[发明专利]基于相关系数和EMD滤波特性的碰摩声发射信号降噪方法

摘要

本发明公开了一种基于相关系数和EMD滤波特性的碰摩声发射信号降噪方法。本方法对含白噪声和粉红噪声的碰摩声发射信号具有很好的降噪效果，并具有不受主观参数影响，结果稳定，自适应等优点。本发明对碰摩声发射试验装置采集的声发射信号加入不同信噪比的白噪声和粉红噪声，对含噪信号EMD分解，求出分解得到的各阶本征模态函数与含噪信号的相关系数，结合EMD的滤波特性找到各阶本征模态函数所对应的相关系数的变化规律，通过重构碰摩声发射信号能量相对较大的本征模态函数得到降噪后的信号。

主权项

1.一种基于相关系数和EMD滤波特性的碰摩声发射信号降噪方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)通过碰摩声发射试验装置获得声发射信号；(2)分别向所述声发射信号中加入不同信噪比的白噪声和粉红噪声，得到含白噪声的碰摩声发射信号和粉红噪声的碰摩声发射信号；(3)分别对获得的含白噪声的碰摩声发射信号和粉红噪声的碰摩声发射信号进行EMD分解，得到若干个本征模态函数IMF及余项，分别求得含噪信号与其经EMD处理后得到的各阶IMF的协方差矩阵c，进而根据下式求出各阶IMF与含噪信号的相关系数ρ：其中N为采样点数，x(k)为含噪信号的第j个采样点，IMF(j)为IMF的第j个采样点，j为采样点编号；(4)通过重构含白噪声的碰摩声发射信号经EMD分解得到的第k阶至最后一阶IMF，获得降噪后的信号具体方法为：(4‑1)当实验用信噪比超过分界点时，第一阶IMF与含噪信号的相关系数ρ很小，第二阶IMF与含噪信号的相关系数ρ陡增，此时第二阶即为对应的第k阶IMF，重构第二阶至最后一阶IMF即可得到降噪后的信号；(4‑2)当实验用信噪比不超过22分贝时，从低阶IMF至高阶IMF，IMF与含噪信号的相关系数ρ会逐渐减小至第一个局部极小值点，此时位于局部极小值点的相关系数ρ对应的IMF为第(k‑1)阶IMF，重构第k阶至最后一阶IMF，即可获得降噪后的信号；(5)通过重构含粉红噪声的碰摩声发射信号经EMD分解得到的第(k+1)阶至第w阶IMF，获得降噪后的信号具体方法为：(5‑1)运用与所述步骤(4)处理含白噪声的碰摩声发射信号相同的方法找到加入粉红噪声的碰摩声发射信号经EMD处理后的第k阶IMF；(5‑2)从第k阶IMF至第m阶IMF，各阶IMF与x(t)的相关系数逐渐增大至极大值处，再至第w阶达到局部极小值点，其中m就是位于局部极大值点的相关系数ρ对应的IMF的阶数；(5‑3)重构第(k+1)阶至第w阶IMF获得降噪后的信号：其中，s(t)为重构后得到的降噪信号，IMF_i表示第i阶IMF。