一种改进小波阈值函数的光纤光栅传感信号去噪方法.pdf

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1、第28卷第4期传感技术学报Vo1．28No．4CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSApr．20152015年4月ImprovedThresholdDe-NoisingMethodofFiberBraggGratingSensorSignalBasedonWaveletTransformCAOJingjing，HULiaolin，ZHAORui(SchoolofMechanicalandPrecisionInstrumentEngineering，Xi’nnUniversityofTechnology，Xi’an

2、710048，China)Abstract：NoiseinthefiberBragggrating(FBG)sensinghasseriouslyaffectedthedetectionprecisionofthecenterwavelength，anditshouldbeprocessedtoreducenoises．Amodifiedlogarithmicthresholdmethodisadopted，andthereasonablewaveletbasisanddecompositionlevelaredeterminedbyanaly

3、zingthedisadvantagesoftraditionalsoftandhardwaveletthresholdde—noisingmethods．Thesimulationresultsshowthattheimprovedmethodcanobtainthemaximumsignal—to—noiseratio(SNR)andtheminimumrootmeansquareerror(RMSE)，andtheSNRimproves1．5to4dBthantraditionalmethods．Thede．noisingeffeetof

4、thismethodiSprovedbyexperiments．Keywords：fiberBragggrating；de—noising；wavelet；thresholdfunction；signal-to—noiseratioEEACC：7230doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2015．04．012一种改进小波阈值函数的光纤光栅传感信号去噪方法术曹京京，胡辽林，赵瑞(西安理工大学机械与精密仪器工程学院，西安710048)摘要：光纤布拉格光栅(FBG)传感信号中存在的噪声严重影响了其中心波长的检测精度，因此必须进行

5、去噪处理。本文针对传统的小波软、硬阈值函数去噪的不足，提出了一种改进的对数阈值函数，并确定了最优的小波基和分解尺度。仿真表明，本文提出的改进阈值函数去噪后信噪比(SNR)较大，均方根误差(RMSE)较小，其中信噪比比传统的软、硬阈值方法提高了1．5dB～4dB。最后通过实验验证了本文方法的去噪效果。关键词：光纤光栅；去噪；小波；闽值函数；信噪比中图分类号：TN929．11文献标识码：A文章编号：1004-1699(2015)04-0521-05光纤布拉格光栅(FBG)传感器广泛应用于应信噪比的同时保持对突变信息的良好分辨能变、温度、压力、磁场等

6、多种物理量的测量，其原理是力。1994年，Donoho等人提出了小波阈值去噪通过检测FBG的波长漂移来测量物理量的变的概念，并证明了该方法能够在最小均方差意义下化1-2]。FBG传感信号在采集和传输的过程中易受得到最优估计值。传统的小波阈值去噪包括软噪声干扰，会影响反射谱中心波长的准确定位，对精阈值和硬阈值去噪，但它们都存在一些缺陷。硬阈确测量被测物理量变化带来了困难。因此必须对值函数存在间断点，去噪过程会出现附加振荡，软阈FBG传感信号进行去噪处理。值函数虽然连续，但得到的估计信号与原信号存在经典的数字滤波去噪，如有限脉冲响应滤波器，恒定偏差

7、¨。对此，一些学者提出了改进的阈值主要是基于频域的处理方法，用这种方法把信号和算法，文献[7]提出的改进阈值函数具有较好的连噪声分开的一个重要前提是信号频谱和噪声频谱没续性，但存在不确定因子，其取值的变化影响去噪有重叠；但实际情况往往相反，噪声的频谱几乎分布效果。在整个频域内，此时数字滤波去噪效果较差J。而针对上述方法存在的缺陷以及FBG信号的特小波变换具有良好的时频分析和多分辨率特性，能点，本文提出了一种基于对数的改进阈值函数。该有效区分非平稳信号中的突变部分和噪声，在提高阈值函数具有连续性，且能克服软阈值函数的恒定项目来源：陕西省自然科学基

8、金项目(2014JM7273)收稿日期：2014-11—10修改日期：2015—01—16第4期曹京京，胡辽林等：一种改进小波阈值函数的光纤光栅传感信