一种异响检测方法及装置与流程

本技术涉及探测设备，具体涉及一种异响检测方法及装置。

背景技术：

1、随着人们对汽车的性能要求越来越高，汽车部件声品质问题会造成声干扰，影响车内环境，汽车部件在运行过程中若出现器件的异响，用户需要请维修人员检测排查，但仅凭维修人员的主观判断容易出现判断失误，尤其是汽车部件内部的异响，无法及时准确判断何处发生故障，维修效率极低。

2、相关技术中，吸附式异响听诊器可对车辆行驶过程中的异响问题检测，主要采用听诊器固定在结构件上探测异响，对汽车部件内部的异响探测困难，同时在车辆行驶过程中异响信号极易受其他不相关的信号干扰，干扰信号会导致故障位置的错误判断。

3、因此，有必要设计一种新的异响检测装置，以克服上述问题。

技术实现思路

1、本技术提供一种异响检测方法及装置，可以解决相关技术中在车辆行驶过程中吸附式异响听诊器探测的异响信号会受其他不相关的信号干扰，无法准确判断故障位置的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供一种异响检测方法，其包括以下步骤：

3、s1：将异响检测装置安装于汽车部件的待测位置，并使用异响检测装置检测异响发生时刻的振动信号。

4、s2：对振动信号进行分析，确定异响频率段，并对异响频率段进行降噪，根据降噪后的振动信号对待测位置进行异响分析。

5、其中，将所述异响检测装置安装于汽车部件的待测位置，并使用所述异响检测装置检测异响发生时刻的振动信号，然后对所述振动信号进行分析，确定异响频率段，缩小所述振动信号的检测范围，并对所述异响频率段进行降噪，提升所述异响频率段的信号的信噪比，降低外界噪声的干扰并提升振动信号的特征信息，根据降噪后的振动信号可对待测位置进行异响分析，所述汽车部件可以设置为减速箱或者其他部件。

6、结合第一方面，在一种实施方式中，所述对振动信号进行分析，确定异响频率段包括：

7、s201：对振动信号进行傅里叶变换，确定异响频率段。

8、其中，通过傅里叶变换可将时间信号函数在一组特定的基函数上进行投影，得到所述时间信号函数在各个频率上的分量，以确定所述振动信号的异响频率段，缩小所述振动信号的检测范围。

9、结合第一方面，在一种实施方式中，所述对异响频率段进行降噪包括：

10、s202：对振动信号进行小波包分解，挑选包含异响频率段的小波包。

11、s203：对小波包进行信号重构，构建第一信号s1。

12、其中，小波包分解能将所述振动信号的低频分量和高频分量分解，提高所述振动信号的时频分辨率，所述振动信号的范围可以设置为0～3000hz，经小波包分解所述振动信号可以分为六段，第一段为0～500hz，第二段为500～1000hz，第三段为1000～1500hz，第四段为1500～2000hz，第五段为2000～2500hz，第六段为2500～3000hz，挑选包含异响频率段的小波包，即第一段，小波包分解降噪为第一步降噪，示范性地，所述振动信号可以分解为三层，每层的节点数可以设置为2n(n＝1，2，3)，所述振动信号s和低频信号a以及高频信号d的分解关系满足以下关系：

13、s＝a1+d1＝aa2+da2+ad2+dd2

14、＝aaa3+daa3+ada3+dda3+aad3+dad3+add3+ddd3 (1)。结合第一方面，在一种实施方式中，所述对异响频率段进行降噪，还包括：

15、s204：对第一信号s1进行完全自适应噪声集合经验模态分解，得到多个固有模态函数imf，求解每个固有模态函数imf与第一信号s1的相关系数，挑选相关系数大于设定系数值的几组固有模态函数imf信号重构得到第二信号s2。

16、其中，完全自适应噪声集合经验模态分解(ceemdan)降噪为第二步降噪，ceemdan包括以下步骤：

17、第一步：将添加了高斯白噪声的原始信号进行分解，获得所有分解得到的一阶imf分量的均值imf1：

18、

19、其中，imf1为一阶imf分量的均值，x(t)为原始信号，ej为算子，wi为n(0，1)分布的高斯白噪声，εk为噪声幅值，

20、第二步：根据原始信号和一阶imf分量的均值获得一阶残差，一阶残差r1(t)满足以下关系式：

21、r1(t)＝x(t)-imf1   (3)，

22、第三步：根据一阶残差和分解信号获得二阶imf分量的均值，二阶imf分量的均值imf2满足以下关系式：

23、

24、其中，imf2为二阶imf分量的均值，r1(t)+ε1e1(wi)为分解信号，

25、第四步：重复以上步骤k次获得k阶残差，k阶残差rk(t)满足以下关系式：

26、rk(t)＝rk-1(t)-imfk   (5)，

27、第五步：根据分解信号和k阶残差代入公式(2)获得k+1阶imf分量的均值，k+1阶imf分量的均值imfk+1满足以下关系式：

28、

29、其中，rk(t)+εkek(wi)为分解信号。

30、第六步：当残差的分量小于两个时结束分解，获得原始信号的表达式：

31、

32、其中，k为imf总个数，ceemdan在每一阶imf提取过程中加入一个与当前imf相关的自适应噪声，自适应噪声通过计算一阶imf的残差和当前噪声的加权获得，随着imf逐渐提取，噪声的影响逐渐减小，可以挑选相关系数大于0.5的几组固有模态函数imf信号重构得到第二信号s2，得到降低干扰信号影响的振动信号。

