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氮爆式液压破碎锤工作时冲击载荷很大,冲击频率高,其压力等参数变化大,因此测量到的信号包括各种成分和干扰,往往呈非平稳时变特点,成分复杂,而信号中要信息。因此,只有有效地滤除噪声信号,获得有用的信号,才有可能得到可靠的分析结论。
小波包分解消噪是对多分辩率分解中所得到的高频部分再继续细分为些子频带,并对每个子频带提取各自的阈值,因此具有更精细的消噪能力。本文根据信息代价*小原理,使用基于*优小波包基的消噪方法对氮爆式液压破碎锤测试信号消噪。结果与傅立叶低通滤波消噪和普通小波消噪相比较效果更好。
2基于*优小波包基的消噪原理2.1多分辩率分析与小波包分析1998年3.肘4提出了多分辩率分析概念,给出了正交小波的构造方法以及正交小波变换的快速算法。从1可以看出,多分辩率分析只是对低频部分进行进步分解,使频率的分辩率越来越高,而高频部分则不予以考虑。由于其尺度是按进制变化在低频频段其时间分辨率较差小波包分析能够为信号提供种更加精细的分析方法,它将频带进行多层次划分,对多分辩率没有细分的高频部分进步分解,并能够根据被分解的信号的特征,自适应地选择相应的频带,使之与信号频谱相匹配,从而提高了时频分辩率,因此小波包具有更广泛的应用价值。小波包分解树2.
2.2*优小波包基的选择凿岩机械气动工具,2,2基消噪过程的流程。
对变换系数阈值处理有硬阈值法和软阈值法,软阈法取其中阈值抓的确定方法有很多种,般来说,771取为饨公2况为信号凿岩机械气动工具,2002 3实验建立与数据采集氮爆式液压破碎锤,利用高速运动的冲击活塞去冲击镐钎进行破碎作业,由压力油进入前腔来推动活塞回程,冲程阶段是靠高压储能氮气的迅速膨胀作用完成,整个过程对个信号的小波包分解可以用很多种小波包来实现,不同的小波包基对信号有不同的分解结果,其结果所能反映出信号特性的程度也不样。因此需要找到个*优特性。
给定可加性的信息代价函数财,满足财0=0,似。5,=1财纟用5代信号,用代信号5在个正交小波包基上的投影系数。若从小波包基库中选出则方为信息代价函数*小意义下的*优现米用0熵信息代价函数来搜索它们的*优基。Shannon熵的计算为在小波变换中,每次变换将原信号分解成长度各减半的平滑版本和细节版本。采用标志位的方法来决定选中的小波包,从底层开始,从左至右每两个接点构成组,由下往上相邻两层的下层的每组两个节点的熵和大于上层对应的节点的熵值比较,若下层的两个节点的熵和大于上层对应节点的熵值,则对上层该节点作标记。从下往上对相邻两层按上述过程逐层进行比较,直至对所有层均处理完毕。被作上标记的所有的节点对应的小波包函数即是搜索到的*优小波包基。2.3*优小波包基的消噪方法信号的性质可以用它的*优小波包基变换系数来刻画,系数较大者,携带的信号能量较多,系数较小,携带的信号能量较小。按照噪声能量的强弱来设定阈值,将等于或小于阈值的小波系数视为零舍去,也就是把这些值作为噪声去除,然后用大于阈值小波包获得*优小波包基分解分解系数阈值处理可以分为回程加速回程减速和冲程加速段。
本实验以3贾1000型氮爆式液压破碎锤作为测试对象,各腔油压氮气腔压力流量等参数的测试以相应的传感器作为传感元件,多路传感参数信号通过多功能数据采集卡进行多通道的数据采集,模拟信号通过采集卡的人0转换芯片转换为数子形式,然后将转换后的多路信号通过计算机中相应的数据处理环节进行各种所需的处理工作。实验测试原理4.
1.氮气压力传感器2.椭圆齿轮流量计3.回油腔压力传感器4.控制腔压力传感器5.前腔压力传感器6.进油差压传感器7.氮爆式液压碎石锤实验分别在不同的充氮压力不同的采集频率不同的供油流量及不同的系统压力下,对各参数进行测试采集。通过分析,以验证,爆式液压破碎睡设计理论的正确性对氮爆式液压破碎锤对象的理论分析的正确与否破碎锤内部两运动体活塞和控制阀运动是否匹配及气压间接测试法测试冲击器性能参数的可行性。
4信号处理分析各腔压力流量等参数能反映机构的工作状态,但测量到的信号容易被其它随机信号所淹没。下面只对在系统压力为18,采集频率为5充氮压力为3.3,3及供油量为1051士1的状态下测得的前腔压力数据进行小波包分析处理,其它类似。
中可以看出,活塞回程时间较长,大约占了周期的23,而冲程阶段时间很短,压力变化率大,活塞换向约在=0陌8处和冲击,在=125105处时有很大的瞬态冲击响应,抽取出这些瞬态冲击响应的信息无疑对判断破碎锤的工作状态有重要意义。为使获得的前腔压力曲线具有良好的可读性和可分析性,选用具有良好线性相位的双正交,31如如68小波对其进行小波包分解,选取小波包分解层数为5,然后按810摘*小原理搜索*优小波包基,*佳树结构6.*后只利用软阈值量化后的*优小波包基的分解系数逐层向上进行重构,重构后的信号56,它很好地消除噪声和较好地保持了信号中的突变成分。而传统的傅立叶滤波处理,5为采用傅立叶较低频率的低通滤波器,使得信号过分平滑,有部分有用信号被当作噪声而滤除掉了,5,为采用傅立叶较高频率的低通滤波器,则仍然存在很大的噪声。51为采用普通小波消噪的结果。比较它们之间的消噪效果,显然*小波包基方法具有*好的消噪效果。
4结束语基于*小波包基消噪能有效地对氮爆服了传统傅立叶分析的时频局部化矛盾,能更有效地去除噪声千扰和保留信号的突变凿岩机械气动工具,20024时间,化傅立叶滤波器降噪效果1时间爪5使用小波方法消噪后的信号时间阳c傅立叶滤波器降噪效果时间,幻原含噪声的信号时间6*优小波包基消噪后的信号部分,对实测信号的应用明,该方法对提取有用信号非常有效。
程正兴。小波分析算法与应用肘。西安西安交通大学出版社,1999.
胡昌华,张军波,夏车,张伟。基于姑31的系统与设计小波分析西安西安电子科技大学出任震等。基于*优小波包基的电动机故障信号的消噪与检测。中国机电工程学报,20028.
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