【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于故障诊断，尤其涉及一种基于声学特征的产品质量评估与故障检测方法。
技术介绍
1、当前，故障诊断技术普遍依赖于振动分析或音频分析等手段。振动分析虽有效，但因其需要直接接触设备表面，故在高温、高腐蚀等恶劣环境下应用受限。相比之下，音频分析虽然避免了直接接触的局限，但其实现方式常依赖于复杂的试验布局，要求预先知晓设备转速并据此分析特定频段对应的零部件状态，这一流程不仅成本高昂、操作繁琐，而且极易受到环境噪音的干扰，导致诊断结果的不准确性。
2、生产环境中的设备在长时间运行过程中，不可避免地会面临零件老化、磨损等问题，从而引发难以预测的故障。这些故障一旦突发，若厂家响应不及时，极易导致生产线中断，造成巨大的经济损失。鉴于传统故障诊断方法在面对复杂多变的生产环境时显得力不从心，迫切需要一种更加灵活、高效的故障预警机制，以实现对生产设备潜在故障的提前发现与快速响应，从而提升维修效率，保障生产连续性。
技术实现思路
1、专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种基于声学特征的产品质量评估与故障检测方法，以更加灵活、高效的故障预警机制，实现对生产设备状态的监测与潜在故障的预警和诊断，以解决现有技术中的局限性，如安装环境限制、布置成本高和操作繁琐等问题。
2、技术方案：本专利技术的一种基于声学特征的产品质量评估与故障检测方法，包括如下步骤：
3、s1：装置固定和参数设置步骤，其中所述装置具有一个或多个声学传感器，用于固定在被测设备的表面，并通过无线通
4、s2：声音文件采集步骤，通过外部信号触发或定时自动触发的方式，所述装置自动采集被测设备在运行过程中产生的声音文件，并将这些声音文件实时或定时地发送至本地服务器进行分析；
5、s3：音频信号处理步骤，在本地服务器上对接收到的原始音频信号进行时域分析，利用幅值包络线技术识别每个循环点，并确定音频信号的每个循环的起点和终点；
6、s4：音频评分步骤，依照心理声学评价体系，对预处理后的单个循环声音进行逐一打分，评分过程考虑声音的心理声学参数，并根据预设的评分模型输出该设备的音频总分，作为产品质量评估的依据；
7、s5：故障特征识别步骤，逐一对比预处理后的单个循环声音，利用傅里叶变换技术生成频谱图，在频谱图中寻找循环中出现的冲击特征或其他异常频率分布，以识别可能的故障信号；
8、s6：检测报告生成与预警步骤，将步骤s4和s5的结果与本地服务器上存储的模板结果进行对比分析，自动生成包含设备音频质量评分、故障特征描述及位置等信息的详细检测报告；当检测结果未超过设定阈值时，装置表面绿灯常亮；一旦检测结果超过设定的阈值，通过无线通信模块向装置发送指令，触发装置表面的红灯亮起，实现故障的提前预警。
9、进一步的，步骤s1中，所述装置包括：
10、无线通信模块，用于与本地服务器进行数据传输；
11、数据处理单元，用于执行音频信号的预处理、时域分析、心理声学评分及频谱分析等计算任务；
12、报警装置，如红灯或其他形式的视觉或听觉报警器，用于在检测到异常时发出预警信号；
13、用户交互界面，可选地提供用于设置参数、查看检测报告及接收预警信息的接口。
14、进一步的，所述装置能够适应不同的安装面状态，能够根据预设的规律自动采集产品运行时产生的声音，并通过无线传输方式将数据发送至本地服务器进行分析，巡检人员不仅可通过装置上的信号灯直观地判断是否存在异常情况，还可通过联网设备、usb存储设备或其他数据传输方式查看详细的分析报告。
15、进一步的，步骤s3中，所述利用幅值包络线技术识别每个循环点的过程包括：通过提取音频信号的绝对值，得到一个表示信号强度变化的曲线；接着，基于滤波处理来平滑该信号，以获得更为清晰的包络曲线；最后，通过预设的幅值差值阈值，识别出波峰和波谷，从而确定音频信号的每个循环的起点和终点。
16、进一步的，步骤s4中，所述声音的心理声学参数包括声音的音调、响度和尖锐度。
17、进一步的，步骤s4中，所述通过傅里叶变换技术将音频信号分解为不同频率的正弦波和余弦波，构建频谱图。分析频谱图，搜寻瞬时跨频段特征，判断循环中是否存在冲击音。同时，将频段特征曲线与历史模型对比，识别特定频段的异常波纹，从而检测设备故障。这种方法能够实时监测设备状态，提高检测灵敏度和准确性。
18、进一步的，所述模型允许客户根据不同产品类别和检测需求调整模型参数，以提高评分的准确性和针对性。
19、优选地，所述固定方式包括可以根据实际被测产品表面状态选择液态胶、固态胶或螺栓等固定方式，以确保传感器的稳定性。
20、优选地，所述外部信号触发可通过实际工况设置信号触发的时机，确保采集到的声音更符合真实情况而不影响设备正常运行。
21、优选地，所述音频信号处理可通过基于特定的滤波算法降低环境的影响，对于周期性运动的产品，通过幅值包络线技术识别出循环点，为后续判断提供依据。
