TFN: An Interpretable Neural Network with Time-Frequency Transform Embedded for Intelligent Fault Diagnosis

可解释性 计算机科学 卷积神经网络 断层(地质) 预处理器 人工智能 核(代数) 图层(电子) 人工神经网络 特征提取 特征(语言学) 模式识别(心理学) 数据挖掘 机器学习 有机化学 组合数学 地震学 地质学 语言学 化学 哲学 数学
作者
Qian Chen,Xingjian Dong,Guowei Tu,Dong Wang,Baoxuan Zhao,Zhike Peng
出处
期刊:Cornell University - arXiv 被引量:1
标识
DOI:10.48550/arxiv.2209.01992
摘要

Convolutional Neural Networks (CNNs) are widely used in fault diagnosis of mechanical systems due to their powerful feature extraction and classification capabilities. However, the CNN is a typical black-box model, and the mechanism of CNN's decision-making are not clear, which limits its application in high-reliability-required fault diagnosis scenarios. To tackle this issue, we propose a novel interpretable neural network termed as Time-Frequency Network (TFN), where the physically meaningful time-frequency transform (TFT) method is embedded into the traditional convolutional layer as an adaptive preprocessing layer. This preprocessing layer named as time-frequency convolutional (TFconv) layer, is constrained by a well-designed kernel function to extract fault-related time-frequency information. It not only improves the diagnostic performance but also reveals the logical foundation of the CNN prediction in the frequency domain. Different TFT methods correspond to different kernel functions of the TFconv layer. In this study, four typical TFT methods are considered to formulate the TFNs and their effectiveness and interpretability are proved through three mechanical fault diagnosis experiments. Experimental results also show that the proposed TFconv layer can be easily generalized to other CNNs with different depths. The code of TFN is available on https://github.com/ChenQian0618/TFN.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
月晔完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
忧郁的白凝关注了科研通微信公众号
3秒前
蛋挞完成签到,获得积分10
3秒前
科目三应助yiyi采纳,获得10
5秒前
九酌应助Wei采纳,获得30
5秒前
章瑞初发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
six发布了新的文献求助10
6秒前
打打应助boshi采纳,获得100
7秒前
7秒前
7秒前
7秒前
MM发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
zhanghaoqf完成签到 ,获得积分10
9秒前
axinge完成签到,获得积分10
10秒前
夏禾绿发布了新的文献求助30
10秒前
咦呀给咦呀的求助进行了留言
11秒前
xcl发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
TX_W发布了新的文献求助30
12秒前
12秒前
12秒前
月月鸟完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
13秒前
淡定无施发布了新的文献求助10
13秒前
黄春容发布了新的文献求助10
13秒前
16秒前
17秒前
月月鸟发布了新的文献求助10
18秒前
小妞妞发布了新的文献求助10
18秒前
海绵宝宝发布了新的文献求助10
18秒前
lkx发布了新的文献求助10
18秒前
天天快乐应助TX_W采纳,获得10
19秒前
20秒前
doctorbba完成签到,获得积分10
20秒前
朴素羊完成签到 ,获得积分10
20秒前
精明寒松完成签到 ,获得积分10
22秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
CRC Handbook of Chemistry and Physics 104th edition 1000
Izeltabart tapatansine - AdisInsight 600
Introduction to Comparative Public Administration Administrative Systems and Reforms in Europe, Third Edition 3rd edition 500
Distinct Aggregation Behaviors and Rheological Responses of Two Terminally Functionalized Polyisoprenes with Different Quadruple Hydrogen Bonding Motifs 450
THE STRUCTURES OF 'SHR' AND 'YOU' IN MANDARIN CHINESE 320
中国化工新材料产业发展报告(2024年) 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3762456
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3306266
关于积分的说明 10137663
捐赠科研通 3020523
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1658939
邀请新用户注册赠送积分活动 792174
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 754881