Noise and Vibration Control ›› 2024, Vol. 44 ›› Issue (4): 167-173.

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Bearing Fault Diagnosis Based on Frequency Domain Feature Extraction and Combined Dual-stream CNN

  

  • Received:2022-11-09 Revised:2023-03-21 Online:2024-08-18 Published:2024-08-16

频域特征提取联合双流CNN的轴承故障诊断方法

田野1,陈姚节1, 张莉2,陈黎1   

  1. ( 1. 武汉科技大学计算机科学与技术学院,武汉430065; 2. 武汉晴川学院计算机学院,武汉430204 )

摘要: 针对传统方法提取到的轴承各类故障特征混杂,部分类别故障不易区分的问题,设计一种双流卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)的故障诊断模型。首先将振动信号转换到频域,为减少低频微弱信号的干扰,过滤频域信号,设定滤波器通带和阻带衰减值以保证信号不失真,进而确定频率带宽,在该带宽值下求得信号振幅占比最大值的范围,同时以正常信号振幅平均值作为高频信号的阈值确定频率最高值。用上述参数分别作为滤波器的参数,过滤信号得到频谱信号和构建时频图像。将提取频谱信号和时频图作为模型两个通道的输入,在卷积层和池化层后加入特征融合层,通过加权融合的方式将两个通道的特征融合,使得各类故障特征区分度显著提高。实地搭建故障平台采集数据验证,实验结果表明,该方法能提取到每类故障独有的特征,轴承故障识别准确率达到98.95 %。

关键词: 故障诊断, 特征提取, 卷积神经网络, 滤波器, 时频图, 特征融合