基于CEEMDAN的爆破地震波信号时频分析

爆破监测信号多为含噪信号,噪声会使经验模态分解(EMD)的结果产生严重的模态混淆,使用改进算法EEMD对模态混淆有一定的抑制作用但效果并不明显。为此本研究将使用自适应补充集合经验模态分解(CEEMDAN)来处理含噪信号。比较EMD、EEMD、CEEMDAN对仿真信号的分解结果,计算EMD、EEMD、CEEMDAN得到的IMF的排列熵值,对EMD、EEMD、CEEMDAN的分解结果进行Hilbert变换,并比较三者时频谱的分辨率。最后将CEEMDAN用于水下钻孔爆破地震波时频分析中,结果表明:CEEMDAN不仅对模态混淆具有一定的抑制作用,且其分解结果经过Hilbert变换得到的时频谱在时域和频域上都具有较高的分辨率。     

LMD在惯性导航中的去噪应用

根据以往对惯性导航数据去噪方法的不足,本文提出局域均值分解(LMD)与小波去噪相结合的方法对惯性导航产生的随机误差进行去噪处理,这种方法可以自适应地将原始含噪信号分解成若干个具有物理意义的PF分量之和,然后对各个PF分量进行小波去噪,最后将各分量的去噪结果相加得到最终的降噪信号。通过仿真数据与真实高塔测试数据的去噪实验,验证了该方法的有效性。     

基于VMD降噪的RV减速器故障诊断

针对RV减速器内部构造复杂、采集到的振动信号受噪声影响严重及低频故障特征难以提取的问题,提出一种基于小波降噪结合变分模态分解(Variational Modal Decomposition, VMD)的故障诊断方法。首先利用小波降噪法对含噪声的振动信号进行降噪;再通过变分模态分解得到不同频率范围的模态分量(Intrinsic Mode Function, IMF),计算各目标分量的峭度值和信噪比,选出目标分量并进行快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT);最后通过减速器模数确定特征频率,可以准确定位RV减速器的故障点。结果表明：该方法较传统的频谱分析可以更有效地提取故障信息,解决了噪声干扰、低频信号调制等问题。     

改进的变分模态分解在锚杆和锚固质量检测中的应用

针对锚杆电磁超声信号夹杂的噪声极大地影响有用信息提取的问题,提出基于布谷鸟搜索算法的变分模态分解与独立分量分析相结合的降噪方法;该方法利用布谷鸟搜索算法优化变分模态分解的输入参数,实现信号的最优分解,利用变分模态分解将信号自适应分解为一些模态分量,依据排列熵值对分解的模态进行重构,利用快速独立分量分析算法对重构信号与原信号组成的2路通道进行解混,实现回波信号与噪声信号的分离,并对锚杆和锚固信号数据进行分析。结果表明,与常用的降噪方法相比,该方法有更好的抗噪性和降噪效果。     

CEEMDAN自适应阈值去噪算法在地震方向的应用

提出一种基于自适应完备集合经验模态分解(CEEMDAN,complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise)的自适应阈值去噪算法。含噪信号经CEEMDAN算法分解成若干个模态分量(IMF,intrinsic mode functions),根据样本熵理论,对IMF分量中高频分量自适应选取,根据噪声和有用信息与原始信号的相关性不同,对高频分量中的噪声系数定位,利用能量熵选取噪声主区间,用高频分量中噪声主区间的噪声系数方差作为阈值,对高频分量进行阈值去噪,进一步去除噪声,保留高频中的有用信息,最后将信噪分离的高频分量和低频分量重构。分别对合成和实际地震信号去噪处理,并与常规去噪算法进行对比。数据仿真和实验结果表明,在原始信号信噪比为0.5dB时,常规与改进算法去噪后信噪比分别为4.55dB和9.97dB,大幅提高信噪比,达到随机噪声压制的目的,实现了高频分量的自适应选取和高频分量中有用信息的再提取。     

EEMD结合能量特征和小波降噪的轴承故障诊断

为解决在强背景噪声条件下滚动轴承故障诊断问题,开展基于能量特征和小波降噪的总体经验模态分解(EEMD)研究。首先以仿真信号为研究对象,对其进行总体经验模态分解,得到9个固有模态函数(IMF)和1个余项( Res),然后考虑各模态函数的能量特征,将分解后的9个IMF分量与原始信号的能量比作为判断标准,剔除附加5个低频分量,最终得到4个有效的IMF分量和1个余项,与仿真信号相符。在仿真信号分析的基础上,对含噪声信号的滚动轴承故障信号进行故障诊断试验研究,采集信号经小波降噪后,利用总体平均经验模态分解并结合能量特征,得到3个IMF分量和1个余项,然后对3个IMF分量进行包络谱分析,提取故障特征频率157.5 Hz,与滚动轴承故障内圈特征频率157.9 Hz相比,误差为0.25%,说明该方法能很好地提取含有噪声信号的轴承故障信息。该研究为强背景噪声下滚动轴承故障信息的提取提供了一种有效的方法。     

