一种基于噪声相关性的磨粒信号提取方法技术

本发明专利技术属于油液磨粒信号检测领域，具体涉及一种基于噪声相关性的磨粒信号提取方法，包括安装感应式磨粒检测传感器，采集检测信号和参考信号；对检测信号和参考信号滤波得到检测低频谐波和参考低频谐波，并将其均分为L段检测波和L段参考波，计算检测波与其对应参考波的波形相似度；筛选出不大于波形相似阈值的波形相似度，将其对应片段位置标记为疑似磨粒信号片段位置；检测信号和参考信号相减后进行低通滤波得到初步降噪信号；并根据疑似磨粒信号片段位置提取得到预处理片段；提取预处理片段的数值特征，建立理想磨粒信号；计算片段匹配度并设定阈值，排除低于阈值的片段，同时完成磨粒信号的提取与计数；本发明专利技术可以稳定的分割出磨粒信号。出磨粒信号。出磨粒信号。

【技术实现步骤摘要】
一种基于噪声相关性的磨粒信号提取方法


[0001]本专利技术属于油液磨粒信号检测领域，具体涉及一种基于噪声相关性的磨粒信号提取方法。

技术介绍

[0002]在机械设备的运转过程中产生的磨损颗粒数量，是设备健康状况的重要指标之一，能反应设备内部的磨损情况，从而指定维修保养计划，避免因异常磨损所导致的重大安全事故。油液磨粒检测传感器广泛应用于轮船变速箱磨损检测，航空发动机工作状态评估等领域。然而在实际使用中，磨损颗粒在传感器中产生的感应信号十分微弱，且不可避免的受到随机噪声和振动干扰，使得传感器输出的磨粒信号出现失真，严重限制了感应式磨粒检测传感器的检测性能。
[0003]在现阶段，磨粒检测通常利用信号处理算法，结合磨粒信号模型和识别指标来提取磨粒特征信息。但在处理过程中，采样信号往往需要通过低通滤波、谐波消除后，再对信号进行权重分析，以确定磨粒信号位置并完成提取与计数。但经常多次处理，特别是谐波消除处理后，磨粒信号的波形与幅值将受到一定程度的影响，甚至破坏磨粒信号波形。对此，有部分学者提出在检测线圈附近增加参考线圈以采集背景噪声，结合信号处理技术，实现更精确的磨粒信号辨识与提取。但若两线圈安置位置太近，则磨粒通过检测区域时，也会在参考线圈中产生一个逆向的类单周期正弦信号，影响算法的检测效果；如果两线圈安置位置稍远，检测信号与参考信号的相关性将会减弱，不利于检测信号的处理。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题，本专利技术提供了一种基于噪声相关性的磨粒信号提取方法，在检测线圈与参考线圈距离相近的情况下，基于信号相关性，确定磨粒信号位置，实现磨粒信号的辨识与计数。
[0005]具体方案包括以下步骤：
[0006]S1.安装感应式磨粒检测传感器，采集检测信号及其对应的参考信号；
[0007]S2.选取截止频率对检测信号和参考信号分别进行低通滤波，得到检测低频谐波和参考低频谐波；
[0008]S3.将检测低频谐波和参考低频谐波分别平均划分为L段检测波和L段参考波，计算每一段检测波与其对应参考波的波形相似度；
[0009]S4.设置波形相似阈值，筛选出不大于波形相似阈值的波形相似度，并将该波形相似度对应的片段位置标记为疑似磨粒信号片段位置；
[0010]S5.将检测信号和参考信号相减后的结果进行低通滤波，得到初步降噪信号；
[0011]S6.根据疑似磨粒信号片段位置对初步降噪信号进行提取，得到若干预处理片段；
[0012]S7.提取每一个预处理片段的数值特征，同时建立理想磨粒信号；
[0013]S8.利用皮尔逊相关系数，计算预处理片段与理想磨粒信号的匹配度，并设定阈
值，排除低于阈值的片段，同时完成磨粒信号的提取与计数。
[0014]进一步的，步骤S1安装感应式磨粒检测传感器包括：将检测线圈和参考线圈分别缠绕在检测油管和参考油管上，并与放大器相连；检测油管和参考油管对齐平行放置于磁极的气隙中央，且安装检测油管与参考油管时，保证检测线圈和参考线圈不直接接触，检测线圈和参考线圈的中心距最大为25mm；磁极的气隙下方固定有铁芯，激励线圈缠绕在铁芯上并与稳压直流电源相连。
[0015]进一步的，步骤S2选取理论磨粒信号频率的1.5～2倍作为截止频率进行低通滤波。
[0016]进一步的，步骤S3中，检测波与参考波的长度为理论磨粒信号宽度的0.6～0.8倍。
[0017]进一步的，采用皮尔逊相关系数计算每一段检测波与其对应参考波的波形相似度，若波形相似度大于波形相似阈值，则认为该段检测波不包含磨粒信号片段，将其置为0。
[0018]进一步的，步骤S5选取理论磨粒信号频率的2.5～3.5倍作为截止频率进行低通滤波。
