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龙图腾网获悉哈尔滨工业大学申请的专利基于双层滤波和综合健康指数的钢轨结构健康监测方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116660382B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-17发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310606990.2，技术领域涉及：G01N29/14；该发明授权基于双层滤波和综合健康指数的钢轨结构健康监测方法是由沈毅;常永祺;章欣;王艳;宋树帜设计研发完成，并于2023-05-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于双层滤波和综合健康指数的钢轨结构健康监测方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于双层滤波和综合健康指数的钢轨结构健康监测方法，所述方法包括如下步骤：步骤一：依据电磁声发射信号特有的频谱能量分布情况，对原始声发射数据集进行滤波处理，排除干扰信号；步骤二：逐个计算各组信号之间的综合相关性指标，衡量不同信号的相关程度，排除与电磁声发射信号具有相同频谱能量分布的噪声信号；步骤三：从每组电磁声发射信号提取重心频率和Escort‑Tsallis熵两种特征，并据此构建综合健康指数，实现钢轨结构健康精确监测。本发明运算速率快，监测精准，裂纹分类准确。在高铁钢轨结构健康实时监测领域，具有很高的社会意义和经济价值。

本发明授权基于双层滤波和综合健康指数的钢轨结构健康监测方法在权利要求书中公布了：1.一种基于双层滤波和综合健康指数的钢轨结构健康监测方法，其特征在于所述方法包括如下步骤： 步骤一：依据电磁声发射信号特有的频谱能量分布情况，对原始声发射数据集进行滤波处理，排除干扰信号，具体步骤如下： 步骤一一：加载一组电磁声发射信号S，利用四层小波包分解方法将S频谱划分为16个子频带： 其中，代表第i0层的第j0个节点，i0∈{1,..,4}，j0∈{0,..,15}； 步骤一二：计算S频谱的各个子频带的能量占比 其中，代表第4层第j0个节点的能量，代表第4层第j0个节点，代表的小波系数，n为电磁声发射信号的长度，代表第j0个子频带的能量占比； 步骤一三、筛选能量占比大于5％的子频带，标记符合条件的子频带编号为JS： 步骤一四：加载在钢轨疲劳断裂过程中获取的全部声发射信号N0代表钢轨疲劳断裂过程中共获取N0组声发射信号，重复步骤一一～步骤一三，得到中每个信号能量占比大于5％的子频带编号为JZ，根据已获得电磁声发射信号频谱能量分布情况判别每组信号是否属于电磁声发射信号： 如果计算结果R为1，初步判断该信号为疑似电磁声发射信号，标记获得的初始信号集为N1代表初始信号集共有N1组声发射信号，反之，则属于干扰信号，从原始信号集中排除； 步骤二：逐个计算各组信号之间的综合相关性指标，衡量不同信号的相关程度，排除与电磁声发射信号具有相同频谱能量分布的噪声信号，具体步骤如下： 步骤二一：获得初始信号集后，逐个计算中每个信号与其他信号之间的相关系数，组成相关系数矩阵 其中，代表第i1组信号s1i1和第j组信号s1j1之间的皮尔逊相关系数； 步骤二二：依据计算中各个信号综合相关性指标 步骤二三：计算得到后，可用于准确衡量初始数据集中不同信号的相关程度： 其中，表示基于的电磁声发射信号判断结果，i2∈{1,..,N1}，θ为自适应相关系数阈值；如果计算结果为1，则该信号与信号集中其他信号之间的相关系数较高，判定该信号为电磁声发射信号，反之，则该信号与信号集中其他信号为弱相关或者不相关，判定为噪声信号，从初始信号集中排除；最终在复杂噪声干扰下，获得电磁声发射信号集N2表示最终获得的电磁声发射信号集共有N2组信号； 步骤三：从每组电磁声发射信号提取重心频率和Escort-Tsallis熵两种特征，并据此构建综合健康指数，实现钢轨结构健康精确监测，具体步骤如下： 步骤三一：依据快速傅里叶变换方法，将电磁声发射信号集中每个信号从时域转换为频域，得到频率fk和频谱YFFT： 其中，fs为信号采样率，p∈{1,..,M}，M表示每组电磁声发射信号含有M个采样点，FFT·代表快速傅里叶变换运算，s2i3代表电磁声发射信号集中的第i3个信号； 步骤三二：根据获得的频率和频谱信息，计算每个电磁声发射信号的重心频率FC： 步骤三三：计算信号的Escort-Tsallis熵ETE： 其中，b是一个的正常数，q表示非广延参数，I表示可能配置的总数，pi5是相关概率； 步骤三四：逐个计算电磁声发射数据集中每组信号的FC和ETE，结果标记为和然后对二者进行归一化操作，统一量化避免幅值差距引起的误差，并依据归一化后的两种特征构建综合健康指数 其中，代表第i6个信号的综合健康指数CHI，i6∈{1,..,N2}，N·代表归一化运算，τ是一个保护阈值； 步骤三五：依据即可准确追踪钢轨疲劳裂纹扩展过程，实现钢轨结构健康实时监测，此外依据变化趋势，将钢轨疲劳裂纹扩展划分为萌发、扩展和断裂三个健康阶段。

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