33、结合第一方面，在一种实施方式中，所述对异响频率段进行降噪，还包括：

34、s205：将第二信号s2构建成汉克尔矩阵a。

35、其中，本实施例中，奇异值分解(svd)降噪为第三步降噪，示范性地，若矩阵a满足a∈rmxn，则a＝usvt(8)，其中正交矩阵u和正交矩阵v满足u∈rmxn，且v∈rmxn，离散信号x(i)(i＝1,2,…,n)，其中n为采样点个数，将第二信号s2构建成汉克尔矩阵a：

36、

37、汉克尔矩阵a可进行奇异值分解，挑选出含有明显故障特征的奇异值，并去掉相关性不大的奇异值重构矩阵，即可达到降低噪声信号干扰的效果。

38、s206：求解汉克尔矩阵a的奇异值，并计算奇异值差值，挑选奇异值差值大于设定差值的信号构建得到第三信号s3。

39、其中，汉克尔矩阵表示为hankel矩阵，hankel矩阵a中的序列s满足s＝(diag(σ1,σ2,…,σi),0),其中σi为奇异值，奇异值由大到小排列，当相邻两个奇异值的差值大于20时，经奇异值分解的异响频率段的信号会出现峰值突变，突变点包含重要的信息，挑选奇异值差值大于设定值的信号构建得到第三信号s3，得到消除干扰信号的振动信号。

40、第二方面，本技术实施例提供了一种异响检测装置，其包括：探测头连接线和转换控制器，所述探测头连接线的一端设有振动放大器，所述振动放大器固设有第一电磁铁；所述转换控制器连接所述探测头连接线，所述转换控制器用于对振动信号进行分析，确定异响频率段，并对异响频率段进行降噪。

41、其中，所述振动放大器用于接收振动信号并将振动信号放大，减少环境中的干扰信号的影响，方便检测人员快速找到异响位置，所述振动放大器连接有基座，所述基座安装于所述探测头连接线的一端，所述基座的直径可以设置为2～4㎜，相对吸附式异响听诊器的探头直径10～30㎜较小，使所述异响检测装置能对汽车部件内部进行探测，所述振动放大器设置所述第一电磁铁，所述第一电磁铁用于吸附于汽车部件的待测位置，所述探测头连接线间隔设有多个第二电磁铁，多个所述第二电磁铁用于将所述探测头连接线分段吸附于汽车部件，便于检测人员操作，所述转换控制器用于接收电压信号，并将所述电压信号转换成声音信号，所述转换控制器内部含有相关预设算法，所述转换控制器还用于对所述振动信号进行分析，确定异响频率段，并对所述异响频率段进行降噪，所述转换控制器连接有耳机，检测人员可通过所述耳机听取所述振动信号。

42、结合第二方面，在一种实施方式中，所述探测头连接线内设有多根钨丝，每根所述钨丝连接有第一电机，所述第一电机配置为驱动所述钨丝伸缩。

43、其中，多根所述钨丝可以设置为四根所述钨丝，所述第一电机可以设置为步进电机，每根所述钨丝通过所述第一电机驱动伸缩并调整长度，可在所述探测头连接线的同一位置设置并排的四个第一电机，四个所述第一电机通过调整四根所述钨丝的长度达到调整所述振动放大器的转向，同一位置的四个所述第一电机形成四电机，所述探测头连接线沿其长度方向可均布多个所述四电机，所述四电机可以安装于所述第二电磁铁的一侧，多个所述四电机配合可以调整所述探测头连接线的线型，使所述探测头连接线适配汽车部件的内部结构，从而实现所述异响检测装置的大范围角度调整，方便检测人员根据汽车部件的内部形貌调整所述异响检测装置的固定位置。

44、结合第二方面，在一种实施方式中，所述探测头连接线还连接有控制平板，所述控制平板与所述转换控制器和所述第一电机电连接。

45、其中，所述控制平板用于控制所述第一电机，以调整所述异响检测装置的角度，所述控制平板还用于显示所述转换控制器的计算结果或者检测位置的图像，方便检测人员根据处理后的所述振动信号准确判断故障位置。

46、结合第二方面，在一种实施方式中，所述振动放大器还安装有摄像头和探照灯，所述摄像头和所述探照灯均与所述控制平板电连接。

47、其中，所述振动放大器连接所述摄像头，所述摄像头用于观察隐蔽位置的结构，所述振动放大器的两侧设置所述探照灯，所述探照灯用于照亮观测区域，利用所述摄像头和所述探照灯配合可有效观察汽车部件内部形貌，并对隐蔽位置的异响进行探测，所述摄像头和所述探照灯均通过所述控制平板控制开关。

48、结合第二方面，在一种实施方式中，所述探测头连接线远离所述振动放大器的一端连接有第二电机，所述第二电机配置为驱动所述探测头连接线伸缩。

49、其中，所述第二电机可以设置为旋转电机，所述第二电机安装于封装箱内，所述探测头连接线的一端固设于所述封装箱内，所述第二电机连接有转动轴，所述转动轴缠绕所述探测头连接线，当隐蔽位置较深时，可开启所述第二电机驱动所述转动轴旋转，将缠绕于所述转动轴的探测头连接线旋出所述封装箱，使所述探测头连接线伸长，从而实现所述异响检测装置的长度调整。

50、本技术实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：

51、通过将异响检测装置安装于汽车部件的待测位置，并使用异响检测装置检测异响发生时刻的振动信号，然后对振动信号进行分析，确定异响频率段，缩小振动信号的检测范围，并对异响频率段进行降噪，提升异响频率段的信号的信噪比，降低外界噪声的干扰并提升振动信号的特征信息，根据降噪后的振动信号可对待测位置进行异响分析，解决了相关技术中在车辆行驶过程中吸附式异响听诊器探测的异响信号会受其他不相关的信号干扰，无法准确判断故障位置的技术问题。