[发明专利]通过声源定位实现球磨机设备工作状态检测的方法

说明书

本发明公开了一种通过声源定位实现球磨机设备工作状态检测的方法，包括：利用麦克风阵列采集信号的能量信息，挑选出疑似介质球撞击衬板的信号段；采用非相干信号子空间方法对所述疑似介质球撞击衬板的信号段进行声源定位，获得相应的撞击角度信息；根据撞击角度信息与物料线的关系，检测球磨机设备的工作状态。该方法可以准确、快速检测球磨机设备工作状态，从而进行相应的转速控制。

技术领域

本发明涉及球磨机设备工作状态检测技术领域，尤其涉及一种通过声源定位实现球磨机设备工作状态检测的方法。

背景技术

在现有的球磨机设备工作环境中，为了提高生产的效率以及减少更换球磨机内壁衬板的成本，需要根据球磨机的工作状态，通过调节球磨机的转速来控制生产过程。球磨机的工作状态可以分为低速状态、正常转速状态和高速状态。目前国内球磨机的工作状态都是工人利用耳朵的监听来进行检测的，不仅消耗人力，而且不能达到全天候实时监控的效果，因此考虑使用麦克风阵列来代替人耳来完成这项工作。球磨机设备工作过程中介质球撞击衬板的位置是确定球磨机工作状态的主要依据，由于球磨机设备工作环境的噪声巨大，直接采用传统的波束形成声源定位方法无法取得好的效果。

鉴于此，有必要研究新的技术方案以检测球磨机设备工作状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过声源定位实现球磨机设备工作状态检测的方法，可以准确、快速检测球磨机设备工作状态，从而对球磨机进行相应的转速控制，使其处于正常转速状态。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种通过声源定位实现球磨机设备工作状态检测的方法，包括：

利用麦克风阵列采集信号的能量信息，挑选出疑似介质球撞击衬板的信号段；

采用非相干信号子空间方法对所述疑似介质球撞击衬板的信号段进行声源定位，获得相应的撞击角度信息；

根据撞击角度信息与物料线的关系，检测球磨机设备的工作状态。

所述利用麦克风阵列采集信号的能量信息，挑选出疑似介质球撞击衬板的信号段的步骤包括：

麦克风阵列接收的信号如下：

x_i(t)＝s(t-τ_i)+n_i(t),i＝1,2,...,M；

其中，x_i(t)为t时刻第i个麦克风通道接收到的时域信号，s(t)表示介质球撞击衬板的信号，当没有介质球撞击衬板时s(t)＝0，τ_i表示撞击信号到达第i个麦克风通道相对于到达参考麦克风通道的时延，n_i(t)表示第i个麦克风通道接收的所有噪声，M表示麦克风个数；

对于第i个麦克风通道，在球磨机设备开机后并进入稳定工作状态后，获得时间长度为T分钟的采样数据，计算采样数据的能量，作为初始能量：

其中，norm是矢量2范数，为第i个麦克风通道接收到的长度为T分钟的离散数据，x_i(k)为第i个麦克风通道接收到的第k个点的离散数据；

对于第i个麦克风通道，在球磨机设备工作后，实时获取声音数据，当累计到T分钟的数据时，作为一个数据段；计算该数据段的能量TP_i，并按下式计算其能量与初始能量P_i的比值：

RP_i＝TP_i/P_i；

对第i个麦克风通道的该数据段以帧长为Fr进行分帧，并且相邻帧之间没有重叠，得到N帧数据，接着计算第s帧数据的能量