基于变分模态分解的相关能量熵自适应阈值去噪

为有效抑制噪声对地震数据的影响,根据地震信号的时频特性,提出了基于变分模态分解的相关能量熵阈值去噪方法。采用变分模态分解算法将地震信号分解为频率由高频到低频且具有一定带宽的模态分量,计算各模态分量与地震信号的规范化相关系数,实现对各模态分量中的有效信息和噪声的定位。将去除有效信息的各模态分量分成若干子区间,分别计算各子区间的噪声能量熵,选取能量熵最大区间的模态分量系数作为该分量的噪声方差获得该分量的阈值,再将经阈值处理后的各模态分量重构得到去噪信号。通过对合成地震模型和实际地震信号进行去噪处理,并与直接去除高频分量的变分模态分解去噪方法进行了对比,结果表明,该方法能在强噪声环境下更有效地提取地震信号中的有效成分,提高信噪比。     

基于多层联合降噪的信号处理方法

针对旋挖钻机钻杆振动信号具有非线性、非平稳的特点,以及多源振动耦合影响,提出了一种基于多层联合信号降噪方法,对振动信号进行降噪处理。首先,采用局域均值分解(local mean decomposition, LMD),得到一系列乘积函数(product functions, PF),根据计算得出的相关系数,挑选出含噪声成分最多的PF分量,舍弃残余分量,实现第一层降噪;其次,利用小波阈值降噪(wavelet threshold denoising, WTD),对挑选分量实现了第二层降噪;最后,将WTD重构信号设为奇异值分解(singular value decomposition, SVD)的前置处理单元,实现第三层降噪。基于MATLAB仿真实验与轴承数据降噪实验,分别使用EMD-SVD、LMD-SVD两种算法对目标信号进行降噪处理,LMD-WTD-SVD方法可以提高信噪比,并对比波形图与频谱图结果表明,此方法是一种更有效的降噪方法。     

基于改进软签名的心率检测算法研究

针对软签名算法用于心率检测存在心率信号强度微弱、噪声大、心率检测精度差等问题,提出了基于改进软签名的心率检测算法.首先采用RG通道色差法将R和G颜色通道信号进行加权相减,并对所得色差信号进行多方向投影来选择较为干净的心率信号;然后变分模态分解(VMD)与小波系数非线性连续函数衰减的联合降噪算法对心率信号降噪,将VMD分解后的信号使用峭度法选择含心率信号较多的分量,随后对该分量使用小波系数非线性连续函数衰减算法进行降噪.最后对信号进行频谱分析,计算出心率值.实验结果表明:改进的软签名算法能有效增强心率信号强度,消除信号噪声,相比于常用的心率检测算法有更高的心率检测精度和鲁棒性.     

基于MWSA的热力系统单参数时序预测方法

热力系统的状态参数变化可以实时反映系统的运行状态，针对热力系统参数运行数据预测手段匮乏的现状，基于4种算法提出一种单参数预测方法并简称MWSA,对当前设备状态参数进行分解降噪、趋势提取和时序预测，并将预测结果作为下一步运行管理策略和装备维修的参考，对系统的长期安全稳定运行具有重要意义.首先，利用中值回归经验模态分解(MREMD)方法将监测得到的运行状态参数分解为若干个本征模态函数(IMF)和残余分量.然后，对不符合筛选条件的分量进行小波阈值降噪(WTD),并将去噪后的分量与原本符合筛选条件的分量重组成新的IMF分量.最后，利用基于奇异值分解(SVD)和优化参数排列熵(PE)的K-means聚类算法，对重组后的IMF分量进行分类，取熵值较低的一类分量重构为趋势项并采用整合滑动平均自回归模型(ARIMA)进行预测.经实际案例验证，该方法能够有效克服原始参数时序中高频噪声的干扰，与不采用降噪处理的同类方法相比，该方法预测的准确度更高.     

基于CEEMDAN能量熵的故障特征提取方法

作为武器装备的重要组成部分,复杂机械设备发生故障会严重影响其性能,如何将故障特征有效提取出来尤为重要。针对复杂机械设备振动信号非平稳非线性的特点,本文提出利用自适应噪声集合经验模态分解（CEEMDAN）结合能量熵的方法提取信号故障特征,并以某型装备柴油机为例进行验证。通过构建多分量调制信号,分析比较了EMD、EEMD、CEEMD以及CEEMDAN四种算法的分解效果。利用CEEMDAN对振动信号进行分解,提取相关性较大的IMF分量的能量熵作为特征向量,输入到支持向量机中进行模式分类。研究表明,CEEMDAN能够一定程度上抑制了模态混叠问题,对于不同类型的故障能够有效的识别。     

