基于離散小波變換方法的信號去噪應用研究

何付軍

【摘要】將小波變換方法引入到曲柄搖桿結構搖桿角位移噪聲去處中。在小波變換后，噪聲與信號中的小波域中的高頻段對應，有效信號與低頻段對應。對信號進行3層分解，并將高頻部分置零以去除噪聲。處理結果顯示，該方法能有效祛除位移信號中的噪聲，有較好的工程應用前景。

【關鍵詞】曲柄搖桿機構 小波變換 角位移

【中圖分類號】TN911.4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）14-0266-01

引言

曲柄搖桿機構是常用的機械結構，其角位移和角速度變化是機械裝置常用的狀態(tài)監(jiān)測和控制信號[1]-[2]。由于鉸鏈之間存在間隙、搖桿受力帶來的震動帶來的，會給信號帶來噪聲。小波方法因為可以進行多尺度分解，被廣泛應用于信號噪聲祛除中[3]-[8]。為此將小波變換方法引入，進行多尺度分解，分別進行去噪。旨在能夠還原真實位移，提高良好的狀態(tài)監(jiān)測。

一、實驗裝置及實驗信號

設計曲柄搖桿裝置，進行實驗，測量位移信號。圖1為構件結構示意圖，個構件尺寸如圖1所示；圖2為測得的搖桿角位移時序圖。觀察圖2可知，角位移信號存在較強噪聲。對位移信號進行一階微分，得到其速度時序圖，如圖3所示，可知速度信號噪聲更強。

二、角位移去噪處理

在實際應用中可能要實時觀察搖桿的角位移變化，實現(xiàn)對系統(tǒng)運行狀態(tài)的監(jiān)測或進行實時控制。為實現(xiàn)更為準確的監(jiān)測，需要對實際角位移進行去噪，基于小波變換對實際角位移進行去噪。因為噪聲分布高頻段，所以將高頻小波系數(shù)進行置零處理。圖4為3層小波系數(shù)置零處理后重構信號與原實際角位移對比時序圖。觀察圖4可知，經(jīng)過4層小波去噪后，角位移信號已經(jīng)變得非常光滑。

三、總結

為祛除曲柄搖桿機構的噪聲，將小波方法引入。先對信號噪聲進行分析，指出噪聲主要集中在高頻段。通過多尺度分解，對信號中的小波系數(shù)置零，進行噪聲祛除處理。最后通過實驗驗證了該方法的有效性。為一維噪聲的祛除找一種有效方法。

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