22、优选地，所述音频评分可基于常规心理声学参数和冲击音计算的评估方法，且可以根据实际产品进行调整，以提高得分的合理性。
23、优选地，所述故障特征识别包括对比历史数据和基于s3的循环分段进行对比，根据差异点判断该音是否为故障，确保识别的准确性。
24、优选地，所述预警功能包括设备表面的号灯提示以及通过交互式界面显示出现异常的时间和历史变化记录，以增强用户体验。
25、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：通过包络分析精确识别循环段并筛选出相同循环的相同特征，有效避免环境杂音对分析结果的影响；利用特征频段波纹分析定位故障发生位置，提高了故障检测的精确度；客户可以通过积累特征库，提高诊断效率，减少对人工经验的依赖，实现故障诊断的自动化和智能化。此外，本专利技术可根据被测产品表面状态确定固定位置和方式，直接通过录音文件进行评分，不需预设被测产品的相关运动指标，且基于心理学评价参数得到的得分可根据实际产品调整评价系数，除了能够诊断故障外，还能评估产品声音品质。最后，通过设备表面指示灯直观判断设备的故障状态，并通过观察识别故障，提供了一种直观、高效的故障检测手段。
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1.一种基于声学特征的产品质量评估与故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于声学特征的产品质量评估与故障检测方法，其特征在于，步骤S1中，所述装置包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于声学特征的产品质量评估与故障检测方法，其特征在于，所述装置能够适应不同的安装面状态，能够根据预设的规律自动采集产品运行时产生的声音，并通过无线传输方式将数据发送至本地服务器进行分析，巡检人员不仅可通过装置上的信号灯直观地判断是否存在异常情况，还可通过联网设备、USB存储设备或其他数据传输方式查看详细的分析报告。
4.根据权利要求1所述的一种基于声学特征的产品质量评估与故障检测方法，其特征在于，步骤S3中，所述利用幅值包络线技术识别每个循环点的过程包括：通过提取音频信号的绝对值，得到一个表示信号强度变化的曲线；接着，基于滤波处理来平滑该信号，以获得更为清晰的包络曲线；最后，通过预设的幅值差值阈值，识别出波峰和波谷，从而确定音频信号的每个循环的起点和终点。
5.根据权利要求1所述的一种基于声学特征的产品质量评估与故障检测
6.根据权利要求1所述的一种基于声学特征的产品质量评估与故障检测方法，其特征在于，步骤S4中，所述利用傅里叶变换技术生成频谱图，在频谱图中寻找循环中出现的冲击特征或其他异常频率分布具体为：将音频信号分解为不同频率的正弦波和余弦波，构建频谱图，分析频谱图，搜寻瞬时跨频段特征，判断循环中是否存在冲击音；同时，将频段特征曲线与历史模型对比，识别特定频段的异常波纹，从而检测设备故障。
7.根据权利要求1所述的一种基于声学特征的产品质量评估与故障检测方法，其特征在于，所述模型允许客户根据不同产品类别和检测需求调整模型参数，以提高评分的准确性和针对性。
8.根据权利要求1所述的一种基于声学特征的产品质量评估与故障检测方法，其特征在于，所述装置固定的方式可根据实际被测产品表面状态选择液态胶、固态胶或螺栓等固定方式。
...【技术特征摘要】
1.一种基于声学特征的产品质量评估与故障检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于声学特征的产品质量评估与故障检测方法，其特征在于，步骤s1中，所述装置包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于声学特征的产品质量评估与故障检测方法，其特征在于，所述装置能够适应不同的安装面状态，能够根据预设的规律自动采集产品运行时产生的声音，并通过无线传输方式将数据发送至本地服务器进行分析，巡检人员不仅可通过装置上的信号灯直观地判断是否存在异常情况，还可通过联网设备、usb存储设备或其他数据传输方式查看详细的分析报告。
4.根据权利要求1所述的一种基于声学特征的产品质量评估与故障检测方法，其特征在于，步骤s3中，所述利用幅值包络线技术识别每个循环点的过程包括：通过提取音频信号的绝对值，得到一个表示信号强度变化的曲线；接着，基于滤波处理来平滑该信号，以获得更为清晰的包络曲线；最后，通过预设的幅值差值阈值，识别出波峰和波谷，从而确定音频信号的每个循环的起点和终...
【专利技术属性】
技术研发人员：芮平，何杏兴，李松领，漆震，黄光远，张杰，
申请(专利权)人：南京熊猫电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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