管道缺陷超声导波监测信号匹配追踪去噪

采用超声导波进行管道缺陷监测过程中混入干扰噪声严重影响缺陷反射回波的提取和识别,本文提出了一种新的管道缺陷超声导波监测信号匹配追踪去噪方法。将Hanning窗调制的正弦波激励信号经过时间平移和幅值调制作为基本原子形成自定义过完备波形字典,对管道缺陷超声导波监测信号进行匹配追踪稀疏分解,提取其中有效成分进行信号重构,经多次迭代实现信号去噪。对有限元数值模拟和实际管道缺陷监测信号分别采用传统小波阈值和本文提出的匹配追踪法进行去噪处理,结果表明,当信噪比较低时匹配追踪法明显优于小波阈值法,即使在干扰噪声完全淹没缺陷反射回波的场合,仍然可以提取出清晰干净的缺陷反射回波信号,为正确分析和评估现役管道安全运行状况提供了一条新的途径。     

一种基于ICA的机械缺陷超声信号提取方法

针对强噪声背景下缺陷超声回波信号检测的问题,利用了基于独立分量分析的方法进行缺陷信号的提取。该方法首先对观测信号进行JADE分解,得出多导独立分量,再根据赫斯特指数,分离缺陷信号和噪声信号。通过对仿真和实测缺陷超声信号的去噪实验研究,结果表明,与小波去噪方法相比,ICA去噪方法能够得到很好的信噪比,有利于强噪声背景下缺陷的去噪处理及微弱信号的提取。     

基于小波理论谐波减速器振动信号的降噪研究

为满足频率高时窗口窄、频率低时窗口宽的要求,应用小波分析理论对XB-80-134H型谐波减速器的振动信号进行了分析,利用Daubechies小波对振动信号进行小波分解,并结合阈值去噪方法对信号作了消噪处理,即针对振动信号分解的各层小波系数设定相应的阈值,对于小于该阈值的小波系数认为是噪声并置为零,将剩余的小波系数重构,得到消噪后的振动信号.与传统的傅里叶降噪方法比较结果表明,小波降噪远优于傅里傅里叶降噪方法,小波降噪后的信噪比提高了6dB,而傅里叶降噪只提高了1 dB.     

活塞杆摩擦焊接头的超声检测及缺陷二维重构

针对活塞杆摩擦焊接头的未熔合缺陷,采用超声无损检测方法对部件接头进行检测并提取了含噪声的超声回波信号,利用小波降噪法对含噪声缺陷信号进行了降噪处理,通过多位置、多点检测的方法对未熔合缺陷进行了二维轮廓重构.结果表明:1) 通过优化小波阈值降噪算法的参数提高了回波信号的信噪比,可以提升检测的有效性与准确性;能实现对缺陷信号的降噪并保证信号的完整性;2) 对检测数据进行理论计算确定了缺陷的多位置边缘点,通过缺陷边缘点的拟合,实现了未熔合缺陷的二维轮廓重构,重构结果与破坏性检验结果基本吻合.     

润滑油磨粒超声回波信号的双树复小波自适应降噪

针对润滑油磨粒含有强噪声的回波信号的问题,采用基于双树复小波变换(DT-CWT)的自适应降噪方法,从而提取清晰的磨粒回波信号. 该方法结合奇异谱分析(SSA)和小波熵理论,分别对双树复小波变换后的近似部分和细节部分进行分析. 奇异谱分析去除了近似部分包含的噪声,同时,小波熵理论能够自适应选取不同分解层上的阈值,实现了细节部分系数的自适应选择. 仿真表明,对于润滑油磨粒超声回波信号的双树复小波自适应降噪,输出信号信噪比(SNR)高、均方根误差(RMSE)小、相似系数(NCC)大,算法运算时间能够满足在线检测要求. 实验分析表明,该方法降低了信号中的噪声,还原了准确的波形特征.      

