysis(WPA)and independent component analysis(ICA)was proposed.The wavelet packet technology was used to reduce the noise outside the frequency band of the linear mixed signals.The signals were decomposed by db2 wavelet into five layers while the signals with the frequency band from62.5to 187.5kHz were reserved.Then,the mixed signals were separated by using the FastICA algorithm.Finally,the shrinkage function was used to reduce the noise in the frequency band.By extracting the noisy weak signals with different input SNRs,the results show that this method can effectively extract the crack and the friction signals with the input SNR higher than-15 dB.Their output SNRs are-1.31and-1.36 dB and the correlation coefficients are 0.62 and 0.63,respectively,which are higher than those obtained by using the method combined WPA and FastICA and only FastICA algorithm.The SNRs are(-1.74and-2.06dB)and(-4.57,-4.31dB)and correlation coefficients are(0.59,0.59)and(0.17,0.19)for the combined method and FastICA method,respectively.Thus,the method is very suitable for extraction and separation of multi-source weak signals.

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期刊信息
  • 《上海交通大学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:上海交通大学
  • 主编:郑杭
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  • 邮编:200030
  • 邮箱:shjt@chinajournal.net.cn
  • 电话:021-62933373 62932534
  • 国际标准刊号:ISSN:1006-2467
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1466/U
  • 邮发代号:4-256
  • 获奖情况:
  • 1996年全国优秀科技期刊奖,1992年、1996年、1999年国家教育部系统优秀科技期刊奖,2002年“百种重点期刊奖”,2003年百种中国杰出学术期刊,2004年教育部全国高校优秀科技期刊一等奖,2004年“百种重点期刊奖”
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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