[发明专利]一种螺栓失效检测方法

权利要求书

1.一种螺栓失效检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：敲击螺栓工作模型中的待测螺栓，采集待测螺栓在不同预紧力下所产生的声音信号；

S2：将各预紧力对应的声音信号分别分割成m段并储存，分割后形成声音信号集合X＝{x₁,x₂,x₃,...x_m}，其中每段声音信号只包含一次敲击的声音信号；

S3：对声音信号集合X＝{x₁,x₂,x₃,...x_m}中的每段声音信号x_i提取梅尔频率倒谱系数向量1≤i≤m，将所述向量转变为矩阵M_i；

S4：将矩阵M_i打印输出为图片，储存到相应路径中；

S5：将步骤S4输出的图片构建图片集合M＝{M₁,M₂,M₃,...M_m}，建立特定预紧力下声音信号集合X与图片集合M之间的一一对应关系，即M_i＝f(x_i)，1≤i≤m；

S6：将图片集合M＝{M₁,M₂,M₃,...M_m}处理成统一尺寸，作为输入量，输入到卷积神经网络中，按比例将M分割成训练集和测试集，利用训练集对所述神经网络进行训练，输出训练结果；当训练准确率达标后，完成训练，将训练结果较好的网络结构和参数进行保存，在所述测试集中随机挑选图片对所述神经网络进行测试验证；

S7：进行实际检测，将敲击待测螺栓的声音信号输入经所述S6训练好的卷积神经网络中，进行待测螺栓的预紧力识别，对预紧力数值进行判断，当预紧力低于设定的安全阈值时，则判断待测螺栓已一定程度失效，并将判断结果输出显示；

步骤S3中，将所述向量转变为矩阵M_i，具体包括：

求得所述向量中元素个数q，令并进行如下转化：

当n(n+1)＞q时，M_i为n×n矩阵，将横向填充并舍去多余部分，得到：

当n(n+1)≤q时，M_i为(n+1)×n矩阵，将横向填充并舍去多余部分，得到：

2.根据权利要求1所述的螺栓失效检测方法，其特征在于，步骤S2中，每段声音信号只包含一次敲击的声音信号，且每段声音信号有效长度不少于其信号长度的90％。

3.根据权利要求1所述的螺栓失效检测方法，其特征在于，步骤S6中，所述卷积神经网络为Alexnet卷积神经网络；训练集和测试集的比例为7:3，训练准确率达90％后，完成训练。

4.根据权利要求1所述的螺栓失效检测方法，其特征在于，步骤S1中，采用空气锤自动敲击所述待测螺栓，采用声音采集传感器收集声音信号；调整待测螺栓的预紧力后，重复收集声音信号，各预紧力所对应的声音信号包括不少于10次的敲击声。