麦克风阵列_声学照相机

2万 · 2019-9-7 16:42

麦克风阵列_声学照相机
C1)故障轴承声源定位的机理研究。首先，对滚动轴承的失效形式与故障特
征频率进行了具体分析，得出故障轴承在运行过程中所产生的信号带宽;然后，对
故障源定位方法进行了相应的调查研究，提出了基于瞬时加窗分帧的MUSIC空间
平滑算法来解决故障声源的移动以及故障源之间的相干性问题;最后，通过仿真分
析出声源定位中的各个参数与定位精确性之间的关系，并验证了该方法对于移动
故障声源定位的有效性和准确性。此部分的研究为麦克风阵列信号采集系统的设
计提供参数考量的同时，还为故障声信号重构中的时间重采样提供了重要参数。

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c2}麦克风阵列信号采集系统的设计。首先对麦克风阵列的拓扑结构进行设
计，并对麦克风的选取进行了调查分析，选择了灵敏度较高的驻极体麦克风作为阵
列的阵元;然后基于STM32处理器对采集系统的硬件模块进行了设计，其中包含
了信号前置放大电路，电源供电电路，高速AD采集电路以及以太网传输电路的设
计，实现了八路通道信号的同步采集，采样频率高达SOKsps;最后对设计的定位
系统进行了故障声信号采集实验，并通过算法验证了该采集系统的合理性以及故
障源定位算法的有效性。

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(3)声音信号的重构方法研究。列车在运行时轴承所发出的声音信号会产生
多普勒效应，从而导致故障信号出现畸变，无法精确诊断。针对该问题，提出了基
于匹配跟踪下的Dopplerlet变换算法修正信号频率，根据声源的实时角度对时间点
进行重采样，进而计算出声源移动过程中的各项运动参数的新方法，并进行实验验
证。结果表明，声音信号经过上述算法的处理后，可精确地定位出轴承位置，从而
校正声源的多普勒畸变，对轴承声信号故障诊断与特征提取起到了重要的作用。

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振动信号分析法分为简易诊断法以及精密诊断法两种。简易诊断法即为对采
集到的振动信号波形参数及利用调制解调器进行故障诊断的方法。在该方法中所
用到的信号波形参数有幅值、波峰因子、波形因子、波峰因子、概率密度等，其缺
点是只能判别出轴承是否产生故障，而无法对故障类型进行准确识别。精密诊断法
通过信号处理及人工智能等方法可以对故障信号进行特征提取，并与理论特征相
比对，从而精确分析出出现故障的零部件，但振动信号检测法需要大量的走电布线，
其经济成本非常高。

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