Data Augmentation via Randomized Wavelet Expansion and Its Application in Few-Shot Fault Diagnosis of Aviation Hydraulic Pumps

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作者
Minghang Zhao,Xuyun Fu,Yongjian Zhang,Linghui Meng,Shisheng Zhong
出处
期刊:IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:71: 1-13 被引量:23
标识
DOI:10.1109/tim.2021.3130300
摘要

In general, deep learning-based fault diagnosis methods need a large number of training samples, which are often not available in real applications. Aiming at this problem, this article develops a new data augmentation method, i.e., randomized wavelet expansion (RWE), to generate a set of synthesis samples that share similar characteristics with the original sample. The first key point is that the amplitudes of wavelet coefficients at a randomly selected frequency band are enlarged through random expansion. Another key point is that the synthesis samples are processed to have the same mean values and standard deviations as their corresponding original sample. Afterward, the synthesis samples are used as the training dataset to train a deep convolutional neural network (CNN) for implementing the few-shot fault diagnosis of aviation hydraulic pumps. Finally, the performance has been validated through a series of experiments.

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