小波分层阈值风机故障信号降噪

为剔除风力发电机故障信号中的干扰噪声,提出一种小波分层阈值降噪方法.通过构建一种在阈值处连续且可导的小波分层阈值函数,在MATLAB中采用仿真信号进行验证,采用不同的降噪方法与本文所用方法进行对比分析.仿真实验结果表明,该方法的信噪比为23.6814 dB,均方根误差为0.0258,均优于其他方法,有更好的降噪效果,比较适合风力发电机故障信号的降噪处理.     

非线性小波阈值选取形式对小波降噪效果的影响分析

基于4种非线性小波阈值选取形式(rigrsure、sqtwolog、heursure和minimaxi)对小波降噪效果的影响进行了研究。通过在基本组成信号上添加不同强度的高斯白噪声,形成信噪比为-15 dB、-10dB、-5 dB、0 dB、5 dB、10 dB、15 dB的信号,使用小波降噪准则(能量比和标准差)为性能评价标准,分别得到能量比和标准差随着信噪比的变化趋势对比图。从而得出,能量比变化趋势近似呈"正弦函数"形式的光滑曲线,标准差变化趋势近似呈"指数函数"形式光滑曲线,且在rigrsure阈值选取形式下对构造的含噪信号降噪效果最好,为小波降噪时选择非线性小波阈值形式提供一定的理论依据。     

基于DTCWT与GA改进稀疏分解的轴承故障诊断

为解决滚动轴承故障信号信噪比低、故障特征难以提取的问题,提出一种双树复小波分解(DTCWT)与遗传算法(GA)相结合的改进稀疏分解方法.首先,采用双树复小波对轴承振动信号进行分解,并结合峭度最大准则提取包含冲击特征的最优分量,对该分量进行稀疏重构,实现强噪声信号的深度降噪、故障冲击特征的重构;然后,针对稀疏分解在处理高维复杂信号时计算效率低的问题,使用遗传算法优化基于匹配追踪(MP)算法的寻优过程,提升信号的重构效率;最后,提出基于残差信号包络熵的终止准则以合理选取迭代次数.经仿真与实验验证,与传统的稀疏分解相比,该方法能在强噪声背景下自适应地提取故障信号中的冲击特征,实现滚动轴承的故障识别.     

基于混沌理论和小波变换的微弱周期信号检测方法

根据小波变换具有多分辨率,混沌系统对噪声的强免疫力和对周期微弱信号的敏感性等特性,通过对小波阈值去噪方法和混沌Duffing振子方程的改进,提出小波阈值去噪和混沌系统相结合的微弱周期信号检测新方法.该方法利用小波变换的平滑作用对包含噪声的信号进行有限离散处理,并根据小波分解尺度确定阈值去噪深度,然后把重构的信号作为周期策动力的摄动并入混沌系统,采用混沌振子阵列实现在噪声背景下微弱信号的检测,并采用梅尔尼科夫方法作为混沌判据.该检测方法克服了以往小波分解对尺度确定的盲目性和阈值选择的不合理性以及对混沌临界状态与周期态区别的模糊性:同时能检测多种频率的信号.仿真测试表明:该方法直观、高效,检测精度高,检测的最低信噪比达到-100dB,频率误差为0.04％左右,改善了湮没在强噪声下的微弱信号检测技术.     

级联自适应局部投影降噪方法

针对具有非线性、非平稳性特征的信号，提出一种邻域半径自适应局部投影和小波阈值去噪级联的降噪方法.首先，利用经验模态分解得到信号中的高频分量并以此估计噪声水平;再根据噪声水平确定邻域半径;最后，利用该半径进行局部投影处理并结合小波阈值方法进行细节平滑.Lorenz系统时间序列的降噪结果表明，本方法能够提高信噪比并降低均方误差，并在信号结构失真时恢复其原始吸引子形态，去噪和还原信号特征的能力皆优于小波阈值去噪方法.对桡、颈、肱动脉脉搏信号、心电信号的降噪结果展示了本方法在生理信号噪声抑制和特征保留方面的优越性能.     

