基于短时傅里叶变换的异常音检测方法

提出一种基于短时傅里叶变换的扬声器异常音检测方法,该方法首先对由扫频信号激励的扬声器声响应信号进行短时傅里叶变换,然后根据扬声器异常音信号的特点将所获得的时频图分割为若干区域,并提取各个区域内的时频图所对应的矩阵,最后通过计算被测扬声器声响应信号所对应区域内的矩阵与黄金样品所对应的矩阵之间的距离来判断该扬声器是否存在异常音。还简要介绍了基于该方法实现的扬声器异常音在线检测仪,实验室及企业生产线初步检验结果表明,该方法简单有效,可用于部分种类扬声器的异常音在线检测。     

基于信号处理的扬声器故障诊断方法研究

采用信号检测、特征提取及模式识别方法进行电动扬声器的故障诊断。利用对数扫频信号激励扬声器,并采集其声学响应信号;对扬声器响应的声信号进行短时傅立叶变换(STFT)处理,提取信号的时频域特征矩阵;再对特征矩阵进行变换、映射,获得不同故障类型的扬声器的图像特征;最后通过计算扬声器特征矩阵间的距离来识别故障扬声器。实验和计算结果表明,该方法简便有效,具有实际应用价值。     

基于形态学和广义S变换的小电流接地故障选线方法

提出基于数学形态学和广义S变换相结合的小电流单相接地故障选线新方法。数学形态学为一种新型的非线性滤波技术,考虑电力系统的信号特点,选取一种直线型结构元素,滤波时既能消除毛刺状噪声,又能很好地保持信号的形状;广义S变换克服了S变换中基本小波基固定的缺点,有更好的时频分辨率。首先对信号进行数学形态方法滤波预处理,利用对处理后的故障信号进行广义S变换分析得到模时频矩阵,最后对得到的模时频矩阵特征量进行能量分析,选择出故障线路。仿真结果表明,该方法可以在不同工况的情况下准确地进行配电网故障选线。     

分数阶时频局部二值模式谱在齿轮故障诊断中的应用

针对齿轮故障信号分析,提出采用分数阶时频LBP谱表达齿轮故障信号的时频特征。首先为克服S变换对高频信号的时频分辨性能差的不足,基于分数阶Fourier变换良好的时频旋转特性设计了一种分数阶S变换,用于获取齿轮信号的二维时频表示;然后引入局部二值模式(LBP)算子,将LBP算子作用于分数阶S变换时频图,提取分数阶时频LBP谱;最后结合"uniform"模式LBP的概念和类内类间距准则,对分数阶时频局部二值模式谱进行特征优选,用于表达齿轮故障特征。对5种不同状态的齿轮信号进行了分析,结果表明优选后的分数阶时频LBP谱具有较强的特征描述能力,是齿轮故障信号的一类新的有效特征参数。     

旋转机械非平稳振动信号的时频分析比较

信号分析与处理是机械故障监测与诊断中故障提取的常用方法,传统的振动故障分析方法难以满足频率随时间变化的非平稳信号的要求,联合时频分析是非平稳信号比较有力的分析工具。以转子实验台的典型振动故障信号为研究对象,分析研究了几种时频分析方法如STFT、Wigner-Ville分布、小波变换和Hilbert-Huang变换。对比结果表明:STFT和Wigner-Ville分布的时频分辨率是矛盾的,易出交叉项或使信号变得微弱;小波分解会出现多余信号;Hilbert-Huang变换的时频分析能够直观检测信号中的微弱奇异成分,清楚给出时频分布情况,为旋转机械状态监测和故障诊断提供了新的手段。     

广义S变换钢材拉伸损伤声发射评价方法

声发射技术具有实时动态监测的优点,因此其应用越来越广泛,但采用声发射技术对材料和结构的损伤进行定量评估及寿命预测还没有解决办法。提出采用广义S变换对钢材声发射检测信号进行时频分析,通过分析信号时频特征可达到评价钢材损伤各个阶段的目的。首先通过理论分析和仿真信号处理研究,验证广义S变换具有更高时频分辨率;然后在钢材拉伸实验中建立声发射监测系统,采集钢材拉伸损伤各个力学阶段的声发射信号进行时域和频域特征分析;最后采用广义S变换处理,通过时频处理结果可获得钢材在各个损伤阶段的有明显差异的声发射信号时频特征,可为今后钢材使用过程中的损伤定量和寿命预测提供可靠参考依据。     

