本技术介绍了一种创新的工业设备故障诊断技术,该技术利用特征分解与重构对工业设备声纹进行跨域分析。该方法首先捕获设备声音数据,随后执行线性归一化、傅里叶变换、梅尔滤波器转换和对数运算等步骤,以实现精准的故障诊断。
背景技术
故障诊断技术指的是根据工业设备的运行状况,利用技术手段判断是否有故障发生,从而确定发生故障的位置、种类和原因等信息。随着科学技术的进步,机械设备越来越趋向大型化、精密化、系统化。因此,机械故障诊断技术的研究尤为重要。传统的故障检测方法往往依赖于专业人员的经验或对设备的直接接触检测,这不仅费时费力,而且存在一定的安全风险。目前机械故障诊断技术主要是对信号的分析,如振动信号、声音信号、力信号等。振动信号与故障关联性强,在故障诊断受限于接触式的测量方式,在一些应用场景中并不是好的选择。基于声音信号的检测系统凭借其成本低、安装速度快、无接触式测量等优势,在工业设备故障诊断中广泛应用,如对滚动轴承的声纹故障诊断,声学机器状态检测等。与有规则和结构的声音相比,工业设备故障声音信号没有类似节奏、旋律的静态时间模式,也没有特定的语义序列。
近年来,随着工业大数据的兴起,以数据驱动的方法进行工业设备的故障诊断,已经成为一个热门的研究领域。其中,基于深度学习的故障检测方法凭借其准确度高等优点受到广泛的关注。大多数方法都以训练数据和测试数据服从相同的特征分布规律为前提,所训练的模型取得了较好的效果。但是在实际工业中,受到运行环境以及运行条件的影响,声音信号通常因为设备的运行速度、环境噪声、机械负载等因素变化,使得训练数据和测试数据之间产生声学特性差异,发生域偏移。同时,模型仍可能因特征中的虚假相关而产生偏差。现有技术一般是利用源域数据学习不同领域的不变特征,并将训练好的模型推广到未知的目标域,从而实现跨域故障诊断。假设不同的域共享某些“稳定”或“域不变”的特征,其目标是学习这些领域不变特征但是由于声音信号的复杂性,可能仍不能对未见过的分布提供强大的泛化能力,同时,模型仍可能因特征中的虚假相关而产生偏差。
实现思路