[0019]进一步的，步骤S6根据疑似磨粒信号片段对初步降噪信号进行处理包括：在初步降噪信号上，提取每一个疑似磨粒信号片段对应的部分，并将其余部分进行置零。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021]提出了一种基于检测信号与参考信号中低频谐波相似度的疑似磨粒信号片段定位与分割方法。对两种信号分别进行较低截止频率(理论磨粒信号频率的1.5～2倍)的低通滤波，使得信号中低频谐波的波形趋势显现出来。并将处理后的低频信号分为L段，每段信号长度为M，其中M应为理想磨粒信号宽度的(0.6～0.8)倍，可以有效防止磨粒信号被分割为过多的片段。利用皮尔逊相关系数，计算对应的检测与参考信号片段的相似度，若片段中包含磨粒信号则其相关系数应低于设定的阈值。滤除相关系数高于阈值的片段，则可得到疑似磨粒信号的片段。与常规的磨粒信号定位提取方法相比，不需要考虑检测线圈与参考线圈距离过近时，对参考信号产生的影响。可以稳定的分割出磨粒信号所在片段。
[0022]提出了一种基于检测信号与参考信号中低频谐波相似度的检测信号滤波方法。将检测信号与参考信号相减，再将结果进行低通滤波(截止频率为理论磨粒信号频率的2.5～3.5倍)。相较于传统方法在低通滤波与谐波消除滤除高频干扰后，进行加权滤波等降噪处理的方法，更好的保留了磨粒信号特征，避免了因谐波消除对目标信号造成的影响。
附图说明
[0023]图1为本专利技术基于噪声相关性的磨粒信号提取方法的流程图；
[0024]图2为本专利技术所使用传感器的示意图；
[0025]图3为本专利技术所使用传感器的剖面图；
[0026]图4为本专利技术实施例采集卡输出的检测信号与参考信号时域图；
[0027]图5为本专利技术实施例低通滤波后的低频信号波形趋势图；
[0028]图6为本专利技术实施例滤除高于波形相似阈值的信号片段后所留下的疑似磨粒信号片段反应到初步降噪信号上的结果；
[0029]图7为本专利技术实施例与理想磨粒信号计算匹配度后，通过阈值筛选得出的磨粒信号图；
[0030]其中，1
‑
检测线圈，2
‑
参考线圈，3
‑
检测油管，4
‑
参考油管，5
‑
激励线圈，6
‑
磁极，7
‑
铁芯。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]本专利技术提出了一种基于噪声相关性的磨粒信号提取方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0033]S1.安装感应式磨粒检测传感器，采集检测信号和与其对应的相同长度的参考信号。
[0034]具体地，步骤S1安装感应式磨粒检测传感器，其结构如图2、图3所示包括：将检测线圈1和参考线圈2分别缠绕在检测油管3和参考油管4上，并与放大器相连；检测油管3和参考油管4对齐平行放置于磁极6的气隙中央，磁极6的气隙下方固定有铁芯7，激本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于噪声相关性的磨粒信号提取方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.安装感应式磨粒检测传感器，采集检测信号及其对应的参考信号；S2.选取截止频率对检测信号和参考信号分别进行低通滤波，得到检测低频谐波和参考低频谐波；S3.将检测低频谐波和参考低频谐波分别平均划分为L段检测波和L段参考波，计算每一段检测波与其对应参考波的波形相似度；S4.设置波形相似阈值，筛选出不大于波形相似阈值的波形相似度，并将该波形相似度对应的片段位置标记为疑似磨粒信号片段位置；S5.将检测信号和参考信号相减后的结果进行低通滤波，得到初步降噪信号；S6.根据疑似磨粒信号片段位置对初步降噪信号进行提取，得到若干预处理片段；S7.提取每一个预处理片段的数值特征，同时建立理想磨粒信号；S8.利用皮尔逊相关系数，计算预处理片段与理想磨粒信号的匹配度，并设定阈值，排除低于阈值的片段，同时完成磨粒信号的提取与计数。2.根据权利要求1所述的一种基于噪声相关性的磨粒信号提取方法，其特征在于，步骤S1安装感应式磨粒检测传感器包括：将检测线圈和参考线圈分别缠绕在检测油管和参考油管上，并与放大器相连；检测油管和参考油管对齐平行放置于磁极的气隙中央，且安装检测油管与参...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑睿，邓云春，宋鸿正，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：