[发明专利]一种基于声音信号的故障诊断方法及其设备

权利要求书

1.一种基于声音信号的故障诊断方法，其特征在于所述的方法如下：

通过声音采集设备持续获取被检测设备周围的声音信息并存储于存储器中，并将每后一采样周期的声音信息与前一采样周期的声音信息进行比较，以判断被检测设备是否发生故障；

将一正常情况下的声音信息的幅值作为基准幅值，将测得的采样周期的所有不同频率的声音信息的幅值分别除以基准幅值后生成频谱图并存储于存储器中，频谱图的横轴表征频率，纵轴表征采样周期中的声音信息的幅值与基准幅值的比值；

将所测得的采样周期的声音信息的频率与被检测设备的各组件的运动频率相比较，频率相同的组件即为故障组件；

所述的方法还结合声源定位的方法确定被检测设备中故障组件的位置，所述的声源定位方法包括如下步骤：

步骤a.建立声波的入射角和声源与鱼眼镜头之间的距离，与声源距离差之间的对应关系，具体包括：

所述的声音采集设备包括一个鱼眼镜头和至少两个麦克风，以两个麦克风构成一对麦克风组，且任意两对麦克风组包含的两个麦克风不完全相同，计算不同的声波的入射角和声源与鱼眼镜头之间的距离所对应的每对麦克风组的声源距离差，所述的声源距离差是指声源与每对麦克风组中每个麦克风之间的距离的差的绝对值；

步骤b.通过所述的对应关系实现对声源的定位，并通过鱼眼镜头进行成像显示，具体包括：

通过测得的麦克风组的声源距离差，得到麦克风组的声源距离差所对应的声波的入射角及声源与鱼眼镜头之间的距离，并在鱼眼镜头的成像画面中显示对声源的定位位置；

其中，鱼眼镜头拍摄的角度范围是一个圆，以水平和竖直方向入射夹角所形成的弧线列出圆的坐标方程，其中两组坐标方程的夹角即是目标声源在鱼眼镜头成像中的位置；声源入射的水平角度为α的弧与声源入射的垂直角度为β的弧相交的点，即声源入射角度在鱼眼镜头上投影的点，将声源入射角度在鱼眼镜头上投影的点的集合生成云图，以直观展示声源的位置和声场的情况。

2.如权利要求1所述的一种基于声音信号的故障诊断方法，其特征在于若所测得的采样周期的声音信息的幅值大于或小于前一采样周期的声音信息的幅值且超过设定的区间范围，则认为被检测设备发生故障。

3.如权利要求1所述的一种基于声音信号的故障诊断方法，其特征在于所述的方法具体包括：设置至少三个麦克风，从而获得至少一条声波的入射直线或者至少两个不相平行且重合的声波入射面，以两个麦克风构成一对麦克风组，且任意两对麦克风组包含的两个麦克风不完全相同，计算至少两对麦克风组的声源距离差，并通过任意一对麦克风组的声源距离差求得声波相对于所述的麦克风组的声波入射面，任意两对麦克风组的声波入射面的交线即为一条声波入射直线，所述的声源距离差是指声源与每对麦克风组中的两个麦克风之间的距离的差的绝对值，通过至少一条声波的入射直线，求得所述的声波的入射直线在任意的两个不相平行且重合的平面上相对于鱼眼镜头的入射角，或者通过至少两个声波的入射面，求得声波在两个不相平行且重合的平面上相对于鱼眼镜头的入射角，从而在鱼眼镜头的成像画面中显示对声源的定位位置。

4.如权利要求1所述的一种基于声音信号的故障诊断方法，其特征在于设置至少四个麦克风，从而获得至少两条声波的入射直线，任意两条声波的入射直线的交点即为声源所在的位置，从而能在鱼眼镜头的成像画面中显示对声源的定位位置，通过至少一条声波的入射直线，得到所述的声波的入射直线在任意的两个平面上相对于鱼眼镜头的入射角，从而得到声源在鱼眼镜头的成像画面中的位置；通过至少两条声波的入射直线所得到的声源所在的位置，求得声源距离鱼眼相机的距离，从而能根据声源距离鱼眼相机的距离在鱼眼镜头的成像画面中通过不同大小的标识显示对声源的定位位置。

5.一种用于如权利要求1所述的基于声音信号的故障诊断方法的设备，其特征在于包括用于持续获取被检测设备周围的声音信息的声音采集设备、用于存储声音信息的存储器、用于将每后一采样周期的声音信息与前一采样周期的声音信息进行比较以判断被检测设备是否发生故障并进行声源定位处理的处理器、以及用于显示声源定位结果的显示设备，所述的声音采集设备包括固定设置的一个用于获取成像画面的鱼眼镜头及固定设置的至少两个用于采集声波数据的麦克风组。