声学技术2024,Vol.43Issue(1) :135-141.DOI:10.16300/j.cnki.1000-3630.2024.01.018

基于声音特征的隧道衬砌空洞识别方法研究

Research on tunnel lining cavity recognition method based on acoustic characteristics

代晓景 暴学志 柴雪松 周城光 阎兆立
声学技术2024,Vol.43Issue(1) :135-141.DOI:10.16300/j.cnki.1000-3630.2024.01.018

基于声音特征的隧道衬砌空洞识别方法研究

Research on tunnel lining cavity recognition method based on acoustic characteristics

代晓景 1暴学志 1柴雪松 1周城光 2阎兆立3
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作者信息

  • 1. 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所,北京 100081
  • 2. 中国科学院声学研究所噪声与振动重点实验室,北京 100190
  • 3. 中国科学院声学研究所噪声与振动重点实验室,北京 100190;中国科学院大学,北京 100049
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摘要

目前隧道衬砌空洞检测以人工敲击判断为主,检测过程中由于受到检测人员水平、注意力等主观因素影响,检测结果存在较大不确定性,因此有必要研制一种智能化的检测装置实现空洞自动识别.文章开展了衬砌空洞敲击回声智能识别算法研究,通过提取隧道衬砌冲击回波的梅尔倒谱系数(Mel Frequency Cepstral Coefficient,MFCC)作为特征,针对敲击回声脉冲信号长度不一的特点,提出了变帧长MFCC优化算法,并面向小样本条件,建立了支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的识别模型.试验结果表明,该模型对衬砌空洞识别准确率可达89.9%.

Abstract

At present,the detection of tunnel lining cavities is mainly based on manual knocking judgment.The detection process is affected by the professional level,attention and other factors of the testing personnel,which brings more uncertainty to the detection results.Therefore it is necessary to develop an intelligent detection device.In this paper,the intelligent recognition algorithm of the echo of knocking lining cavity is studied.The Mel cepstrum coefficient(MFCC)of the acoustic signal is extracted as the feature.A MFCC optimization algorithm is proposed in view of the different length of echo pulse signals,and the recognition model based on the support vector machine(SVM)is built under the condition of small dataset.The test results show that the accuracy rate of the lining cavity identification of this model can reach 89.9%.

关键词

隧道衬砌空洞/声学信号处理/梅尔倒谱系数(MFCC)/支持向量机(SVM)

Key words

tunnel lining cavity/acoustic signal processing/Mel cepstrum coefficient(MFCC)/support vector machine(SVM)

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基金项目

国铁集团科技研究开发计划(K2020G016)

出版年

2024
声学技术
中科院声学所东海研究站,同济大学声学所,上海市声学学会,上海船舶电子设备研究所

声学技术

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:0.415
ISSN:1000-3630
参考文献量19
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