本技術(shù)涉及主減速器信號融合分離，特別是涉及一種基于多通道聲信號的融合分離方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、主減速器是直升機傳動系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，主減速器一般由3~4級齒輪傳動組成，分為主傳動（包括主機匣）、旋翼軸、尾傳動輸出、附件傳動等部分，也有部分輕型和小型直升機的主減速器采用2級傳動。主減速器的主要功能包括減速、轉(zhuǎn)向以及并車，它將高轉(zhuǎn)速、小扭矩的發(fā)動機功率轉(zhuǎn)化為低轉(zhuǎn)速、大扭矩的輸出；主減速器作為傳動系統(tǒng)中最復雜的部件，經(jīng)常在高速、高溫等惡劣環(huán)境下工作，各零部件受到的載荷、要求匹配的運轉(zhuǎn)速度隨飛行狀態(tài)變化，極易導致齒輪和軸承出現(xiàn)磨損、疲勞剝落等故障，而且其80%的故障都與齒輪、軸承相關(guān)。因此對主減速器進行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷，對于提升直升機傳動系統(tǒng)可靠性及性能、保障直升機的使用安全、延長直升機主減速器零部件使用壽命等具有重要意義。

2、主減速器聲信號分離是從采集到的主減速器的多源聲信號中分離出單源信號，即從聲信號的組成出發(fā)，應(yīng)用信號處理技術(shù)分離出感興趣的單源信號成分（軸承特征聲信號成分、齒輪特征聲信號成分等）。但是主減速器組件繁多，且存在尺寸、結(jié)構(gòu)完全相同的組件，導致多源耦合聲信號頻譜存在強相干特性；并且主減速器在高負載、高轉(zhuǎn)速的運行環(huán)境中，多個部件同時產(chǎn)生故障的情況經(jīng)常發(fā)生，多個故障的同時產(chǎn)生會給主減速器的故障診斷帶來很大難度。傳統(tǒng)的方法難以將多源耦合聲信號中的單源信號有效分離，需要提出有效的基于聲信號的多源信號分離方法。

3、在主減速器實際運行中，由于主減速器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、內(nèi)部器件多樣的特性，并且主減速器中多個部件同時產(chǎn)生故障的情況經(jīng)常發(fā)生，導致采集的聲學信號為多源耦合信號。目前的聲學分析多為機械設(shè)備某一零部件的聲學特性分析、某一工況下的某種故障診斷分析或機械設(shè)備減振降噪分析，針對多工況下復雜故障和復合故障分析，目前大都基于單通道聲信號對主減速器信號進行降噪分離處理，而采用單只傳聲器獲取主減速器關(guān)鍵點的聲學信號，抗干擾能力差，提取的故障特征不穩(wěn)定，從而不能反映設(shè)備本身的運行狀態(tài)，獲得的信息非常有限；且只能針對單故障源信號的分離，例如軸承外環(huán)故障信號與噪聲信號的分離，如果信號中包含軸承與齒輪故障信息將難以將軸承與齒輪的信號分離出來。

4、鑒于此，如何實現(xiàn)多源聲信號降噪分離的基于多通道聲信號的融合分離方法及系統(tǒng)是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的為提供一種基于多通道聲信號的融合分離方法及系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了能夠針對軸承、齒輪混合故障的多源故障信號進行降噪分離，并提高了對主減速器故障識別與聲源定位的準確度。

