基于频域分割和时域置零的高冲击加速度计信号降噪方法

本发明涉及一种基于频域分割和时域置零的高冲击加速度计信号降噪方法，属于高冲击加速度计信号降噪处理领域。

背景技术：

1、高冲击加速度计被广泛应用于各种高冲击的测量领域。为了提高高冲击加速度计的测量精度和可靠性，必须要对其进行冲击校准。在冲击校准过程中，加速度计的响应信号不可避免地被噪声干扰。严重的噪声会极大地增加冲击校准的误差，降低加速度计的测量精度和可靠性。因此对高冲击加速度计信号进行降噪是非常必要的。

2、经验模态分解emd(empirical mode decomposition)是一种信号时频处理方法，可以将信号分解为不同频率的本征模态函数imf(intrinsic mode function)。传统的基于emd及其改进算法的高冲击加速度计信号降噪方法通常将信号分解为不同频率的imf，然后将各imf分为舍弃组、降噪组和保留组。舍弃组的imf直接舍弃掉，保留组的imf不进行处理，降噪组的imf经过小波阈值等方法处理，将处理结果与保留组相加得到降噪结果。然而这种方法不能根据高冲击加速度计信号的特点来发挥emd及其改进算法的优势，只是单纯地将信号在频域上分解后进行传统降噪处理。发明一种根据高冲击加速度计信号的特点来发挥emd及其改进算法的优势的降噪方法是十分重要的。

技术实现思路

1、针对现有的高冲击加速度计信号降噪方法不能根据加速度计信号的特点实现高精度的降噪的问题，本发明的主要目的是提供一种基于频域分割和时域置零的高冲击加速度计信号降噪方法，使用互补集合经验模态分解ceemd(complementary ensembleempirical mode decomposition)将加速度计信号在频域上分割，再将获得的imf在时域上根据高冲击加速度计信号的特点进行置零处理，获得的降噪结果信号具有非常高的精度，即实现对高冲击加速度计信号的高精度降噪，提高冲击校准精度，进而提高高冲击加速度计的测量精度和可靠性。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

3、本发明公开的基于频域分割和时域置零的高冲击加速度计信号降噪方法，使用ceemd将高冲击加速度计信号在频域上分割为多个imf分量和一个残差，根据阈值判定舍弃掉一部分imf分量，剩余的imf分量和残差定义为待处理信号；将待处理信号在时域上根据波动值递减规则确定前后置零点；将待处理信号的前置零点及之前的所有点都归零处理，将待处理信号的后置零点及之后的所有点都归零处理，将归零处理过的待处理信号相加得到降噪结果信号；根据高冲击加速度计信号频率递增和振动幅值递减的特点，在频域上分割信号并在时域上将振动幅值降低的点置零实现高精度降噪，提高冲击校准精度，提高高冲击加速度计的测量精度和可靠性。

4、本发明公开的基于频域分割和时域置零的高冲击加速度计信号降噪方法，包括如下步骤：

5、s1，使用ceemd将高冲击加速度计信号在频域上分割为多个imf分量和一个残差，根据阈值判定舍弃掉一部分imf分量，剩余的imf分量和残差定义为待处理信号。

6、s11，使用ceemd将高冲击加速度计信号在频域上分割为多个imf分量和一个残差，随着imf的序列增加，该分量包含的频率逐渐降低；

7、s12，选定阈值参数，计算一个imf分量中所有点的绝对值之和，并记录该分量的最大值；

8、s13，若步骤s12所记录的绝对值之和除以最大值得到的结果大于设定的阈值参数，判定该imf分量主要由噪声构成，将该imf分量舍弃掉，将最终剩余的imf分量和残差定义为待处理信号。

9、s2，将待处理信号在时域上根据波动值递减规则确定前后置零点。

10、s21，将每个步骤s13所得的待处理信号以最大值点为界线分为前半段和后半段；

11、s22，将一个待处理信号的前半段从最后点开始向前检索波动峰值的绝对值比上一个波动峰值的绝对值大的情况，将该波动峰值段上的最后一个同正负号的点定义为该待处理信号的前置零点；

12、s23，将一个待处理信号的后半段从起始点开始向后检索波动峰值的绝对值比上一个波动峰值的绝对值大的情况，将该波动峰值段上的第一个不同正负号的点定义为该待处理信号的后置零点。

13、s3，将待处理信号的前置零点及之前的所有点都归零处理，将待处理信号的后置零点及之后的所有点都归零处理，将归零处理过的待处理信号相加得到降噪结果信号；根据高冲击加速度计信号频率递增和振动幅值递减的特点，在频域上分割信号并在时域上将振动幅值降低的点置零实现高精度降噪，提高冲击校准精度，提高高冲击加速度计的测量精度和可靠性。

14、所述高冲击加速度计指量程在一万g以上的高冲击加速度计。

15、有益效果：

16、1、针对现有的高冲击加速度计信号降噪方法不能根据加速度计信号的特点实现高精度的降噪的问题，本发明公开的基于频域分割和时域置零的高冲击加速度计信号降噪方法，使用ceemd将高冲击加速度计信号在频域上分割为多个imf分量和一个残差，根据阈值判定舍弃掉一部分imf分量，剩余的imf分量和残差定义为待处理信号；将待处理信号在时域上根据波动值递减规则确定前后置零点；将待处理信号的前置零点及之前的所有点都归零处理，将待处理信号的后置零点及之后的所有点都归零处理，将归零处理过的待处理信号相加得到降噪结果信号；根据高冲击加速度计信号频率递增和振动幅值递减的特点，在频域上分割信号并在时域上将振动幅值降低的点置零实现高精度降噪，提高冲击校准精度，提高高冲击加速度计的测量精度和可靠性。

17、2、本发明公开的基于频域分割和时域置零的高冲击加速度计信号降噪方法，根据加速度计信号的频率递增的变化特点，使用ceemd将加速度计信号在频域上分割；再根据加速度计信号在时域上波动幅值递减的特点，将获得的imf在时域上进行置零处理。这样获得的降噪结果信号具有非常高的精度，即实现对高冲击加速度计信号的高精度降噪，提高冲击校准精度，提高高冲击加速度计的测量精度和可靠性。

技术特征：

1.基于频域分割和时域置零的高冲击加速度计信号降噪方法，其特征在于：包括如下步骤，

2.如权利要求1所述的基于频域分割和时域置零的高冲击加速度计信号降噪方法，其特征在于：步骤s1实现方法为，

3.如权利要求1所述的基于频域分割和时域置零的高冲击加速度计信号降噪方法，其特征在于：步骤s2实现方法为，

技术总结
本发明公开的基于频域分割和时域置零的高冲击加速度计信号降噪方法，属于高冲击加速度计信号降噪处理领域。本发明实现方法为：使用CEEMD将高冲击加速度计信号在频域上分割为多个IMF分量和一个残差，根据阈值判定舍弃掉一部分IMF分量，剩余的IMF分量和残差定义为待处理信号；将待处理信号在时域上根据波动值递减规则确定前后置零点；将待处理信号的前置零点及之前的所有点都归零处理，将待处理信号的后置零点及之后的所有点都归零处理，最后将归零处理过的待处理信号相加得到降噪结果信号；根据高冲击加速度计信号频率递增和振动幅值递减的特点实现高精度降噪，提高冲击校准精度，提高高冲击加速度计的测量精度和可靠性。

技术研发人员：张振海,张文一
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29