[发明专利]一种滚动轴承多模态信息多级融合监测方法及系统

权利要求书

1.一种滚动轴承多模态信息多级融合监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取滚动轴承N_m种模态的信号，所述信号包括滚动轴承振动、声音、温度以及转速；

将N_m种模态信号进行预处理，分别得到声强数据、振动数据、温差数据以及转速数据，然后将声强数据、振动数据、温差数据以及转速数据按模态维度融合；融合后的数据经过第一特征提取网络提取特征，得到轴承属于每一种健康状态的概率l₁；

将N_m种模态信号分别经过短时傅里叶变换进行预处理，经过短时傅里叶变换得到的N_m个数据{TF_mi},mi＝1,…,N_m输入第二特征提取网络，在第二特征提取网络中，N_m个数据先分别经过N_m个基于Transformer结构的特征提取网络提取各自的特征，

将N_m个不同模态所代表的特征进行特征融合，融合后的特征F_ff经过融合特征提取网络提取融合特征；通过softmax分类器输出轴承属于每一种健康状况的概率l₂；

将第一特征提取网络与第二特征提取网络输出的概率l₁与l₂进行综合决策，得到最终轴承属于每一种健康状态的概率，并将概率最大的一项作为最终结果。

2.根据权利要求1所述的滚动轴承多模态信息多级融合监测方法，其特征在于，对于声音信号，每一对麦克风之间通过声压值计算两个麦克风连线方向上的声强近似值其中，I表示时域声强；p₁和p₂分别表示两个麦克风采集到的声压值；ρ表示空气密度，其值与温度有关，需要由对应位置监测到的温度信号进行确定；Δ_r表示两个麦克风的中间距离；Δ_t表示积分时间；采集多组麦克风信号，将所述麦克风信号两两进行计算，通过多通道的声压信号得到轴承圆周均匀分布的声强信号；对于温度信号，由多个均匀分布的监测位置所获取的外圈温度计算外圈平均温度，然后与内圈温度计算差值，得到内外圈温差信号；经过预处理，得到多通道信号；

将每个通道的一维时间序列拼接成一个二维数组，得到数据级融合后的数据其中，表示数据级融合后的信息，n为经信号处理后的通道数，T为信号采样点数；x_i,j表示第i个通道信号的第j个采样点。

3.根据权利要求2所述的滚动轴承多模态信息多级融合监测方法，其特征在于，采集4通道声强信号、2通道振动信号、1通道温差信号以及1通道转速信号，共8通道信号。

4.根据权利要求1所述的滚动轴承多模态信息多级融合监测方法，其特征在于，第一特征提取网络和第二特征提取网络基于Transformer架构，第一特征提取网络的计算可表示为l₁＝Net₁(X_df)，其中网络Net₁输出的属于每种健康状态的概率，Net₁由N₁层Transformer网络组成的顺序网络结构以及softmax分类器组成。