2、本發(fā)明的第一個目的為提供一種基于多通道聲信號的融合分離方法；

3、本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

4、一種基于多通道聲信號的融合分離方法，包括如下步驟：

5、通過多個通道采集待檢測設(shè)備的多源聲信號；

6、將所述多源聲信號進行融合，以獲取目標融合信號；

7、將所述目標融合信號進行分離，以獲取多個本征模態(tài)函數(shù)；

8、根據(jù)所述本征模態(tài)函數(shù)獲取待檢測設(shè)備的軸承故障信號或齒輪故障信號。

9、優(yōu)選地，所述待檢測設(shè)備為直升機傳動系統(tǒng)中的主減速器；

10、所述通過多個通道采集待檢測設(shè)備的多源聲信號，具體包括：

11、通過聲學陣列采集多個通道的所述主減速器的所述多源聲信號。

12、優(yōu)選地，所述將所述多源聲信號進行融合，以獲取目標融合信號，具體包括：

13、通過互能聚權(quán)融合算法將所述多源聲信號進行融合，以獲取目標融合信號，具體包括：

14、將所述多源聲信號進行傅里葉變換，以獲取所述多源聲信號的頻域信號；

15、根據(jù)所述頻域信號獲取相位角和幅值的平方值；

16、根據(jù)所述相位角和所述幅值的平方值構(gòu)建目標頻域信號；

17、將所述目標頻域信號進行傅里葉逆變換，以獲取目標多源聲信號；

18、將所述目標多源聲信號進行互相關(guān)運算，以獲取互相關(guān)函數(shù)值；

19、根據(jù)所述互相關(guān)函數(shù)值計算出每個所述目標多源聲信號的信號能量；

20、根據(jù)所述信號能量計算出總相關(guān)能量；

21、根據(jù)預設(shè)權(quán)重和所述總相關(guān)能量計算出目標融合信號。

22、優(yōu)選地，所述將所述目標融合信號進行分離，以獲取多個本征模態(tài)函數(shù)，具體包括：

23、通過經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解算法將所述目標融合信號進行分離，以獲取多個本征模態(tài)函數(shù)。

24、優(yōu)選地，所述將所述目標融合信號進行分離，以獲取多個本征模態(tài)函數(shù)，具體包括：

25、提取所述目標融合信號的極值點；

26、對每個所述極值點之間的包絡(luò)線進行三次樣條插值，以得到上包絡(luò)線和下包絡(luò)線；

27、根據(jù)所述上包絡(luò)線和所述下包絡(luò)線計算出當前目標融合信號的局部平均值；

28、根據(jù)所述目標融合信號和所述局部平均值計算出一個殘差曲線；

29、利用所述殘差曲線獲取imf分量；

30、從所述目標融合信號中剔除所述imf分量，以得到剩余分量；

31、將所述剩余分量作為新的待分解目標融合信號，并繼續(xù)迭代包絡(luò)去均值的篩選步驟，以得到多個本征模態(tài)函數(shù)。

32、優(yōu)選地，利用所述殘差曲線獲取imf分量，具體包括：

33、判斷所述殘差曲線是否滿足預設(shè)條件：

34、若所述殘差曲線滿足所述預設(shè)條件，則所述殘差曲線為所述imf分量；

35、若所述殘差曲線不滿足所述預設(shè)條件，則將所述殘差曲線作為新的待分解目標融合信號，并繼續(xù)迭代包絡(luò)去均值的篩選步驟；

36、所述預設(shè)條件具體為：imf分量的極值點的數(shù)量等于或小于1，并且在整個信號范圍內(nèi)的局部極值點數(shù)目相同或最多只相差一個。

