[發(fā)明專利]一種光纖超聲陣列傳感器的陣列信號(hào)去噪方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711085085.8
• 申請(qǐng)日: 2017-11-07
• 公開（公告）號(hào): CN107966206B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝慶;亓彥珣;吳晗;張彩芹;張建濤;張瑩;律方成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)(保定)
• 主分類號(hào): G01H9/00
• 分類號(hào): G01H9/00;G01R31/12
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

1.一種光纖超聲陣列傳感器的陣列信號(hào)去噪方法，其特征是，所述方法包括以下步驟：

a.對(duì)光纖超聲陣列傳感器中每個(gè)陣元采集的信號(hào)進(jìn)行EMD分解，得到分解后的信號(hào)：

式中x(t)代表某一個(gè)陣元接收到的信號(hào)，代表第i階IMF分量；代表余項(xiàng)；

b.對(duì)EMD分解后的信號(hào)進(jìn)行精簡(jiǎn)

設(shè)光纖超聲陣列傳感器的陣元個(gè)數(shù)為n，第i個(gè)陣元采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)EMD分解后所得IMF分量的維數(shù)為D_i，所有陣元采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)EMD分解后，所得IMF分量的維數(shù)D=[D₁, D_2,…,D_n]，保留每個(gè)陣元信號(hào)的前M階IMF分量，舍棄其余信號(hào)，M=min(D₁, D_2,…, D_n)；

c.將相鄰陣元信號(hào)的對(duì)應(yīng)階IMF分量進(jìn)行互相關(guān)運(yùn)算，求取其時(shí)延值，則在第l階所有的IMF分量引起的時(shí)延誤差為：

式中下標(biāo)數(shù)字代表陣元的標(biāo)號(hào)，表示第l階中局放源到第i個(gè)陣元和第j個(gè)陣元信號(hào)的時(shí)延值；

M階IMF分量的時(shí)延誤差構(gòu)成的矢量運(yùn)算誤差矩陣δ為：

d.計(jì)算各陣元信號(hào)的綜合支持度

設(shè)第i個(gè)陣元和第j個(gè)陣元測(cè)得的數(shù)據(jù)分別為x_i和x_j，計(jì)算x_i和x_j的相對(duì)距離：

計(jì)算x_i被x_j的支持程度：

r_ij=e^-dij

得到支持度矩陣：

定義x_i被其它陣元所測(cè)數(shù)據(jù)的綜合支持度為：

i j=1,2,…,n

從而得到綜合支持度

e.計(jì)算各階IMF分量的權(quán)重

定義每一IMF尺度上的閾值為：

每一階IMF分量的權(quán)重為：

IMF分量對(duì)應(yīng)的權(quán)重矩陣為：

f.陣列傳感器信號(hào)的重構(gòu)

第i個(gè)陣元去噪后的估計(jì)信號(hào)為：

;

式中為第i個(gè)陣元的第l層IMF分量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖超聲陣列傳感器的陣列信號(hào)去噪方法，其特征是，對(duì)陣元采集的信號(hào)進(jìn)行EMD分解的具體處理過(guò)程如下：

a.對(duì)任一給定的陣元信號(hào)，首先確定出上所有的極值點(diǎn)，用三次樣條曲線連接所有極大值點(diǎn)形成上包絡(luò)線，同樣的方法形成下包絡(luò)線，數(shù)據(jù)與上下包絡(luò)線的均值的差記為，即：

將視作新的，重復(fù)上述步驟，直到第i次得到的滿足IMF條件為止，則成為從原始信號(hào)篩選出來(lái)的第一階IMF分量，記為；

b.將從中分離出來(lái)，得到一個(gè)去掉高頻分量的差值信號(hào)，即：

把作為新的信號(hào)，重復(fù)步驟a，直到第n階的差值信號(hào)：

成為單調(diào)函數(shù)，不能再篩分出IMF分量，即為余項(xiàng)；

c.各階IMF分量按頻率從高到低排列，對(duì)各階IMF分量進(jìn)行閾值處理，得到新的IMF信號(hào)，EMD分解后的信號(hào)表示為：

。