用于对机器进行声学分析的方法、系统及计算机程序技术方案

本发明专利技术涉及一种用于对机器(M)进行声学分析的方法，该方法包括采集由位于所述机器中的至少一个麦克风(7)所提供的至少一个声学信号，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：将至少一个声学信号分离成多个声源，所述信号被建模为分量的组合，每个所述分量对应于一个声源；针对至少一个分离的声源，确定特征声学签名；将至少一个特征声学签名与参考数据库(5)中记录的至少一个参考声学签名进行比较。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及机器(例如，诸如飞行器发动机之类的发动机)的监测领域。具体地，本专利技术涉及一种用于对机器进行声学分析以对该机器内的异常进行检测或预测的方法及系统。
技术介绍
机器是一种机械系统，该机械系统会承受应力，该应力能够导致其部件出现磨损。因此，总体而言，试图尽可能高效地对机器的状态进行监测以对缺陷的出现进行检测或预测。如果机器(例如，飞行器发动机)具有产生噪声的缺点，然而可以想象利用该缺点以非入侵的方式实现缺陷的诊断或预后。因此，根据公开专利US2007/0255563A1已知一种用于监测飞机涡轮喷气发动机的系统，根据该公开专利，使用位于涡轮喷气发动机的机舱下方的两个麦克风记录源自正在运行的涡轮喷气发动机的声学信号，并且使用语音识别算法将所采集的信号与参考信号进行比较。通过这种方式，可以对所采集的信号中的表示涡轮喷气发动机的状态的“字(words)”进行识别。尽管这样的系统具有使用完善的语音识别算法的优点，但是其功效仍然有限。由于实际上在涡轮喷气发动机上的噪声源具有多样性，分析所采集的声学信号会相对复杂并且表示缺陷的“字”在幅度、相位和/或频率方面可能存在相当大的差异。因此，很难识别出这样的具有代表性的“字”，从而存在无法对所采集的实际上表示所给定的缺陷的声学信号进行管理的风险，尤其是在源自所获得的声学信号的“字”明显不同于参考信号的“字”的情况下。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种技术以使得能够根据对机器所产生的噪声的分析来改善对机器的缺陷的诊断或预后。为此，提出了一种对机器进行声学分析的方法，该方法包括：采集由位于机器中的至少一个麦克风所提供的至少一个声学信号，其特征在于，该方法还包括如下步骤：-将至少一个声学信号分离成多个声源，所述信号被建模为多个分量的组合，每个分量对应于一个声源；-针对至少一个所分离的声源，确定特征声学签名；以及-将至少一个特征声学签名与参考数据库中记录的至少一个参考声学签名进行比较。下面为本专利技术的某些优选的而非限定性的方面：-每个参考声学签名可以对应于机器的缺陷的声学签名特征，并且该方法包括：当所分离的声源的特征声学签名与一缺陷的参考声学签名特征之间的差值低于阈值时，识别所述机器的所述缺陷。-该方法可以包括用于确定至少一个参考声学签名的步骤，所述步骤包括：○采集由位于至少一个参考机器中的至少一个麦克风所提供的至少一个参考声学信号；○将至少一个参考声学信号分离成多个参考声源；○针对至少一个分离的参考声源，确定参考声学签名；○将所述至少一个分离的参考声源的特征声源签名记录到参考数据库中。-至少一个参考机器可以是无缺陷的机器；-至少一个参考机器可以是与之前所考虑的机器相同的机器或者可以是相同类型的、具有相同运行历史的机器；以及-至少一个参考机器可以包括至少两个机器。此外，本专利技术的主题还是一种用于对机器进行声学分析的系统，包括：用于采集位于所述机器中的至少一个麦克风所提供的至少一个声学信号的装置以及记录有至少一个参考声学签名的参考数据库，其特征在于，所述系统还包括：声源分离模块、声学签名确定模块以及声学签名比较模块，这些模块被配置成执行根据本专利技术的方法。本专利技术的主题还是一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括代码指令，当所述程序在计算机上运行时，所述代码指令用于执行根据本专利技术的方法中的步骤。附图说明通过阅读以下通过非限制性方式给出并且参考附图而做出的形成本专利技术的优选实施例的详细描述，本专利技术的其他方面、目标、优点及特征将变得更清楚，在附图中：图1以示意性的方式示出了根据本专利技术第一可能实施例的在用于对机器进行声学分析的系统或方法中执行的材料装置的示例；图2以示意性的方式示出了根据本专利技术第二可能实施例的在用于对机器进行声学分析的系统或方法中执行的材料装置的示例；图3以示意性的方式示出了根据本专利技术第三可能实施例的在用于对机器进行声学分析的系统或方法中执行的材料装置的示例；图4以示意性的方式示出了根据本专利技术第四可能实施例的在用于对机器进行声学分析的系统或方法中执行的材料装置的示例。具体实施方式本专利技术提出了一种方法、系统及计算机程序产品，以使得能够通过对机器所产生的噪声的分析来检测或预测机器的缺陷。