37、優(yōu)選地，所述根據(jù)所述本征模態(tài)函數(shù)獲取待檢測設(shè)備的軸承故障信號或齒輪故障信號，具體包括：

38、根據(jù)多個所述本征模態(tài)函數(shù)獲取多個峭度值；

39、根據(jù)所述峭度值獲取所述軸承故障信號。

40、優(yōu)選地，所述根據(jù)所述峭度值獲取所述軸承故障信號，具體包括：

41、獲取多個所述峭度值中的最大值；

42、根據(jù)所述最大值得出所述故障信號為所述軸承故障信號。

43、優(yōu)選地，所述根據(jù)所述本征模態(tài)函數(shù)獲取待檢測設(shè)備的軸承故障信號或齒輪故障信號，具體包括：

44、根據(jù)多個所述本征模態(tài)函數(shù)獲取在齒輪嚙合頻率預設(shè)頻段的能量值；

45、根據(jù)所述能量值獲取所述齒輪故障信號。

46、優(yōu)選地，所述根據(jù)所述能量值獲取所述齒輪故障信號，具體包括：

47、獲取多個所述能量值中的最大值；

48、根據(jù)所述最大值得出所述故障信號為所述齒輪故障信號。

49、優(yōu)選地，所述能量值的確定方式為：

50、

51、其中，表示在譜線hz時頻譜幅值的大小，譜線范圍為[]。

52、本發(fā)明的第二個目的為提供一種基于多通道聲信號的融合分離系統(tǒng)；

53、本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

54、一種基于多通道聲信號的融合分離系統(tǒng)，包括：采集模塊、融合模塊、分離模塊和獲取模塊；

55、所述采集模塊，用于通過多個通道采集待檢測設(shè)備的多源聲信號；

56、所述融合模塊，用于將所述多源聲信號進行融合，以獲取目標融合信號；

57、所述分離模塊，用于將所述目標融合信號進行分離，以獲取多個本征模態(tài)函數(shù)；

58、所述獲取模塊，用于根據(jù)所述本征模態(tài)函數(shù)獲取待檢測設(shè)備的軸承故障信號或齒輪故障信號。

59、本發(fā)明的第三個目的為提供一種電子設(shè)備；

60、本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

61、一種電子設(shè)備，包括：

62、至少一個處理器；以及

63、與所述至少一個處理器通信連接的存儲器，所述存儲器存儲有可被所述至少一個處理器執(zhí)行的計算機程序，所述計算機程序被所述至少一個處理器執(zhí)行，以使所述至少一個處理器能夠執(zhí)行一種基于多通道聲信號的融合分離方法任意一項所述的方法步驟。

64、本發(fā)明的第四個目的為提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)；

65、本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

66、一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)用于存儲計算機程序，所述計算機程序用于使計算機執(zhí)行一種基于多通道聲信號的融合分離方法任意一項所述的方法步驟。

67、本發(fā)明提供的一種基于多通道聲信號的融合分離方法，包括：通過多個通道采集待檢測設(shè)備的多源聲信號；將所述多源聲信號進行融合，以獲取目標融合信號；將所述目標融合信號進行分離，以獲取多個本征模態(tài)函數(shù)；根據(jù)所述本征模態(tài)函數(shù)獲取待檢測設(shè)備的軸承故障信號或齒輪故障信號。本方法通過采集多個通道的待檢測設(shè)備的多源聲信號，并對待檢測設(shè)備的多源聲信號進行融合分離，能夠?qū)崿F(xiàn)針對軸承、齒輪混合故障的多源故障信號進行降噪分離，從而提高了對待檢測設(shè)備故障識別與聲源定位的準確度。本方法采用聲學陣列采集得到的主減速器多源聲信號相比通過單只傳聲器獲取主減速器關(guān)鍵點的聲學信號，其抗干擾能力強，提取的故障特征穩(wěn)定，提取的故障特征更能反映設(shè)備本身的運行狀態(tài)。進一步的，本方案提出的互能聚權(quán)融合算法應(yīng)用在聲學陣列數(shù)據(jù)的融合上，在保留了多個通道數(shù)據(jù)的信息的同時，在不改變信號頻率成分的前提下，提高融合信號的幅值大小，解決了在對聲學陣列采集的多個通道數(shù)據(jù)進行降噪分離處理前需要選擇通道數(shù)據(jù)的問題；并且能夠?qū)崿F(xiàn)主減速器多源聲信號的降噪分離，針對軸承、齒輪混合故障的多源故障信號，本方案提出的方法流程能夠自動選擇分離出的軸承、齒輪故障信號，不需要人工干預。

68、本發(fā)明還提供了一種基于多通道聲信號的融合分離系統(tǒng)，由于該系統(tǒng)與該基于多通道聲信號的融合分離方法解決相同的技術(shù)問題，屬于相同的技術(shù)構(gòu)思，理應(yīng)具有相同的有益效果，在此不再贅述。