改进的子空间匹配追踪导波信号识别方法

针对子空间匹配追踪计算复杂的缺点,提出一种改进的子空间匹配追踪（MSMP）方法.采用线调频小波函数作为匹配原子,选用微分进化算法（DEA）实现改进的子空间匹配追踪方法.利用29kHz t（0,1）导波对含缺陷的铝管进行检测实验,采用MSMP对检测信号进行匹配分解与重构.将匹配结果与基于微分进化算法的匹配追踪（MP）及基于t算子的进化规划算法（tEP）的正交匹配追踪（OMP）所得结果进行比较,并比较了基于DEA的MSMP和MP,基于tEP的OMP匹配所得参数.结果发现：重构所得信号质量明显提高,基于DEA的MSMP和MP方法匹配所得参数均能比较准确地反映缺陷位置以及激励信号的中心频率,基于DEA的MSMP匹配所得的参数更加准确且耗时更短,改进的方法可有效识别管道导波无损检测信号并定位缺陷.     

基于小波迹和匹配追踪算法的超声波检测信号消噪

针对某大型国有企业的零件在线无损检测工程实际需求,为了提高超声波检测的准确度和精度,引入小波迹理论和匹配追踪算法对超声波检测信号进行消噪处理.首先,在信号的小波变换基础上构建一个小波迹字典;然后,在小波迹域内进行阈值消噪去除信号中的噪声;最后,利用匹配追踪算法通过有限步骤的迭代后,在小波迹字典上用一定数量的小波迹的组合来实现原信号的稀疏描述.小波迹字典内的小波迹具有对信号结构特征无损的描述能力,在小波迹域内消噪克服了传统小波消噪不考虑各尺度之间小波系数的相关性而只进行简单的系数收缩的缺陷.通过仿真试验将本文采用的方法与传统的小波硬阈值和软阈值消噪技术进行了对比,结果表明该方法的消噪效果要优于传统的小波消噪方法.实际超声波检测信号的处理结果也论证了本文所采用消噪技术的优越性.     

基于小波包和独立分量分析的微弱多源故障声发射信号分离

针对旋转机械设备中同时存在的裂纹、摩擦等多故障源信号难以检测和分离的问题,提出了一种基于小波包分析(WPA)与独立分量分析(ICA)的多源故障信号提取方法,即首先用WPA对含噪线性混合信号降噪预处理,由db2小波基函数进行5层分解后保留62.5~187.5kHz频段信号,然后采用ICA中的FastICA算法对降噪后的混合信号分离,最后对各通道分离出的信号用收缩函数进行频段内去噪处理.对不同输入信噪比的含噪微弱裂纹和摩擦信号进行提取和分析的结果表明,该方法能有效提取出输入信噪比大于-15dB的裂纹和摩擦信号.当混合信号信噪比为-15dB时,裂纹和摩擦信号的输出信噪比分别为-1.31和-1.36dB,相关系数分别为0.62和0.63,提取效果好于结合小波包和FastICA分离方法(信噪比分别为-1.74和-2.06dB,相关系数分别为0.59和0.59)以及单独采用FastICA算法(信噪比分别为-4.57和-4.31dB,相关系数分别为0.17和0.19).因此,所提出的综合WPA和ICA的方法是一种较好的多源微弱信号提取方法.     

一种基于小波变换的无线光通信降噪算法

为了改善无线光通信系统中接收系统的性能,提出使用小波变换降噪的方法降低无线光通信系统的电子噪声影响.考虑接收系统的噪声特性,给出了无线光通信链路的降噪模型.比较分析了快速傅里叶变换和小波变换这两种不同的降噪方法对系统信噪比的改善效果.仿真结果表明,当无线光通信系统使用频率为1 GHz的信号时,快速傅里叶变换的方法可以使系统信噪比改善不到1 dB,而使用小波变换的方法则可以使系统的信噪比改善2 dB左右.     

