機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)中各傳感器敏感度確定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)中各傳感器敏感度確定方法，根據(jù)振動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，并借鑒一般復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)重要度評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法，提出一種振動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)敏感度評(píng)價(jià)指標(biāo)——基于多特征融合的傳感器網(wǎng)絡(luò)敏感因子。振動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)敏感因子必須要能靈敏準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)狀態(tài)的變化，并能衡量所有傳感器對(duì)同一狀態(tài)的敏感性大小。其計(jì)算思路：以正常狀態(tài)為基準(zhǔn)，能夠?qū)崿F(xiàn)異常故障狀態(tài)與正常狀態(tài)之間距離的最大化；并具有可比性，能衡量各傳感器對(duì)同一故障或異常狀態(tài)的敏感程度的大小。本發(fā)明與單一特征相比，該發(fā)明所提方法由于考慮的特征屬性更多，因而能夠更加全面準(zhǔn)確反映系統(tǒng)狀態(tài)的變化，并能更好衡量所有傳感器對(duì)同一狀態(tài)反映的敏感性大小。通過(guò)該方法可對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)重要性進(jìn)行評(píng)估排序，發(fā)掘其中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，為傳感器網(wǎng)絡(luò)一致性決策融合奠定基礎(chǔ)。
【專利說(shuō)明】機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)中各傳感器敏感度確定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬機(jī)械設(shè)備故障診斷領(lǐng)域，涉及一種機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)中各傳感 器敏感度確定方法。

【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)主要目的是通過(guò)多傳感器的振動(dòng)監(jiān)控來(lái)反映設(shè)備的 狀態(tài)變化，檢測(cè)是否出現(xiàn)異常或故障。一般而言，不同故障或異常狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點(diǎn)位 置傳感器的敏感度是不同的，即對(duì)同一故障或異常，網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點(diǎn)傳感器的敏感度是不 同的。傳感器網(wǎng)絡(luò)敏感因子，是指能夠確定網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)傳感器測(cè)量數(shù)據(jù)相對(duì)正常狀態(tài)的偏 離程度，即確定各傳感器對(duì)于同一故障或異常的敏感性大小，由此確定不同傳感器在網(wǎng)絡(luò) 中重要程度的指標(biāo)。通過(guò)傳感器網(wǎng)絡(luò)敏感因子可以對(duì)各傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)于同一故障或異常狀 態(tài)變化的敏感性進(jìn)行評(píng)估排序，發(fā)掘其中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，即對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)變化（以正常狀態(tài)為 基準(zhǔn)）反映最準(zhǔn)確靈敏的傳感器，由此可進(jìn)一步可計(jì)算各節(jié)點(diǎn)傳感器的權(quán)值或重要度，為 傳感器網(wǎng)絡(luò)一致性決策融合模型求解奠定基礎(chǔ)。
[0003]然而，通過(guò)文獻(xiàn)資料的查閱可知，關(guān)于機(jī)械設(shè)備傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)敏感度或重要度 評(píng)價(jià)方法以及傳感器網(wǎng)絡(luò)敏感因子的概念，目前還未見(jiàn)專門的研究報(bào)道。只在部分文獻(xiàn)中 提到了傳感器重要度評(píng)價(jià)方法，然而多數(shù)是通過(guò)專家經(jīng)驗(yàn)給定，或通過(guò)傳感器可靠性和穩(wěn) 定性來(lái)評(píng)定，或通過(guò)決策可信度和決策距離確定。但以上方法或主觀性太強(qiáng)，或只適用于基 于多傳感器的目標(biāo)識(shí)別領(lǐng)域，而并不適用于本發(fā)明的研究目的，即不能用于確定機(jī)械設(shè)備 傳感器網(wǎng)絡(luò)中各傳感器節(jié)點(diǎn)的重要度或敏感度大小。
