[发明专利]一种叶片前缘腐蚀的监测方法及系统

权利要求书

1.一种叶片前缘腐蚀的监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）通过声音传感器采集叶片的扫风信号；

（2）通过条件过滤模块，以固定间隔获取满足条件的风机运行过程中的声音数据；

（3）通过数据质量处理模块对声音数据进行质量检测，筛除数据质量差的声音数据；

（4）识别叶片前缘腐蚀是否存在并评估腐蚀的严重程度，腐蚀程度超出设定的阈值时给出预警信息；

其中，步骤（3）中，对声音数据进行质量检测包括对声音样本进行训练和对测试数据进行判断两个步骤，其中对声音样本进行训练包括以下步骤：

（1.1）积累正常无噪声声音样本作为训练数据，其余无噪声样本作为验证集；

（1.2）对训练数据中的每个样本，进行变换得到谱图矩阵S；

（1.3）对谱图矩阵S进行变换得到能量谱矩阵；

（1.4）设定频率维度长度，使得时间维度长度大于频率维度长度；

（1.5）将时间维度长度降维至频率维度长度，形成方阵；

（1.6）对所有训练数据进行处理，构成训练集；

（1.7）记录训练集数据的全局均值和标准差；

（1.8）构建自编码器模型进行模型训练，以最小化归一化均方根误差为目标选择优化方式，训练完毕后保存模型；

（1.9）对验证集的数据进行特征提取和归一化处理，利用训练好的自编码器模型进行预测；

（1.10）对所有验证集数据的预测结果进行重构误差计算，得到误差阈值；

对测试数据进行判断包括以下步骤：

（2.1）对任意测试数据进行上述步骤（1.1）-（1.6）的操作；

（2.2）根据训练集的全局均值和标准差对测试数据进行归一化操作；

（2.3）输入训练好的自编码器模型进行预测，得到重构样本；

（2.4）计算与之间的重构误差，与误差阈值进行比较，判断声音信号的质量。

2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于：步骤（4）中，根据输入的叶片前缘保护方案类型选择损伤判定模块，叶片前缘保护方案包括在叶片的前缘分别设置保护膜或保护漆进行损伤监测。

3.根据权利要求2所述的监测方法，其特征在于：在叶片的前缘设置保护膜进行损伤监测的方法包括以下步骤：

（1）实时采集一段时间内风机叶片扫风的多包声音信号，对采集到的扫风信号进行短

时傅里叶变换得到频谱图；

（2）对声音信号进行变换和分割，计算该时间段内每包数据的能量互差因子值，判断能量互差因子值是否超过阈值；同时，对图像中的哨声形态进行识别；

（3）识别出频谱图中哨声的位置并对哨声轮廓对应的最大频率和最小频率进行定位；

（4）计算哨声发声位置距离轮毂中心的距离；

（5）判定风机叶片的损伤类型和损伤位置。

4.根据权利要求3所述的监测方法，其特征在于，判断能量互差因子值是否超过阈值的步骤包括：

（1）根据局部最大值查找算法对叶片扫风信号频谱图进行分割，得到每一支叶片扫风信号在频谱图上的时域分割点；

（2）基于频谱图，计算每一支叶片在不同时间间隔内的扫风能量和；

（3）以风机叶片数为扫风周期，计算每一支叶片的平均扫风能量和；

（4）对叶片扫风能量进行归一化计算，得到能量互差因子值；

（5）对每包声音信号数据，判断能量互差因子是否超过设定阈值。

5.根据权利要求3或4所述的监测方法，其特征在于，哨声识别及损伤定位包括以下步骤：

（1）将变换得到的频谱图保存为图像格式；

（2）基于图像目标检测算法对图像中的哨声形态进行识别，识别谱图中哨声的位置并对哨声轮廓对应的最大频率和最小频率进行定位；

（3）计算哨声发声位置距离轮毂中心的距离。

6.根据权利要求2所述的监测方法，其特征在于：在叶片的前缘设置保护漆进行损伤监测的方法包括训练阶段和在线运行阶段。