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1、小波閾值降噪與經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解在信號瞬時特征提取中的應(yīng)用崔心瀚，馬立元，魏忠林，王天輝(軍械工程學(xué)院，河北石家莊050003)ApplicationofWaveletThresholdDe——noisingandEMDinInstantaneousFeatureExtractionCUIXinhan，MALiyuan，WEIZhonglin，WANGTianhui(OrdnanceEngineeringCollege，Shijiazhuang050003，China)摘要：為了在信號瞬時特征提取過程中有效降0引言低噪聲干擾影響，提出一種基于小波閾值降噪和經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(EMD)的信號瞬時特征提
2、取方法。根在機械故障診斷和故障預(yù)測領(lǐng)域，經(jīng)常要對非據(jù)信號特征選擇適合的小波閾值函數(shù)進行降噪處平穩(wěn)信號進行相關(guān)的信息提取和特征分析。然而理，然后對降噪信號進行EMD分解，以互相關(guān)系數(shù)信號在產(chǎn)生、傳輸和收集的過程中，不同程度地受作為判別依據(jù)，保留含有信號瞬時特征的本征模函到噪聲的污染。因此，在對信號進行提取和分析之?dāng)?shù)(IMF)，并進行Hilbert時頻譜圖和邊際譜圖分前必須降噪。小波降噪作為一種最為常見的方析，最終完成信號瞬時特征的提取。法，被廣泛應(yīng)用于非平穩(wěn)信號的預(yù)處理過程之中。關(guān)鍵詞：閾值去噪；經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解；希爾伯特一黃經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(EMD)[2-33既可用于分析非線變換；特征提取性、非
3、平穩(wěn)信號，也可用于分析線性、平穩(wěn)信號的時中圖分類號：TN911．4頻分析方法。其通過信號的EMD分解，使非平穩(wěn)文獻標(biāo)識碼：A信號平穩(wěn)化，從而使得信號的瞬時頻率具有實際意文章編號：1001—2257(2014)10—0012—05義，并為希爾伯特一黃變換(HHT)的應(yīng)用提供條件。Abstract：Inordertoreducetheimpactcausedby但是在EMD分解的實際應(yīng)用中往往會出現(xiàn)邊緣效noisepollutionuponthesignalprocessingofinstanta—應(yīng)，高頻分量處理的好壞直接影響到整個信號的分neousfeatureextraction，am
4、ethodcombiningwavelet析。結(jié)合以上提到的非平穩(wěn)信號相關(guān)處理技術(shù)，利thresholdde——noisingandempiricalmodedecomposi—用小波降噪與EMD分解，對仿真信號和軸承外圈tion(EMD)toextracttheinstantaneousfeaturesof故障信號進行處理。signalsisproposedhere．Themethodselectsasuitablewaveletthresholdwhichdependsonthefeatureof1小波降噪原理signaltomakepretreatmenttothesignal，a
5、ndthen合理選擇信號的小波系數(shù)以便剔除噪聲，是小theintrinsicmodefunctions(IMFs)ofde～noising波降噪的關(guān)鍵。常用的細(xì)節(jié)處理方法有2種，一種signalsareobtainedwithEMD．Basingonthecor—是將小波分解結(jié)構(gòu)中的高頻系數(shù)全都變?yōu)榱?；另一relationdegrees，therealIMFsareextractedtoan—種則是給定閾值進行降噪處理。對于前者，雖然噪alyzetheHilbertspectrumandthemarginalspec～聲信號多存在于高頻細(xì)節(jié)中，但將高頻系數(shù)全置零trum．Finallyw
6、ecompletetheextractionofsignals會導(dǎo)致部分高頻信號特征缺失，影響信號瞬時特征instantaneOusfeature．的完整提取。而對于后者，如能恰當(dāng)選擇閾值就能Keywords：thresholdde—noising；EMD；HHT；夠生成最小方差估計的降噪信號，這樣就能達(dá)到信featl】reextracti0n號降噪的目的。小波閡值法作為信號去噪的常用方法，最早由收稿日期：2014—07—03基金項目：軍隊通保科研基金資助項目(裝通[2012380號)Donoho和Johnstone提出[4-63。一般來說，對于一·12·《機械與電子》2O14(iO)、
7、波閾值降噪維振動信號的小波降噪可按如下過程進行：小波分值函數(shù)，分別將所有極大值點和所有極小值點連接解、閾值和閾值函數(shù)的選取以及一維小波的重構(gòu)，起來形成上下包絡(luò)線，并計算上、下包絡(luò)線的平均在這3個過程中，最為關(guān)鍵的當(dāng)屬閾值的選擇以及值，記為re(t)，算出閾值的量化，在某種程度上說，它關(guān)系到信號消噪()一()一hl()(3)的質(zhì)量書]。不同的小波系數(shù)估計對應(yīng)著不同的小根據(jù)IMF分量判斷條件判斷h()，如果滿足波閾值去噪方法，傳統(tǒng)的閾值