基于SST时频图纹理特征的供输弹系统故障诊断

对于供输弹系统早期故障中信号成分复杂,故障征兆难以识别的问题,提出了基于同步压缩变换(SST)时频图纹理特征的故障诊断方法。使用EEMD方法对供输弹系统振动信号进行预处理,对分解的分量进行相关系数运算,选取与原始信号相关系数大的前4层分量对信号进行重构,达到了一定的降噪效果;接着利用供输弹系统不同状态的信号通过同步压缩变换时频分析,得到反映不同运行状态的二维时频图像,并进行灰度化处理;利用灰度共生矩阵法与灰度梯度共生矩阵,对其进行纹理特征的提取,为与传统方法做对比,提取了信号经EEMD分解后,与原始信号相关系数大的前4层分量的能量百分比作为特征;使用基于核的模糊C均值聚类,对供输弹系统三种不同状态振动信号的图像纹理特征和能量百分比特征进行分类识别,并与模糊C均值聚类进行对比。实验结果表明,该方法能有效地对自动供输弹系统早期故障进行识别,且识别正确率达91.21%。     

爆破振动信号的时频分析

爆破振动信号的研究方法已由单纯的频域分析过渡到时频联合分布分析。在讨论FOURIER变换(FT)和短时 FOURIER变换(STFT)不足的基础上,论述了基于连续小波变换(CWT)和离散小波变换(DWT)在爆破振动信号分析中的应用。作为一种严格的时频分析方法,论文尝试利用二次型时频分布来进行爆破振动信号的时频联合分析;通过几种二次型时频分布的对比分析,认为CWD在具有较强的时频聚集性的同时又较好的对交叉项进行了抑制,适合于进行爆破振动信号的时频分析。     

基于时频分析的CFRP分层缺陷识别研究

为了实现碳纤维复合材料(CFRP)构件分层缺陷的检测,提出了时频定量分析方法.利用短时傅里叶变换(STFT)、魏格纳变换(WVD)和平滑伪魏格纳变换(SPWVD)3种时频分析方法对超声回波信号进行分析和对比,从信号时频表示中的各种特性,如时频聚集性、主体能量、交叉干扰项等,选出了对超声回波信号比较适合的时频分析方法—SPWVD,随后对其时频谱进行降维特征提取.结果表明,采用SPWVD时频分析方法有效降低了干扰对识别准确性的影响,对CFRP构件分层缺陷检测具有可行性.     

齿轮箱断齿特征识别的S变换-SVD降噪组合方法

齿轮箱作为传动结构的核心部件,其断齿故障将直接导致设备损伤,产生巨大经济损失。为了从齿轮箱振动信号中准确识别出断齿故障,把S变换时频谱与奇异值分解(SVD)降噪相结合,通过对比分析奇异值比值谱与差分谱的差异,提出了S变换-奇异值比值谱选取阈值的降噪方法。将信号S变换的时频矩阵作为SVD的构造矩阵,采用奇异值比值谱选取置零阈值位置进行降噪,对降噪后的时频矩阵进行S逆变换,获得信号的时域冲击特征,并结合S变换时频图,从而识别出冲击特征频率。通过仿真信号和实验信号对所提改进方法的有效性进行验证,结果表明,该方法能够更加直观准确地识别出仿真信号的周期性冲击特征与齿轮箱行星齿轮的断齿故障特征。     

BP神经网络在扬声器异常音检测中的应用

提出一种采用人工神经网络判断扬声器是否存在异常音的方法。首先简单介绍了获取扬声器异常音曲线的方法和人工神经网络中的BP模型及其训练方法,并比较了基本BP算法和共轭梯度法两种训练方法的差异。再将所获得的异常音曲线作为人工神经网络的输入向量,将听音员的听测结果作为目标向量,并使用共轭梯度法进行网络的训练。最后通过已训练好的人工神经网络判断扬声器是否存在异常音。实验结果表明,该方法可替代传统的人工设置门限的方法,并可大幅降低扬声器异常音检测的虚警率。     

一种扬声器异常音的时域特征检测方法

扬声器的异常音故障常见于生产过程中,通常可由有经验的听音员凭人耳听音检测出来。与人耳听测异常音的机理类似,一种在时域检测异常音的方法被提出。通过对声响应信号进行经验模态分解得到本征模态函数,再根据本征模态函数与激励信号的瞬时频率差对各模态去混淆处理,可得到包含异常振动信息的模态函数,据此可判断是否存在异常音。算法验证分为仿真和实验两部分。仿真验证中分析了模拟的合格扬声器与故障扬声器的声响应,结果表明算法对于摩擦和碰触导致的异常音是灵敏的。实验验证中检测了20只扬声器,测量得到的故障频率与用高阶谐波失真法得到的结果一致。且对于不同异常音故障,可在经验模态函数的局部特征中观察到不同的时域特征。     

