[发明专利]一种基于双谱幅值分布熵的砂轮磨损状态特征提取方法

权利要求书

1.一种基于双谱幅值分布熵的砂轮磨损状态特征提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取磨削加工过程中的声发射信号，并计算其双谱；双谱的计算步骤为：

101)将采集到的长度为L的磨削声发射数据序列{x(n),n＝1,2,…,L}分成M个小段，每段包含N个数据点，分段过程中，使相邻的段与段之间有50％的数据重叠率；

102)去除每段数据均值，并为便于FFT计算，对数据进行必要的补零；

103)依次完成每段数据的FFT计算，对于第i段数据{x⁽ⁱ⁾(p),p＝1,2,…,N}，得到：

其中：为计算得到的快速傅里叶变换系数；i＝1,2,…,M，为分段序号；N为每段数据所包含的点数；ω＝0,1,…,N/2，表示傅里叶变换角频率；

104)根据各段数据FFT的计算结果，分别求得其分段双谱估计值：

其中：为由公式(1)计算得到的快速傅里叶变换系数；ω₁,ω₂满足关系0≤ω₁≤ω₂,ω₁+ω₂≤0,1,…,N/2，表示二维傅里叶变换角频率；*表示取共轭；

105)对已求得的各段数据双谱估计进行统计平均，得声发射信号的双谱估计值：

其中：为由公式(2)计算得到的分段双谱估计矩阵；M为分段总数；

2)对磨削声发射信号的双谱进行幅值区间划分，确定需要划分的子空间数目以及各区间幅值范围；

3)计算信号双谱落入每个幅值子空间的概率，利用所得到的概率计算磨削声发射信号的双谱幅值分布熵特征。

2.根据权利要求1所述的基于双谱幅值分布熵的砂轮磨损状态特征提取方法，其特征在于，步骤2)中，对磨削声发射信号双谱进行幅值区间划分的步骤为：

201)对于求得的双谱估计矩阵按以下公式归一化到[0,1]区间：

其中：为由公式(3)计算得到的双谱估计矩阵；max(·)，min(·)分别为最大和最小值运算；

202)按以下公式确定划分的子空间数目m：

式中：Z(·)为取整运算；σ为归一化双谱标准差；

203)根据得到的子空间数目m，确定每个子空间的幅值范围为其中k为子空间序号。

3.根据权利要求2所述的基于双谱幅值分布熵的砂轮磨损状态特征提取方法，其特征在于，步骤3)中，双谱幅值分布熵的计算步骤为：

301)统计磨削声发射双谱矩阵落入每个幅值子空间的概率

式中：count(·)为计数函数；n_sum为双谱矩阵总点数；A_k为所划分的幅值子空间；

302)根据子空间概率计算磨削声发射信号双谱幅值分布熵H(B_x)，双谱幅值分布熵定义如下：

其中：为由公式(6)计算得到的子空间分布概率；

通过双谱幅值分布熵来反映不同的砂轮磨损状态。