基于双谱分析的磁瓦内部缺陷音频检测方法

发布时间：2019-09-19 02:03

【摘要】：针对目前磁瓦内部缺陷采用人工音频识别存在的问题,使用双谱分析已知内部缺陷情况的磁瓦在跌落撞击试验中产生的音频信号,其结果表明内部缺陷会影响双谱的峰值分布。根据这个规律,提出一种归一化双谱3切片分析方法用于磁瓦内部缺陷的检测。该方法首先提取归一化双谱上3个特定方向的切片;其次按照峰值分布与内部缺陷的映射关系,将每个切片划分成若干频率区域,并对各区域进行分类;然后通过对不同种类的区域最大峰值比较与计算,建立识别内部缺陷的阈值。最后,验证试验对方法的有效性进行了评估,取得了97%以上的识别正确率。试验结果表明,双谱分析在磁瓦内部缺陷音频检测中具有较好的实用性。
【图文】：

示意图,磁瓦,示意图

t峽C^x(τ1，τ2)W(τ1，τ2)·exp［－j(ω1τ1+ω2τ2)］}(8)2试验方法与流程2．1试件说明试件为已知内部缺陷情况的3种磁瓦，由磁瓦生产企业标定和提供。为便于描述3种磁瓦，分别将其命名为A、B、C。将所有试件按照有、无内部缺陷分为两类，无内部缺陷的试件称为好样本，反之称为坏样本。再将好、坏样本按数量分为训练样本和测试样本2类。训练样本用于分析磁瓦内部缺陷的特征规律、建立内部缺陷的识别方法;测试样本用于评估识别方法的正确性和可行性。磁瓦的结构示意如图1所示，试件的分类信息见表1。(a)侧视图(b)俯视图图1磁瓦示意图Fig．1Schematicdiagramofmagnetictile表1试件分类信息Tab．1Classifiedinformationofsamples试件名称尺寸参数/mmＲHTWL样本类型训练样本数测试样本数A301554242好坏200200200200B201132534好坏200200200200C502386436好坏2002002002002．2试验装置试验装置如图2所示，负责完成磁瓦撞击声信号的产生和采集。试验在无较大背景噪声的环境中进行。试件通过传送带有序输送到滑道，，进行磁瓦跌落撞击动作。滑道是具有一定倾斜角度的滑坡，将磁瓦的水平匀速运动改变成垂直落体运动。磁瓦将按照如图示意的姿态，从10mm的垂直安全高度向试件下方的金属激振块跌落。该激振块是一个长宽高为100mm×100mm×20mm的铸铁件，实现与跌落的磁瓦发生碰撞产生撞击声音。上述安全高度保证了所有好样本在撞击后不会增加影响试验的缺陷。音频信号的采集由安装在滑道和激振块之间的光电传感器触发，当试件在跌落过程中会遮挡传感器光路，从而产生触发信号驱使12位的多功能数据采集卡启动信号采集功能。传

示意图,试验装置,示意图,磁瓦

样本用于分析磁瓦内部缺陷的特征规律、建立内部缺陷的识别方法;测试样本用于评估识别方法的正确性和可行性。磁瓦的结构示意如图1所示，试件的分类信息见表1。(a)侧视图(b)俯视图图1磁瓦示意图Fig．1Schematicdiagramofmagnetictile表1试件分类信息Tab．1Classifiedinformationofsamples试件名称尺寸参数/mmＲHTWL样本类型训练样本数测试样本数A301554242好坏200200200200B201132534好坏200200200200C502386436好坏2002002002002．2试验装置试验装置如图2所示，负责完成磁瓦撞击声信号的产生和采集。试验在无较大背景噪声的环境中进行。试件通过传送带有序输送到滑道，进行磁瓦跌落撞击动作。滑道是具有一定倾斜角度的滑坡，将磁瓦的水平匀速运动改变成垂直落体运动。磁瓦将按照如图示意的姿态，从10mm的垂直安全高度向试件下方的金属激振块跌落。该激振块是一个长宽高为100mm×100mm×20mm的铸铁件，实现与跌落的磁瓦发生碰撞产生撞击声音。上述安全高度保证了所有好样本在撞击后不会增加影响试验的缺陷。音频信号的采集由安装在滑道和激振块之间的光电传感器触发，当试件在跌落过程中会遮挡传感器光路，从而产生触发信号驱使12位的多功能数据采集卡启动信号采集功能。传声器安装在激振块旁50mm处，以使撞击声能转换成无过载现象的电信号，其频率响应范围为10Hz～20kHz。转换后的信号经信号调理仪做放大、滤波处理，由上述数据采集卡对信号进行采样率为44100Hz的量化采集。每次采集的时长为0．2s，其包含了试件从跌落开始到撞击结束的整个过程中的所有声音信号。采集到的音频数据供计算机上的Matlab软件做信号分析。图2试验装置示意图Fig．2Schematicdiagra
【作者单位】：四川大学制造科学与工程学院;
【基金】：国家自然科学青年基金资助项目(51205265) 四川省科技支撑计划资助项目(2011GZ0280)
【分类号】：TN912.3

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