管道声学周向模态识别方法技术

本公开提供一种管道声学周向模态识别方法

【技术实现步骤摘要】
管道声学周向模态识别方法、装置、电子设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及声学分析
，尤其涉及一种管道声学周向模态识别方法
、
装置
、
电子设备和存储介质
。

技术介绍

[0002]水泵
、
风机等典型的叶轮机械设备与管路连接在一起时，叶轮机械的动静干涉会激发管道的周向模态
。
[0003]相关技术中，可以利用周向模态分解技术研究管道的周向模态，其中，常见的周向模态分解技术可以包括：对声音传感器获得的声音信号进行傅里叶变换得到复数声压，并通过求解声压表达式组成的方程组，得到沿正向和反向传播的周向模态幅值，或者，通过求解由声压表达式组成的方程组，得到沿正向和反向传播的周向模态幅值，或者，基于压缩感知理论确定周向模态幅值
。
[0004]但是，相关技术中提供的周向模态分解技术会导致获得的周向模态幅值精准度差，且识别难度大
。

技术实现思路

[0005]本公开提供一种管道声学周向模态识别方法
、
装置
、
电子设备和存储介质，以至少解决相关技术中管道声学周向模态识别结果精准度且识别难度大的问题
。
本公开的技术方案如下：
[0006]根据本公开的第一方面，提供了一种管道声学周向模态识别方法，包括：
[0007]根据管道中叶轮机械的结构特征，确定管道声场中的截通周向模态，以及所述截通周向模态中的主模态信息；
[0008]获取在管道壁面设置的预设数量个声音传感器分别采集的声音信号的声压值，所述声音传感器的数量大于或者等于所述主模态的数量；
[0009]根据与每个所述声音传感器关联的声压值，求解声压与主模态的关系方程，得到每个所述主模态的幅值
。
[0010]根据本公开的第二方面，提供了一种管道声学周向模态识别装置，包括：
[0011]确定模块，被配置为根据管道中叶轮机械的结构特征，确定管道声场中的截通周向模态，以及所述截通周向模态中的主模态信息；
[0012]获取模块，被配置为获取在管道壁面设置的预设数量个声音传感器分别采集的声音信号的声压值，所述声音传感器的数量大于或者等于所述主模态的数量；
[0013]计算模块，被配置为根据与每个所述声音传感器关联的声压值，求解声压与主模态的关系方程，得到每个所述主模态的幅值
。
[0014]根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括：
[0015]处理器；以及
[0016]存储程序的存储器，
[0017]其中，所述程序包括指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行如第一方面所述的方法
。
[0018]根据本公开的第四方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行如第一方面所述的方法
。
[0019]本公开提供的管道声学周向模态识别方法
、
装置
、
电子设备和存储介质，在确定管道的截通周向模态中的主模态后，通过一定数量的声学传感器获取的声压值，求解声压与主模态的关系方程，得到主模态的幅值，由于声音传感器的数量大于或者等于主模态的数量，可以使声压与主模态的关系方程满足超定或者正定要求，不仅可以排除基于压缩感知理论确定周向模态的幅值过程中，求解欠定方程导致的管道声学模态分析过程复杂以及分析结果精准度低的问题，也可以解决直接周向模态分解法在高频噪声下获取的管道声学模态分析结果精准度低的问题，降低获取管道声学模态分析结果的难度，同时可以提升获取的管道声学模态分析结果的精准度
。
附图说明
[0020]在下面结合附图对于示例性实施例的描述中，本公开的更多细节
、
特征和优点被公开，在附图中：
[0021]图1示出了本公开示例性实施例的一种管道声学周向模态识别方法的流程图；
[0022]图2示出了本公开示例性实施例的一种应用本公开实施例提供的管道声学周向模态识别方法的圆管截面图；
[0023]图3示出了本公开示例性实施例的一种应用本公开实施例提供的管道声学周向模态识别方法的圆管剖面图；
[0024]图4示出了本公开示例性实施例的一种应用本公开实施例提供的管道声学周向模态识别方法的环管截面图；
[0025]图5示出了本公开示例性实施例的一种应用本公开实施例提供的管道声学周向模态识别方法的环管剖面图；
[0026]图6示出了本公开示例性实施例的一种声学传感器的数量与主模态识别结果的相对误差，以及主模态识别成功率的关系示意图；
[0027]图7示出了本公开示例性实施例的一种占优模态占优比与主模态识别结果的相对误差，以及主模态识别成功率的关系示意图；
[0028]图8示出了本公开示例性实施例的一种信噪比与主模态识别结果的相对误差以及主模态识别成功率的关系示意图；
[0029]图9示出了本公开示例性实施例的一种管道声学周向模态识别装置的功能模块示意性框图；
[0030]图
10
示出了本公开示例性实施例的一种芯片的示意性框图；
[0031]图
11
示出了能够用于实现本公开的实施例的示例性电子设备的结构框图
。
具体实施方式
[0032]下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例
。
虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这
里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开
。
应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围
。
[0033]应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和
/
或并行执行
。
此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和
/
或省略执行示出的步骤
。
本公开的范围在此方面不受限制
。
[0034]本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。
术语“基于”是“至少部分地基于”。
术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。
其他术语的相关定义将在下文描述中给出
。
需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置
、
模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置
、
模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系
。
[0035]需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种管道声学周向模态识别方法，其特征在于，包括：根据管道中叶轮机械的结构特征，确定管道声场中的截通周向模态，以及所述截通周向模态中的主模态信息；获取在管道壁面设置的预设数量个声音传感器分别采集的声音信号的声压值，所述声音传感器的数量大于或者等于所述主模态的数量；根据与每个所述声音传感器关联的声压值，求解声压与主模态的关系方程，得到每个所述主模态的幅值
。2.
如权利要求1所述的管道声学周向模态识别方法，其特征在于，所述叶轮机械的结构特征包括所述叶轮机械的转子叶片数以及静子叶片数，所述根据管道中叶轮机械的结构特征，确定管道声场中的截通周向模态，以及所述截通周向模态中的主模态信息，包括：根据所述转子叶片数
、
所述静子叶片数，以及所述转静干涉周向模态确定方程，得到管道声场中的多个周向模态；基于截通模态筛选条件，在多个周向模态中确定截通周向模态；按照预设规则在所述多个截通周向模态中确定主模态，以及所述主模态的数量，得到所述主模态信息
。3.
如权利要求1所述的管道声学周向模态识别方法，其特征在于，所述根据与每个所述声音传感器关联的声压值，求解声压与主模态的关系方程，得到每个所述主模态的幅值，包括：组合每个声音传感器分别采集的声音信号的声压值，得到声压矩阵；组合每个主模态的待确定幅值，得到待确定主模态幅值矩阵；确定主模态和声压特征矩阵，以及所述待确定主模态幅值矩阵的乘积，为所述声压矩阵，得到所述声压与主模态的关系方程；求解所述关系方程，得到每个主模态的幅值
。4.
如权利要求1所述的管道声学周向模态识别方法，其特征在于，所述方法还包括：组合所述主模态和所述截通周向模态中每个非主模态，得到多个待处理模态组；根据与每个所述声音传感器关联的声压值，求解声压与主模态的关系方程，得到每个待处理模态组中所述非主模态的幅值；针对每个所述候选模态组，若所述候选模态组中的所述非主模态的幅值大于第一阈值，且与所述候选模态组关联的残差值小于第二阈值，则确定所述候选模态组中的所述非主模...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜林，李浩博，邱祥海，王卓，王晓宇，孙晓峰，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：