本文關(guān)鍵詞：光譜信號(hào)及光纖振動(dòng)信號(hào)預(yù)處理算法的應(yīng)用研究

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【摘要】：信號(hào)預(yù)處理是一個(gè)特別重要的工程問題,在國防通信、化學(xué)、食品安全等領(lǐng)域等獲得了普遍的應(yīng)用,具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。論文針對光譜信號(hào)及光纖振動(dòng)信號(hào)展開研究,用以說明信號(hào)預(yù)處理在這兩個(gè)領(lǐng)域的重要性。首先,研究了純R6G拉曼光譜的時(shí)域特征,根據(jù)其特征對拉曼光譜的降噪展開較深的研究。給出了小波分析、最小均方(LMS)自適應(yīng)濾波器和經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EEMD)的理論和算法。對信噪比(SNR)小于10dB的拉曼光譜分別用各不相同的小波、LMS自適應(yīng)濾波器以及EEMD展開降噪。利用SNR、均方根誤差(RMSE)和相關(guān)系數(shù)(?)這三個(gè)判斷標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)降噪結(jié)果的好壞,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明LMS自適應(yīng)濾波器的降噪方法最為理想。其次,研究了光纖振動(dòng)信號(hào)的時(shí)域特征,以振動(dòng)儀采集的敲擊信號(hào)為例,根據(jù)其特征對敲擊信號(hào)的譜分析和特征提取展開較深的研究。給出了快速傅里葉變換(FFT)、小波包頻帶能量譜和快速譜峭度的原理和算法。對敲擊信號(hào)分別用FFT算法、小波包頻帶能量譜算法和快速譜峭度算法進(jìn)行分析。依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)FFT算法無法反映敲擊信號(hào)的頻域特征�？焖僮V峭度可以作為瞬時(shí)信號(hào)的頻譜分析,良好的反映敲擊信號(hào)的頻域特性。利用小波包頻帶能量譜能夠較好的提取敲擊信號(hào)的能量特征以便模式識(shí)別。最后,基于染噪拉曼光譜的降噪探究中發(fā)現(xiàn):EEMD算法能夠直接篩除混入拉曼光譜的高頻噪聲。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)LMS算法具有高效,易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn),但是該算法存在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定,穩(wěn)態(tài)誤差和收斂速率是一對不可避免的矛盾等問題,故提出一種基于EEMD聯(lián)合VS-LMS(可變步長)的降噪算法,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明相比于其他幾種方法,該算法的降噪效果有了明顯提高。
【關(guān)鍵詞】：EEMD LMS自適應(yīng)濾波器 快速譜峭度 小波包頻帶能量譜 EEMD聯(lián)合VS-LMS
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN911.7
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 緒論6-12
• 1.1 研究背景及意義6-7
• 1.2 光譜信號(hào)及光纖振動(dòng)信號(hào)預(yù)處理的研究現(xiàn)狀7-10
• 1.2.1 光譜信號(hào)降噪研究現(xiàn)狀7-9
• 1.2.2 光纖振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 本文主要工作和章節(jié)安排10-12
• 第二章 三種拉曼光譜降噪方法的應(yīng)用研究12-31
• 2.1 拉曼光譜12-14
• 2.1.1 拉曼光譜產(chǎn)生的原理12
• 2.1.2 拉曼光譜的特點(diǎn)12-13
• 2.1.3 拉曼光譜的采集13-14
• 2.2 小波變換14-16
• 2.2.1 連續(xù)小波變換14
• 2.2.2 離散小波變換14-15
• 2.2.3 小波基函數(shù)的性質(zhì)15-16
• 2.2.4 小波分解重構(gòu)算法16
• 2.3 LMS自適應(yīng)濾波器16-19
• 2.3.1 LMS自適應(yīng)濾波器原理16-17
• 2.3.2 LMS自適應(yīng)濾波器算法17-19
• 2.3.3 LMS自適應(yīng)濾波器的性能19
• 2.4 EMD和EEMD19-22
• 2.4.1 EMD原理19-20
• 2.4.2 EMD算法20-21
• 2.4.3 EEMD原理21
• 2.4.4 EEMD算法21-22
• 2.5 仿真實(shí)驗(yàn)及分析22-30
• 2.5.1 小波降噪23-24
• 2.5.2 EMD降噪24-26
• 2.5.3 EEMD降噪26-28
• 2.5.4 LMS自適應(yīng)濾波器降噪28-29
• 2.5.5 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)論29-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第三章 三種光纖振動(dòng)信號(hào)頻譜分析方法的應(yīng)用研究31-51
• 3.1 光纖振動(dòng)信號(hào)31-32
• 3.1.1 實(shí)測數(shù)據(jù)31-32
• 3.2.快速傅里葉變換32-37
• 3.2.1 周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)32-33
• 3.2.2 傅里葉變換33-34
• 3.2.3 傅里葉變換的基本性質(zhì)34-36
• 3.2.4 快速傅里葉變換36-37
• 3.3 小波包頻帶能量譜37-41
• 3.3.1 小波包分解37-38
• 3.3.2 小波包的子空間分解38-39
• 3.3.3 小波包的重構(gòu)39-40
• 3.3.4 小波包頻帶能量特征提取40-41
• 3.4 快速譜峭度41-45
• 3.4.1 譜峭度定義41-43
• 3.4.2 譜峭度性質(zhì)43
• 3.4.3 快速譜峭度43-45
• 3.5 仿真實(shí)驗(yàn)分析45-49
• 3.5.1 快速傅里葉變換圖譜45-46
• 3.5.2 小波包能量譜仿真46-47
• 3.5.3 快速譜峭度圖譜仿真47-49
• 3.6 本章小結(jié)49-51
• 第四章 EEMD聯(lián)合VS-LMS算法51-54
• 4.1 EEMD聯(lián)合VS-LMS原理與算法51-52
• 4.2 仿真實(shí)驗(yàn)52-54
• 第五章 總結(jié)和展望54-56
• 5.1 總結(jié)54-55
• 5.2 展望55-56
• 參考文獻(xiàn)56-60
• 致謝60-61
• 作者攻讀碩士學(xué)位期間科研工作及研究成果61-62

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