[发明专利]一种水轮机振动信号的去噪方法与装置

权利要求书

1.一种水轮机振动信号的去噪方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取水轮机的振摆数据，对所述振摆数据进行变分模态分解，得到多个调幅调频分量；在对所述振摆数据进行变分模态分解时采用的收敛条件为：

式中，表示第n+1个模态分量和第n个模态分量时域信号做时频逆变换取实部之间的差值，ε为收敛阀值，k为模态分量的个数；

2)计算各调幅调频分量的样本熵值；所述样本熵值的计算步骤包括：

a)有一个m维矢量，由N个数据组成的时间序列X(i)＝[x(i),x(i+1),…,x(i+m-1)]，其中i＝1,2,…,N-m+1；X(i)为等时间间隔采集的m维时间序列；

b)定义两个m维矢量X(i)与X(j)之间的最大距离d(i,j)，其中k＝0,1,…,m-1，d(i,j)为X(i)和X(j)之间的最大距离；

c)对于给定的阀值r，从1～N-m计算d(i,j)＜r的数目，并记作B_i，将B_i同N-m+1的比值记作其中的均值定义为其中为对所有i值的平均值；

d)对m+1维矢量，重复步骤(1)～(3)可得到

e)对于给定阀值r，序列的样本熵值定义为：计算长度为N有限序列样本熵估计值的方法为：其中Se为样本熵，m表示嵌入维度，r表示相似度的度量值，N为向量的长度，ln表示自然对数，为m+1维度B_i与总距离的比值；3)选取小于设定样本熵阈值的样本熵值对应的调幅调频分量；

4)对选取的调幅调频分量进行信号重构，得到去噪后的水轮机振摆数据并输出。

2.根据权利要求1所述的水轮机振动信号的去噪方法，其特征在于，所述设定样本熵阈值为0.7。

3.一种水轮机振动信号的去噪装置，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

1)获取水轮机的振摆数据，对所述振摆数据进行变分模态分解，得到多个调幅调频分量；在对所述振摆数据进行变分模态分解时采用的收敛条件为：

式中，表示第n+1个模态分量和第n个模态分量时域信号做时频逆变换取实部之间的差值，ε为收敛阀值，k为模态分量的个数；

2)计算各调幅调频分量的样本熵值；所述样本熵值的计算步骤包括：

a)有一个m维矢量，由N个数据组成的时间序列X(i)＝[x(i),x(i+1),…,x(i+m-1)]，其中i＝1,2,…,N-m+1；X(i)为等时间间隔采集的m维时间序列；

b)定义两个m维矢量X(i)与X(j)之间的最大距离d(i,j)，其中k＝0,1,…,m-1，d(i,j)为X(i)和X(j)之间的最大距离；

c)对于给定的阀值r，从1～N-m计算d(i,j)＜r的数目，并记作B_i，将B_i同N-m+1的比值记作B_i^m(r)，其中的均值定义为其中为对所有i值的平均值；

d)对m+1维矢量，重复步骤(1)～(3)可得到

e)对于给定阀值r，序列的样本熵值定义为：计算长度为N有限序列样本熵估计值的方法为：其中Se为样本熵，m表示嵌入维度，r表示相似度的度量值，N为向量的长度，ln表示自然对数，为m+1维度B_i与总距离的比值；

3)选取小于设定样本熵阈值的样本熵值对应的调幅调频分量；

4)对选取的调幅调频分量进行信号重构，得到去噪后的水轮机振摆数据并输出。

4.根据权利要求3所述的水轮机振动信号的去噪装置，其特征在于，所述设定样本熵阈值为0.7。