[0004]節(jié)點(diǎn)重要度概念來(lái)源于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究中。一般復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)重要度評(píng)價(jià)指標(biāo)有 度中心性、介數(shù)中心性、接近中心性、特征向量中心性等，不同指標(biāo)從不同角度刻畫(huà)了單個(gè) 節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的重要度。而振動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)也有多個(gè)不同方面的特征指標(biāo)，例如時(shí)域指 標(biāo)、頻域指標(biāo)和時(shí)頻域指標(biāo)等。由此借鑒復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)重要度評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法，根據(jù)振動(dòng)傳 感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際情況，提出通過(guò)綜合多個(gè)敏感特征屬性得到傳感器網(wǎng)絡(luò)敏感因子。該敏感 因子必須要能靈敏準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)狀態(tài)相對(duì)于正常狀態(tài)的變化，并能衡量所有傳感器對(duì)同 一狀態(tài)反映的敏感性大小。
[0005] 兩者之間根本區(qū)別在于前者只是用于評(píng)價(jià)單個(gè)特征的可分性大小的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)中各 傳感器敏感度確定方法，
[0008] 技術(shù)方案
[0009] -種機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)中各傳感器敏感度確定方法，其特征在于步驟如 下：
[0010] 步驟1選定特征屬性集：根據(jù)采集到的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)序列x (η) = [Xl，x2，…，χη] 提取14個(gè)時(shí)域特征集和13個(gè)頻域特征集，其中：η = 1，2,…，Ν，Ν是樣本點(diǎn)數(shù)；
[0011] 所述14個(gè)時(shí)域特征集為：

【權(quán)利要求】
1. 一種機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)中各傳感器敏感度確定方法，其特征在于步驟如 下： 步驟1選定特征屬性集：根據(jù)采集到的機(jī)械振動(dòng)信號(hào)序列X(n) = [Xl，x2,...，xn]提取 14個(gè)時(shí)域特征集和13個(gè)頻域特征集，其中：n = 1，2,. . .，N，N是樣本點(diǎn)數(shù)； 所述14個(gè)時(shí)域特征集為： 均值
均方根值
N_ 方根幅值：
絕對(duì)平均值
偏斜度
峭度
峰峰值:pt7 = max (X (n)) -min (X (η)) 方差：
波形指標(biāo)
峰值指標(biāo)
脈沖指標(biāo)
裕度指標(biāo)
偏斜度指標(biāo)
峭度指標(biāo)
所述13個(gè)頻域特征集為： 均值頻率，反映頻域振動(dòng)能量的大小
標(biāo)準(zhǔn)差，表示頻譜的分散或者集中程度
表示頻譜的分散或者集中程度
表示頻譜的分散或者集中程度
頻率中心，反映主頻帶位置的變仂
表示頻譜的分散或者集中程度
均方根頻率，反映主頻帶位置的變化I
反映主頻帶位置的變化：
反映主頻帶位置的變化3
表示頻譜的分散或者集中程度：
表示頻譜的分散或者集中程度：
表示頻譜的分散或者集中程度：
表示頻譜的分散或者集中程度
其中：f(k)是振動(dòng)信號(hào)x(n)經(jīng)過(guò)FFT變換后的頻譜，k= 1，2，一，1(，1(是譜線數(shù)，4是 第k條譜線的頻率值； 步驟2、計(jì)算所選定27個(gè)特征的各特征敏感度Jf :
其中：{yj}為正常狀態(tài)樣本點(diǎn)集合，j = l，2，...n2, n2為正常樣本的個(gè)數(shù)；{\丨為故隙 或異常狀態(tài)的樣本點(diǎn)集合，i =丨，2,…ηι，ηι是故障或異常狀態(tài)樣本的個(gè)數(shù);叫和my分別為 UJ、{y」}的特征量均值，&和\分別為{?}、卜」丨的類內(nèi)離散度，、為丨與{y」}的類 間離散度。 步驟3、計(jì)算各傳感器最大敏感度特征的權(quán)重W :
*--. ' 之·. .* i 其中：r為傳感器個(gè)數(shù)；JFmaxl為各傳感器對(duì)應(yīng)的敏感度最大特征的敏感度； 步驟4、計(jì)算基于加權(quán)融合的各傳感器的敏感度f(wàn) : '
其中：JF1為根據(jù)步驟2選出的最大敏感度特征序號(hào)所對(duì)應(yīng)的各傳感器特征敏感度。
【文檔編號(hào)】G01H17/00GK104215323SQ201410392973
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】胡金海 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍空軍工程大學(xué)