云相似度测量的变分模态分解去噪方法

为区分VMD( Variational Mode Decomposition) 分解后高低频段模态分量,提高VMD 算法的去噪效果, 提出一种基于云相似度测量的VMD 去噪方法。首先,对信号进行VMD 分解,通过计算各个模态分量与信号之 间的云相似度值,区分有效分量与噪声分量,然后对噪声分量进行小波滤波,最后将滤波后的分量与有效分量 进行重构。通过仿真和实际实验,将提出的去噪法与基于相关系数的VMD 去噪法和基于互信息的VMD 去噪 法对噪声信号进行处理,该方法去噪后所得信号信噪比相对较高,为28． 214 1 dB,均方误差相对较低,为 6． 12 × 104 ,验证了该方法去噪效果的优越性和对油气管道泄漏信号去噪的可行性。     

基于多模态低秩处理的沙漠地震随机噪声压制

沙漠地带的随机噪声使沙漠地震记录中的有效信号很大程度上被淹没。针对此问题,提出将自适应噪声 辅助的集合经验模态分解方法(CEEMDAN: Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise)与鲁棒标准正交子空间方法 (ＲOSL: Ｒobust Orthonormal Subspace Learning) 有效融合。首先利用 CEEMDAN 算法对沙漠地震数据进行分解,将分解得到的所有模态拼成一幅新记录,并对其进行低秩分解,再 将得到的稀疏部分中每道的所有模态重新叠加获得去噪结果。二者相结合,不仅解决了单一的低秩处理对沙 漠地震数据效果不明显的问题,同时也规避了要对 CEEMDAN 算法分解得到的模态进行取舍的难题。模拟实 验和实际数据处理表明,该算法压制低频随机噪声具有明显的优势,同时对有效信号的保幅均能保证在 85% 以上,对实际数据中面波的压制也相对比较彻底。     

基于二维变分模态分解与自适应分数阶积分的图像去噪方法

针对噪声对图像分辨率的影响,提出了一种基于二维变分模态分解(two-dimensional variational modal decomposition, 2D-VMD)与分数阶积分的去噪算法。首先通过2D-VMD将图像信号分解为若干个不同中心频率的本征模态分量(intrinsic modal components, IMF),筛选有效的低频IMF分量,根据图像信息差异设定阈值,进行分数阶积分自适应选取,对每个有效的分量图进行卷积运算,根据积分阶次用方向掩模去噪算子滤除噪声,最终完成图像去噪。实验结果表明,客观评价参数值均得到提高,该方法在滤除噪声的同时也能够较好地保持图像的轮廓或纹理等细节特征。     

基于改进变分模态分解和小波阈值法的单相接地故障电流降噪

针对电力系统输配电线路发生单相接地故障时,电气设备间的电磁环境复杂,现场环境干扰严重导致故障录波装置采集到的故障零序电流信号含有大量噪声,影响后续选线准确率的问题,提出了一种改进VMD和小波阈值法联合的单相接地故障的零序电流降噪方法,通过北方苍鹰优化算法优化改进变分模态分解（VMD）对零序电流信号分解,引入自适应相关阈值对分解后的分量进行筛选,对噪声分量进行小波阈值法降噪,最后将信号进行重构。通过搭建模型进行仿真实验,所提算法比传统VMD降噪算法信噪比提高了5.52%~35.99%,均方根误差降低了12.78%~30.88%,与小波阈值降噪方法、EEMD-小波阈值降噪方法、CEEMDAN-小波阈值降噪方法相比,也都有明显的优势,并且在标准测试信号Heavy Sine信号和Bumps信号中进行实验验证了算法的适用性。     

基于双阶段注意力机制的大坝变形深度学习预测模型

为提升大坝结构变形预测精度，采用完全自适应噪声集合经验模态分解(CEEMDAN)法将变形实测序列解耦为一系列具有不同时频特征的本征模态函数，使用小波阈值消噪对高频分量平稳化处理后进行重构，利用基于双阶段注意力机制的长短期记忆网络(DA-LSTM)模型对重构变形序列进行预测。实例验证结果表明，联合CEEMDAN算法和小波阈值消噪方法能够有效识别并清洗实测数据中的异常值，提升了测值对大坝运行性态的表征能力，同时DA-LSTM模型可以充分挖掘大坝变形的滞后性和增强网络的可解释性，据此构建的变形预测模型具有优良的稳健性。     

一种优化的VMD算法及其在语音信号去噪中的应用

针对非连续、 非平稳语音信号中含有噪声的问题, 提出一种基于参数优化的变分模态分解去噪算法. 首先, 利用灰狼优化算法搜寻变分模态分解算法的最优分解参数组合——分解模态数K和惩罚因子α, 通过使用获得的参数组合分解语音信号以获得K个特征模态函数分量IMF; 其次, 利用相关系数选择有效模态分量, 并用小波阈值处理无效模态分量; 最后, 重构小波阈值处理后的模态分量和有效模态分量以对语音信号进行去噪. 实验结果表明, 该算法与其他经典算法相比能有效提升信噪比, 降低均方误差, 提高语音信号的质量.