12面体扬声器系统的制作

12面体扬声器系统是建筑声学测量常用的一种声源,其制作难点之一是确定所采用扬声器单元的指向性,该问题可通过EASE软件仿真解决。首先通过EASE软件建立在水平方向和垂直方向的指向性相同的扬声器单元数据库,再由建立的扬声器单元组合成12面体扬声器系统,每个系统采用同一指向性的扬声器单元,并进行12面体扬声器系统的指向性仿真,对比仿真结果,选择较优指向性的扬声器单元,制作12面体扬声器系统,最后给出制作实物的指向性测量结果,结果符合相关标准的要求,表明该方法能快速准确地确定12面体扬声器系统所采用的扬声器单指向性指标。     

时频分析法在锅炉承压管线泄漏检测中的应用研究

准确检测锅炉承压管线泄漏是保障锅炉安全运行的关键技术,音频分析法是检测承压管线泄漏故障的主要手段,提出一种基于联合时频分析(Joint Time-Frequency Analysis, JTFA)研究锅炉背景声和承压管线泄漏声的时频特征,判定泄漏故障的方法。设计了由前置放大、程控滤波、增益补偿处理的双通道音频信号采集电路;采用快速傅里叶变换获取信号广义谱特征,采用程控滤波对采集信号加动态频率窗,再采用短时傅里叶变换对采集信号时间加窗,多角度分析信号的时频特征,以判定承压管线运行是否存在泄漏故障。相比于传统的RC滤波加快速傅里叶变换分析方法,这种动态加双窗的时频分析法能够提高泄漏信号采集的灵敏度和泄漏故障判定的准确性。     

一种三扬声器重发系统声场分析

本文对一种二扬声器重发系统中倾听者所在区域的声场进行了分析。结果表明：采用该三扬声器系统重发声信号,其听音区域（“甜点”范围）大,可重发较高频率的声信号,系统声像稳定性较好。重发时,可根据重发信号频率来确定使系统达到最佳效果的扬声器布置方案。该系统将在室内声场模拟、多媒体计算机、家庭影院等方面具有广阔的应用前景。     

遗传算法在两分频扬声器系统设计中的应用

文章论述了运用遗传算法优化设计两分频扬声器分频网络的方法。使用实测的扬声器阻抗、频响数据,模拟扬声器接入分频网络后扬声器系统的响应,并运用遗传算法对系统响应进行优化设计。文中给出的实例表明,设计结果和实测的曲线是一致的。     

扬声器质量判别中音色特征的选择及实验研究

传统的扬声器出厂质量检测方法有两种：试听员听音检测和扬声器频域特性检测。听音检测方法没有量化标准,不同试听员测试结果有所差异,而且对试听员的听力有一定损害。频域特性检测方法只能检测该扬声器的物理特性,而对音色的检测作用有限,常常遇到频域曲线一致,而音色相差甚远的情况。充分考虑了音色对扬声器品质的影响,提取了能够反映声音音色属性的特征,利用自动分类方法对扬声器质量进行判别,同时比较了不同特征之间的运算量。所提方法充分考虑了人耳听觉特性,并有效地提高了识别率。     

隔声现场测量的扬声器声源法改进

通过对现行国家标准关于隔声现场测量中扬声器声源法的分析，提出扬声器声源多点放置隔声现场测量的改进方案。在扬声器声源多点测量方法中，合理选取不同角度放置声源，测得声波以不同角度入射时构件的隔声量，再对测试结果按照角度求平均值。实验结果表明，扬声器声源多点放置测得的结果能更好地反映隔声构件的现场隔声效果，且实验可重复性好，实验条件便于控制。     

Grating lobe elimination in steerable parametric loudspeaker

In the past two decades, the majority of research on the parametric loudspeaker has concentrated on the nonlinear modeling of acoustic propagation and pre-processing techniques to reduce nonlinear distortion in sound reproduction. There are, however, very few studies on directivity control of the parametric loudspeaker. In this paper, we propose an equivalent circular Gaussian source array that approximates the directivity characteristics of the linear ultrasonic transducer array. By using this approximation, the directivity of the sound beam from the parametric loudspeaker can be predicted by the product directivity principle. New theoretical results, which are verified through measurements, are presented to show the effectiveness of the delay-and-sum beamsteering structure for the parametric loudspeaker. Unlike the conventional loudspeaker array, where the spacing between array elements must be less than half the wavelength to avoid spatial aliasing, the parametric loudspeaker can take advantage of grating lobe elimination to extend the spacing of ultrasonic transducer array to more than 1.5 wavelengths in a typical application.