总的来说，本专利技术通过对机器生成的噪声的记录的分解为所述记录的声源所得到的信号而非对所述记录使用识别算法来跟踪特征声学签名。图1至图4示出了根据本专利技术的可能实施例的、在用于对待测机器M进行声学分析的系统及方法的不同的可能实施例中执行的材料装置的示例。在这些附图中，相同的元件具有相同的附图标记。所测试的机器M可以是空中或陆地交通工具的发动机，例如，如图1至图4中示意性地描述的飞行器发动机。然而，本专利技术并不限定于这样的示例性示例，而是以通用的方式扩展至任何产生噪声的机械系统的研究。至少一个麦克风7位于机器M中，例如，位于飞行器发动机的机舱下方。优选地，可以使用多个麦克风，例如，十个左右麦克风，使得这些麦克风能够在机器的不同部件之间展开，例如，在飞行器发动机的风扇壳体、主壳体以及气体喷射锥体之间展开。系统包括用于采集位于所测试机器M中的麦克风7所提供的至少一个声学信号的装置1，以及记录有至少一个参考声学签名Sign(Rj)的参考数据库5。该采集使得能够形成声学信号的矩阵X，该矩阵的行数为麦克风的个数，并且该矩阵的列数取决于进行分析所考虑的样本的个数。因此，矩阵X的第i行对应于麦克风在给定的时间段内记录的声学信号的不同样本。矩阵X的第j列对应于给定的采样时刻关于来自不同的麦克风的信号的测量值。因此，在本专利技术的范围内，所采集的声学信号是指在给定时间段的时间块内的一组样本。本专利技术在时间块内实现，并且可以明显地在其他时间块内重复。系统还包括处理链，该处理链由用于声源分离模块2、声学签名确定模块3以及声学签名比较模块4组成。更具体地，声源分离模块2被配置成执行声源分离算法以将至少一个声学信号分离(分解)成多个声源，所述声学信号被建模成多个分量的组合，每个分量对应于一个声源。该算法根据所测量的声学信号(也称为基于声源分离情况下的观察)估算声源。由于噪声源数量众多，因此到目前为止所采集的声学信号相对复杂。因此，可以认为声学信号收集了声源的不同组合。本专利技术提出对麦克风7所采集的组合进行分解以产生虚拟信号，该虚拟信号能够隔离原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对机器(M)进行声学分析的方法，包括采集由位于所述机器中的至少一个麦克风(7)所提供的至少一个声学信号，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：‑将所述至少一个声学信号分离成多个声源，所述信号被建模为分量的组合，每个所述分量对应于一个声源；‑针对至少一个分离的声源，确定特征声学签名；‑将至少一个特征声学签名与参考数据库(5)中记录的至少一个参考声学签名进行比较。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.11 FR 13598971.一种用于对机器(M)进行声学分析的方法，包括采集由位于所述机器
中的至少一个麦克风(7)所提供的至少一个声学信号，其特征在于，所述方法
还包括如下步骤：
-将所述至少一个声学信号分离成多个声源，所述信号被建模为分量的组
合，每个所述分量对应于一个声源；
-针对至少一个分离的声源，确定特征声学签名；
-将至少一个特征声学签名与参考数据库(5)中记录的至少一个参考声学
签名进行比较。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个所述参考声学签名对应于所述
机器的缺陷的声学签名特征，所述方法包括：当所分离的声源的特征声学签名
与一缺陷的参考声学签名特征之间的差值低于阈值时，识别所述机器的所述缺
陷。
3.根据权利要求1所述的方法，包括用于确定至少一个参考声学签名的步
骤，所述步骤包括：
-采集由位于至少一个参考机器中的至少一个麦克风所提供的至少一个参
考声学信号；
-将至少一个参考声学信号分离成多个参考声源；
-针对至少一个分离的参考声源，确定参考声学签名；
-将所述至少一个分离的参考声源的所述特征声源签名记录到所述参考数
据库中。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，至少一个参考机器是无缺陷的机器，
所述方法包括：当分离的声源的特征声学签名与所述参考数据库中记录的声学
签名之间的差值高于阈值时，识别所述机器的缺陷运行。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，至少一个参考机器是与之前所考虑
的机器相同的机器或者是相同类型的、具有相同运行历史的机器，所述方法包

\t括：当由至少一个分离的声源的至少一个特征声学签名组成的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·本泽，杰罗姆·拉凯，瓦莱里奥·格雷兹，
申请(专利权)人：斯奈克玛，
类型：发明
国别省市：法国;FR