一种基于小波变换的二氧化氯传感器信号去噪方法与流程

本发明涉及信号处理，更具体的说是涉及一种基于小波变换的二氧化氯传感器信号去噪方法。

背景技术：

1、近年来，现代技术高速发展，传感器应用于各种各样的场景中。但通常传感器输出的信号容易受到外界温度、振动等因素的干扰，会使传感器信号带有随机噪声。如何对含噪声的信号进行有效的分析处理以去除噪声、还原信号是对后一步信号处理的基础。

2、在过去的几十年里，去噪技术被广泛应用于各种实践场景中，其中，使用小波变换的去噪技术是近些年来去噪效果最为突出的。在对室内细菌病毒消杀方面，往往需要用到二氧化氯空气消毒机。在专利文献cn202211276697.6中的高精度超低浓度二氧化氯空气消毒机利用二氧化氯能够高效灭菌的同时，控制二氧化氯气体浓度维持在一个较低水平，避免危害人体健康。去噪模块作为二氧化氯消毒机内部的关键模块，它可以去除二氧化氯传感器传出的信号所携带的噪声，为之后的信号处理提供基础。对于二氧化氯传感器所传出的电流信号去噪，常用的方法主要有平均值法、傅立叶变换法、曲线拟合等等，但这些方法面对非平稳信号降噪效果会大打折扣。随着小波阈值去噪算法的深入研究，非平稳电流信号降噪效果进行了改善。但如何选择合适的小波阈值函数使去噪效果更好，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于小波变换的二氧化氯传感器信号去噪方法，能够克服传统小波阈值函数不连续、存在恒定偏差等问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于小波变换的二氧化氯传感器信号去噪方法，包括：

4、通过二氧化氯传感器采集空气中的二氧化氯浓度信息，得到含有噪声的原始电流信号；

5、对原始电流信号进行多尺度小波变换，得到小波系数；

6、自适应选择阈值，并采用改进的小波阈值函数对小波系数进行阈值滤波，当小波系数的低频或高频分量低于阈值时，小波系数分量被偏移；当小波系数高于阈值时，小波系数分量被保留；

7、对保留的小波系数分量进行小波重构，得到去噪后的信号。

8、进一步的，原始电流信号的表示形式为：

9、；

10、其中，为含有噪声的原始电流信号,为真实电流信号，为噪声信号。

11、进一步的，所述改进的小波阈值函数的表达式为：

12、；

13、其中，为阈值处理后保留的小波系数分量，即小波估计系数；为原始电流信号分解后得到的小波系数；为阶跃函数；和为调节因子；为阈值。

14、进一步的，阈值的计算公式为：

15、；

16、其中，为噪声估计；为信号采样点数；为小波分解尺度。

17、进一步的，对原始电流信号进行多尺度小波变换时，选取symn小波基，分解层数设定为3层。

18、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于小波变换的二氧化氯传感器信号去噪方法，利用小波对噪声信号进行分解，对小波系数处理后，进行阈值滤波。由于各尺度上小波系数的大小和特性不一样，其中，噪声的小波系数幅值随分解尺度的增大而减小，所以常用的固定阈值存在“过扼杀”现象。阈值的选择是小波阈值去噪的重要环节，阈值的选择决定了阈值处理后小波系数中是否有更多的噪声成分，本发明通过自适应选取阈值能够去除接收信息中的噪声成分，以此二氧化氯的传感信息能够更加准确。同时，本发明采用改进的小波阈值函数对小波系数进行阈值滤波，当小波系数的低频或高频分量低于阈值时，小波系数将被偏移，当小波系数高于阈值时，小波系数将被保留；对保留的小波系数分量进行小波重构，得到去噪后的图像信号。改进小波阈值函数在原有的小波阈值函数上进行了优化，同时克服了软阈值函数存在恒定偏差和硬阈值函数在处不连续的弊端，在一定程度上能提高二氧化氯传感器信号的信噪比、突出有效的信息特征，有利于更好的采集空气中二氧化氯的浓度信息，可以有效去除信号中的噪声。

技术特征：

1.一种基于小波变换的二氧化氯传感器信号去噪方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于小波变换的二氧化氯传感器信号去噪方法，其特征在于，原始电流信号的表示形式为：

3.根据权利要求1所述的一种基于小波变换的二氧化氯传感器信号去噪方法，其特征在于，所述改进的小波阈值函数的表达式为：

4.根据权利要求1所述的一种基于小波变换的二氧化氯传感器信号去噪方法，其特征在于，阈值的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的一种基于小波变换的二氧化氯传感器信号去噪方法，其特征在于，对原始电流信号进行多尺度小波变换时，选取symn小波基，分解层数设定为3层。

技术总结
本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种基于小波变换的二氧化氯传感器信号去噪方法，包括：通过二氧化氯传感器采集空气中的二氧化氯浓度信息，得到含有噪声的原始电流信号；对原始电流信号进行多尺度小波变换，得到小波系数；自适应选择阈值，并采用改进的小波阈值函数对小波系数进行阈值滤波，当小波系数的低频或高频分量低于阈值时，小波系数分量被偏移；当小波系数高于阈值时，小波系数分量被保留；对保留的小波系数分量进行小波重构，得到去噪后的信号。本发明能够克服传统小波阈值函数不连续、存在恒定偏差等问题。

技术研发人员：李志峰,张浩远,宋怡卫,李小文,田子玉,孟渤恩,于银辉,田小建
受保护的技术使用者：吉林省百皓科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12