[发明专利]一种基于音频的运载火箭故障检测装置及检测方法

说明书

本发明涉及一种基于音频的运载火箭故障检测装置及检测方法，声音传感器阵列接收火箭待测产品的声音信号，对声音信号进行信号采集处理；进行小波变换、傅里叶变换后，进行特征值提取；将特征值与声音库中正常工作时的特征值进行对比，如果任一特征值超出限定阈值，则判断火箭上待测产品存在故障；将特征值与声音库中对应的典型故障下的声音特性进行匹配，如果处于某一典型故障的声音特性包络范围内，则判断故障类型为该典型故障。本发明通过声音信号进行故障检测，实现了对火箭的非接触测试，减少了火箭内部的测试电路，避免了在箭上测试电路故障带来的问题，同时减轻了火箭的重量。

技术领域

本发明涉及一种基于音频的运载火箭故障检测装置及检测方法，属于故障检测领域。

背景技术

通过测试对运载火箭的系统健康状态进行诊断是保障火箭成功发射的基本手段，以往的测试技术中，为了诊断系统健康状态往往需要在系统中增加信号采集的测点，无论是敏感压力或是采集电流，测试通路对与系统本身是一种“盲肠设计”，即上天后为非工作状态。同时，这种接触式设计自身的故障对系统也将产生一定影响。

声音作为系统工作时的特征之一，具有一定辨识性，能够从一定程度上反映设备的工作状态。由于声音必然包含着设备在运行过程中各种随时间变化的动态信息，加之在数字信号技术与故障特征提取技术较为成熟的条件下，对火箭声音信号的采集与处理已经成为现实，同时声音采集过程较为方便、快捷，采集设备简单可靠，易于实现，这些条件都为使用声音测试对火箭进行故障诊断奠定了基础。

随着火箭技术的发展和箭上设备的不断增加，快速准确地采集和捕捉系统的故障信息，已成为火箭测试和发射成功的重要基础。声音作为设备工作时的一种能量释放，发出音频信号必然暗示着系统本身的工作状态信息。如何利用产品发出的音频信号进行测试，确定产品的工作状态是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于音频的运载火箭故障检测装置及检测方法，在火箭测试过程中，通过从设备声音信号中提取特征并进行数据分析可以判断设备是否存在故障。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种基于音频的运载火箭故障检测装置，包括声音传感器阵列，信号采集模块和信号处理模块；

所述声音传感器阵列接收火箭上待测产品的声音信号，经信号采集模块进行信号采集处理后发送给信号处理模块；信号处理模块提取声音信号的特征值，进行故障判别。

优选的，所述特征值包括频率、幅值或相位。

优选的，信号处理模块进行故障判别的方法为：将特征值与声音库中正常工作时的特征值进行对比，如果任一特征值超出限定阈值，则判断火箭上待测产品存在故障。

优选的，信号处理模块判火箭待测产品存在故障后，将特征值与声音库中对应的典型故障下的声音特性进行匹配，如果处于某一典型故障的声音特性包络范围内，则判断故障类型为该典型故障。

优选的，如果没有对应的典型故障，则进行故障分析定位后，将该故障的声音特性及包络范围加入声音库。

优选的，声音传感器阵列沿周向分布在传感器支架的内、中、外环，相邻环之间的传感器径向角度不一致。

优选的，声音传感器阵列均匀分布在传感器支架的螺旋支臂上。

优选的，信号处理模块接收声音信号，进行小波变换与傅里叶变换，再进行特征值提取。

同时提供一种基于音频的运载火箭故障检测方法，包括如下步骤：

(1)声音传感器阵列接收火箭待测产品的声音信号，对声音信号进行信号采集处理；

(2)对采集处理后的声音信号进行小波变换、傅里叶变换后，进行特征值提取；