Page 93 - 无损检测2024年第四期

魏 莱,等:
基于 MFCC 的碳纤维复合缠绕气瓶损伤声发射信号分析

维向量。由于高位的系数代表信号的精细细节, 对 1.2 方法的可行性验证
于信号识别来说贡献较小, 因此一般选取第一组梅 设计简单试验探讨梅尔频率倒谱系数表征不同
尔倒谱系数作为特征参数。其计算公式为 类型声发射信号的可行性。在试验过程中, 分别采
M- 1
nπ
1 集 3 类信号, 即铁板上断铅、 砂纸摩擦铁板和砂纸磨
= s ( m ) cos m + ,
C ( n ) a n ∑ M 2

m=0 擦铁板的同时断铅。
n= 0 , 1 , 2 ,…, P -1 ( 5 ) 绘制由声发射系统采集到的断铅、 摩擦和断铅
式中: C ( n ) 为梅尔倒谱系数的第 n 个系数; P 为梅
摩擦融合 3 种信号的时域波形, 并利用傅里叶变换
为正交系数, 用式( 6 ) 表示。
尔倒谱系数的数量; a n
将时域波形转化为频谱波形。断铅、 摩擦和融合信
1 / P , n= 0 号的时域和频域波形如图 1 , 2 所示。
a n = ( 6 )
2 / P , n ≠0

图 1 断铅、 摩擦和融合信号的时域波形( 铁板上试验)

图 2 断铅、 摩擦和融合信号的频域波形( 铁板上试验)
由图 1 可以看出, 断铅信号在时域上分布集中 220~250kHz , 明显低于相同频 段 的 摩 擦 信 号, 这

且频率较高, 时间分布较短, 可以很好地与另外两种 主要是因为融合信号中存在断铅信号。
信号区别开来。由图 2 可以看出, 断铅信号的频率 对这3种信号进行 MFCC 提取, 每种信号选取3

主要分布在 90~130kHz与220~240kHz , 摩擦信 个样本处理。断铅、 摩擦和融合信号的 MFCC 参数
号与融合信号的频谱较为相近且有别于断铅信号, 图如图 3 所示, 可以发现断铅和摩擦信号参数值的
频率 分 布 相 对 均 匀, 但 融 合 信 号 的 频 段 分 布 在 变化趋势近似, 且两种信号有明显差异而容易区分,

图 3 断铅、 摩擦和融合信号的 MFCC 参数图( 铁板上试验)

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2024 年 第 46 卷 第 4 期
无损检测