基于离散小波变换方法的信号去噪应用研究

2018-08-11 09:09何付军
课程教育研究·学法教法研究 2018年14期
关键词:角位移

何付军

【摘要】将小波变换方法引入到曲柄摇杆结构摇杆角位移噪声去处中。在小波变换后,噪声与信号中的小波域中的高频段对应,有效信号与低频段对应。对信号进行3层分解,并将高频部分置零以去除噪声。处理结果显示,该方法能有效祛除位移信号中的噪声,有较好的工程应用前景。

【关键词】曲柄摇杆机构 小波變换 角位移

【中图分类号】TN911.4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2018)14-0266-01

引言

曲柄摇杆机构是常用的机械结构,其角位移和角速度变化是机械装置常用的状态监测和控制信号[1]-[2]。由于铰链之间存在间隙、摇杆受力带来的震动带来的,会给信号带来噪声。小波方法因为可以进行多尺度分解,被广泛应用于信号噪声祛除中[3]-[8]。为此将小波变换方法引入,进行多尺度分解,分别进行去噪。旨在能够还原真实位移,提高良好的状态监测。

一、实验装置及实验信号

设计曲柄摇杆装置,进行实验,测量位移信号。图1为构件结构示意图,个构件尺寸如图1所示;图2为测得的摇杆角位移时序图。观察图2可知,角位移信号存在较强噪声。对位移信号进行一阶微分,得到其速度时序图,如图3所示,可知速度信号噪声更强。

二、角位移去噪处理

在实际应用中可能要实时观察摇杆的角位移变化,实现对系统运行状态的监测或进行实时控制。为实现更为准确的监测,需要对实际角位移进行去噪,基于小波变换对实际角位移进行去噪。因为噪声分布高频段,所以将高频小波系数进行置零处理。图4为3层小波系数置零处理后重构信号与原实际角位移对比时序图。观察图4可知,经过4层小波去噪后,角位移信号已经变得非常光滑。

三、总结

为祛除曲柄摇杆机构的噪声,将小波方法引入。先对信号噪声进行分析,指出噪声主要集中在高频段。通过多尺度分解,对信号中的小波系数置零,进行噪声祛除处理。最后通过实验验证了该方法的有效性。为一维噪声的祛除找一种有效方法。

参考文献:

[1]Farge M.Wavelet transform and their application to turbulence[J].Annu.rev.fluidMech,1992,56(4):68-68.

[2]Daubechies I.The wavelet transform,time-frequency localization and signal analysis[J].Journal of Renewable & Sustainable Energy,2015,36(5):961-1005.

[3]Liu T,Zhang W,Yan S.A novel image enhancement algorithm based on stationary wavelet transform for infrared thermography to the de-bonding defect in solid rocket motors[J].Mechanical Systems and Signal Processing,2015,62:366-380.

[4]Chang T,Kuo C C J.Kuo,C.:Texture Analysis and Classification with Tree-Structured Wavelet Transform.IEEE Trans.Image Processing 2(4),429-441[J].IEEE Transactions on Image Processing,1993,2(4):429-441.

[5]Wang,Y.,Z.He and Y.Zi,Enhancement of signal denoising and multiple fault signatures detecting in rotating machinery using dual-tree complex wavelet transform.Mechanical Systems and Signal Processing,2010.24(1):p.119-137.

[6]Pan Q,Zhang D,Dai G,et al.“Two Denoising Methods by Wavelet Transform,”[J].IEEE Transactions on Signal Processing,1999,47(12):3401-3406.

[7]Liu T,Yan S,Zhang W.Time–frequency analysis of nonstationary vibration signals for deployable structures by using the constant-Q nonstationarygabor transform[J].Mechanical Systems & Signal Processing,2016,75:228-244.

[8]Schukin,E.L.,R.U.Zamaraev and L.I.Schukin,The optimisation of wavelet transform for the impulse analysis in vibration signals.Mechanical systems and signal processing,2004.18(6):p.1315-1333.

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