不同小波去噪法处理热重信号的研究

通过对恒温DTG曲线的小波去噪研究,发现采用不同的小波以及小波分解层次都会影响到最终的去噪效果．利用信噪比、均方根误差和李氏指数等指标作为评判标准,比较了不同去噪信号的特征,并确定了最佳的小波去噪参数．同时对过滤得到的噪声信号进行分析,发现这些噪声信号符合白噪声的标准,通过比较小波去噪与相邻点平均法和傅里叶过滤法,证明小波法在处理DTG信号时具有优势。     

基于最优匹配小波的回波与图像消噪

研究了用于消噪的小波与信号、图像的匹配原则，在采用时域波形逼近与频谱匹配原则的基础上，提出了最优匹配小波的设计方法。首先构造了两种小波滤波器组，其次给出了最佳匹配小波的设计优化算法，最后分别探讨了应用最优匹配小波对超声回波和图像消噪的方法。仿真结果表明，该方法性能优于常规的小波消噪，能较明显提高信号与图像的信噪比。     

小波阈值降噪在岸桥小车轨道振动信号处理中的应用

针对测量时振动信号易受噪声干扰的特点,采用小波降噪法对原始信号进行降噪处理。小波具有“变焦距”、较好的时频局部分析能力等特性,适合非平稳信号振动噪声处理。分别通过小波阈值降噪法对仿真信号并口岸桥小车轨道铰点振动信号进行降噪处理。试验表明,小波阈值降噪法能够较好的消除噪声,能有效提高信噪比、降低均方误差,为进一步分析振动信号奠定了基础。     

一种新的超声导波信号小波阈值去噪方法

在断轨检测中,为了获取有效的超声导波信号,必须对超声导波进行相应的去噪工作,而去噪效果的好坏直接影响到测量结果精度和可靠性。为了进一步提高去噪效果,本文针对传统的阈值函数法的不足,进行适当的改进,即提出一种新的小波阈值函数来提高去噪效果。文中简述了该种小波阈值函数的原理及构建,并进行了相关的仿真和分析;将该种方法的去噪效果与传统的软、硬阈值函数法去噪效果进行比较。结果表明,相对软阈值函数法,新阈值函数方法去噪后信号信噪比提高6%~15%,均方误差降低14%左右;相对硬阈值函数法,新阈值函数方法去噪后信号信噪比提高8%~25%,均方误差降低20%左右,并且新阈值函数方法去噪后信号幅值非常接近原始信号幅值,即该种超声导波小波阈值法相对于上述传统阈值函数法去噪效果有明显提升。     

基于经验模态分解去噪的粗晶材料超声检测

粗晶材料超声检测中,结构噪声严重降低了检测信号的信噪比,缺陷反射难以识别.为了增强检测信号信噪比,提高粗晶材料超声检测的可靠性,采用经验模态分解(EMD)技术对检测信号进行去噪处理,通过3次样条插值形成波形包络,并利用信号的特征时间尺度将非线性、非平稳检测信号自适应的分解成多个本征模态函数(IMF)之和,从而获得信号高阶成份和趋势.利用EMD的这种特性对低信噪比模拟信号进行处理,并将处理结果与小波去噪结果进行对比,信噪比获得更大提高.通过对粗晶材料实测信号进行去噪实验,结果表明EMD去噪具有更强的自适应能力,且需知的原信号先验信息更少.     

脉冲星信号的模糊阈值小波降噪算法

为了提高脉冲星辐射脉冲信号的信噪比,提出了基于模糊阈值的小波降噪算法.该算法的核心思想为:引入模糊理论,通过建立隶属度函数,计算出每个采样点信号幅值的隶属度,再利用小波阈值消噪的方法设定门限来分析隶属度,将隶属度大于门限的采样值划归为信号,反之为噪声,从而达到压抑噪声、保留信号的目的.实验结果表明,与基于极大极小原理和Stein无偏似然原理的降噪方法相比,基于模糊阈值的小波降噪算法将脉冲信号的信噪比提高了大约5~6 dB,同时可以保留信号的细节.新算法为脉冲星信号处理与应用提供了一个行之有效的算法.