[发明专利]基于频谱压缩的磁声发射信号特征提取方法

权利要求书

1.基于频谱压缩的磁声发射信号特征提取方法，首先经过时频变换，然后应用频谱压缩对变换后的频域信号中各阶谐波频率相乘，放大周期性成分，增强冲击特征，提取频谱压缩后的低周疲劳磁声发射信号的能量值，其特征在于，具体步骤如下：

1)利用时频变换方法，对原始磁声发射信号进行变换，将信号从时域分析转变为频域分析；对于磁声发射信号x(t)，采用短时傅里叶变换进行时频变换，其数学定义如公式(1)所示：

式中：x(n)为在时间n输入的磁声发射信号，ω(n)为长度为m的窗函数，X_m(ω)在时间mR时窗函数里信号的离散时间傅里叶变换，R为滑动窗的大小；

上述离散时间傅里叶变换，其数学公式如下所示：

其中：x(n)为在采样数n处的信号幅度；的定义如下：

实现时,短时傅里叶变换被计算为一系列加窗数据帧的快速傅里叶变换，其中窗口随时间“滑动”或“跳跃”；

2)对经过时频变换后的信号应用频谱压缩，将多个能量累积起来，通过分析累积的能量值的变化来反映不同疲劳状态，即应力拉伸循环周次下的磁声发射信号特征；对于经过短时傅里叶变换后，频谱表示为频谱压缩法的目标是通过压缩频率，将多个谐波的能量累积起来，然后通过寻找多个谐波谱乘积的最大值确定基频频率，其公式如下所示：

其中：R表示参与计算的谐波个数，取R＝3～5，频率w_t表示基频出现的范围，通过搜索基频范围内的P(e^jw)最大值，得到基频P，最后计算能量特征参数：

3)分析对比不同疲劳状态下有无经过频谱压缩的磁声发射信号能量的变化特征，从而取得其能量变化特征对早期疲劳微观组织结构状态和应力状态分析结果；

所述频谱压缩是将磁声发射信号的多个谐波的能量累积起来，然后通过寻找多个谐波谱乘积的最大值确定磁声发射的基频频率，并对比提取的能量值特征参数，随着循环周次的增大，磁声发射信号的能量特征参数是下降的，通过频谱压缩，得到不同周次下的磁声发射信号的基频频率，而且提取的磁声发射信号的能量特征参数对于材料的微观组织变化更加的敏感。