金属矿山 ›› 2025, Vol. 54 ›› Issue (12): 175-182.
林阳辉1 陈孝鑫2 周子豪2 古莹奎2
LIN Yanghui1 CHEN Xiaoxin2 ZHOU Zihao2 GU Yingkui2
摘要: 在低速、重载等低频状态监测工况下,传统的振动信号由于能量微弱、易受机械共振及背景噪声干扰, 难以有效捕捉早期的微损伤特征。针对现有智能诊断模型结构复杂、参数量大、计算成本高等问题,提出了一种基于 声发射信号与空间分组增强—深度卷积神经网络(Spatial Group-wise Enhance - Deep Convolutional Neural Network, SGE-DCNN)的自特征融合故障诊断模型。利用格拉姆角场(Gramian Angular Field,GAF)将一维非平稳声发射信号转 换为二维角度关系图像,将时序信号的动态特征与全局相关性编码为高维视觉模式,为后续深度特征提取构建了富 含故障信息的图像数据集;再在深度卷积神经网络(DCNN)中引入轻量化的空间分组增强(SGE)注意力模块,通过分 组增强机制在空间与通道双维度上自适应地强化关键故障特征,并抑制无关噪声干扰,实现了无需人工干预的深层 特征自动提取与融合。试验结果表明:① 所提方法在包含外圈点蚀、内圈裂纹等多种故障模式的测试集上,平均识别 准确率达到了96.54%;在强噪声环境下(信噪比低至2.5 dB),模型仍能保持较高的识别精度,展现出较强的鲁棒性。 ② 由于SGE模块的轻量化设计,模型在保持高精度的同时,其训练耗时与基准DCNN模型相当,证明了其在诊断精度 与计算效率间的良好平衡。所提方法为解决轴承早期故障诊断中信号提取难与模型部署难的问题,提供了一种行之 有效的技术途径。
中图分类号: