[發(fā)明專利]一種基于EEMD聯(lián)合小波包的超聲信號處理方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310049254.1
• 申請日: 2023-02-01
• 公開（公告）號: CN116124901A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李松松;李虎;高明陽;郭尚榮;王子君;麻成龍
• 申請（專利權(quán)）人: 大連海洋大學(xué)
• 主分類號: G01N29/44
• 分類號: G01N29/44;G01N29/04
• 代理公司: 大連大工智訊專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21244
• 代理人: 梁左秋

1.一種基于EEMD聯(lián)合小波包的超聲信號處理方法，其特征在于，包括以下過程：

步驟1，將探頭固定在待測鋁板上，采用電磁超聲換能器激發(fā)蘭姆波獲取鋁板中的回波信號；

步驟2，用小波包分解采集的回波信號，得到預(yù)處理后的信號；

步驟3，對預(yù)處理后的信號進行EEMD分解，得到多個IMF；

步驟4，計算各個IMF分量與回波信號之間的相關(guān)系數(shù)，并確定該IMF分量是信號為主還是噪聲為主；

步驟5，對信號為主和噪聲為主的IMF分量分別進行小波閾值處理，將經(jīng)過處理的所有分量進行重構(gòu)，得到降噪后的回波信號。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于EEMD聯(lián)合小波包的超聲信號處理方法，其特征在于，步驟2的具體過程為：

對采集的信號進行小波包分解，得到：

S＝A1+D1+AA2+DA2+AD2+DD2?????????(1)

式中，S表示原始信號，A代表低頻部分，D代表高頻部分，A1表示低頻系數(shù)，D1表示高頻系數(shù)，AA2表示A1中分解的低頻系數(shù)，DA2表示A1中分解的相較于AA2的高頻系數(shù)，AD2表示D1中分解的相較于DD2的低頻系數(shù)，DD2表示D1中分解的高頻系數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于EEMD聯(lián)合小波包的超聲信號處理方法，其特征在于，步驟3的具體過程為：

將預(yù)處理后的信號f(t)進行EEMD分解得到IMF為：

式中，j表示第j個IMF，i表示加入i次白噪聲，K表示集合平均次數(shù)，c_i,j(t)表示加入第i次白噪聲分解得到的第j個IMF。

白噪聲進行集合次數(shù)可以表示為：

式中，SD表示原始信號和分量之間誤差的標(biāo)準(zhǔn)差，A表示白噪聲幅值；

并對K次IMF分量求集合平均分量得到最終EEMD分解的結(jié)果。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于EEMD聯(lián)合小波包的超聲信號處理方法，其特征在于，步驟4的具體過程為：

本征模態(tài)函數(shù)分量與噪聲信號的相關(guān)系數(shù)表示為：

式中，x(t)表示原始信號，imf_i(t)表示第i個IMF分量，N表示采樣點數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于EEMD聯(lián)合小波包的超聲信號處理方法，其特征在于，步驟5的具體過程為：

計算一個最小均方根誤差的極值，且為固定值，閾值λ為極大極小閾值(Minimax)的表示：

在對噪聲分量進行軟閾值處理，那么軟閾值可以用下式表示：

式中，σ表示噪聲標(biāo)準(zhǔn)方差，N表示信號長度，ω_s表示處理后的小波系數(shù)，ω表示小波系數(shù)，λ表示閾值，sgn(ω)表示符號函數(shù)；

重構(gòu)過程首先需要找到相關(guān)系數(shù)的第一個拐點值對應(yīng)的IMF分量，該IMF分量就是噪聲與缺陷信號的分界，記為imf_k；將前k-1個IMF分量進行舍棄，對剩余分量進行重構(gòu)，得到最終的經(jīng)過處理的信號。