改进 VMD 算法消除脉搏波基线漂移研究

针对光电容积法采集的脉搏波信号容易受到干扰出现基线漂移的现象,提出了一种改进变分模态分解消除基线漂移噪 声算法。 算法先利用变分模态分解(VMD)将脉搏波信号分解成多模态分量,然后筛选出含有基线漂移的分量进行经验模态分 解(EMD),并消除经验模态分解的余项,最后将全部模态重构。 实验结果表明:该算法可以有效去除基线漂移,减少失真。 与 单纯使用 EMD 算法相比,改进 VMD 算法的含噪信号功率与降噪后信号功率比为 0. 26,均方误差为 1. 73,有效提高了信号的 质量。     

EWT算法在ECG信号滤波中的研究

针对经验模态分解(EMD)算法存在的模态混叠问题和集合经验模态分解(EEMD)算法实时性不足的缺点,采用EMD与小波分析相结合的EWT算法,对ECG信号的频谱自适应分割,在分割区间上构建小波滤波器组,提取具有紧支撑的单分量成分,剔除直流分量和噪声余项,并将其余分量重构。实验数据来自MIT-BIH数据库中真实的心电图(ECG)信号,仿真结果表明,该算法能有效去除ECG信号中的基线漂移和工频干扰,信噪比(SNR)、均方根误差(RMSE)和自相关系数(AC)优于其他两种自适应算法EMD和EEMD;算法整体运行时间小于1 s,满足了心电监测的实时性与准确性要求。     

基于VMD和平滑滤波的ECG去噪方法*

针对目前变分模态分解法在心电信号降噪时存在模态分量难以取舍的问题,提出了一种改进的变分模态分解方法。首先对含噪心电信号进行变分模态分解,通过各模态分量的中心频率和模态分量与原始心电信号的互相关来确定噪声占优的模态分量与信号占优的模态分量。然后选取中心频率处于医学心跳频率范围的模态分量来提取心跳频率对应的采样点数,根据心跳频率对噪声占优的模态分量和信号占优的模态分量分别进行平滑滤波。最后使用处理过的模态分量重构心电信号,完成基线漂移和肌电噪声的去除。实验结果表明该方法的去噪效果优于小波阈值法、变分模态分解法及两者相结合的方法。     

基于优化变分模态分解的海杂波去噪方法

文章分析了确定变分模态分解(VMD)参数存在的问题,提出了一种基于优化变分模态分解的海杂波去噪方法。利用鲸鱼优化算法(WOA)对模态个数K和惩罚参数α进行寻优,对海杂波原信号自适应分解,去除方差贡献率(VCR)较低模态分量,结合模糊熵筛选出噪声占主导的模态分量,将其进行Savitzky-Golay(SG)滤波处理。对滤波后的分量和有用分量叠加重构去噪后的信号,通过最小二乘支持向量机(LSSVM)对海杂波信号进行预测并验证去噪效果。仿真结果表明,本文所提算法能够有效抑制噪声干扰,去噪后的均方根误差(RMSE)为0.000 29,比去噪前的均方根误差0.012 3降低了两个数量级。     

基于变分模态分解和小波分析的变压器局部放电去噪研究*

为有效去除变压器局部放电信号中大量的电磁干扰,针对现有经验模态分解存在模态混叠等问题,提出将一种新的信号分解算法——变分模态分解结合小波运用在变压器局部放电信号中来抑制窄带周期干扰和白噪声。首先利用变分模态分解将含噪信号分解成若干个以某中心频率波动的模态,在分解过程中自动滤去白噪声;然后提取含局部放电信息的模态进行重构;最后通过小波去除残余窄带周期干扰,进而实现干扰抑制。仿真和实测信号分析结果表明,该方法能很好地抑制两类干扰,保留局部放电信号特征,验证了采用变分模态分解结合小波去除噪声的有效性,为局部放电信号去噪提供了一种新的方法。     

抽水蓄能电站甩负荷实测压力处理及特性分析

针对抽水蓄能电站甩负荷过程蜗壳进口压力信号易受噪声干扰、压力脉动难以准确提取等问题，提出了一种变分模态分解和完全自适应噪声完备集合经验模态分解相结合的联合处理方法。首先对信号进行变分模态分解，以互信息为准则进行分量重构，降低排列熵值。然后对重构信号进行完全自适应噪声完备集合经验模态分解处理，叠加分量以获取与仿真信号排列熵一致的试验数据。通过工程实例研究证明，本文所提出的处理方法能较为快速和准确地分解蜗壳进口实测压力，同时利用互信息提升了使用相关系数选取分量重构的准确性，为压力脉动准确提取和分析提供了新参考。     

基于VMD的电力电缆局部放电信号自适应阈值降噪方法

局部放电(Partial Discharge, PD)用于高压电缆在线监测时,采集到的信号包含多种噪声,白噪声是最常见、影响最广泛的一种。为了抑制白噪声的影响,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)的局部放电信号降噪方法。采用变分模态分解对含噪局部放电信号进行分解,得到频率从低到高的模态分量后,计算各个变分模态分量的峭度值,选取脉冲特征分量进行重构,利用小波自适应阈值对重构信号再次降噪。与小波变换阈值法对比在不同噪声环境下的降噪结果,结果从均方误差、波形相似系数定量优于小波标准软阈值降噪法和小波全局硬阈值降噪法。仿真和现场实验结果表明,该方法可以有效去除噪声信号,能够较为完整地保留原始信号波形。     

基于AVMD-自适应小波包法的电缆局部放电去噪研究

为准确提取检测到的局部放电信号,针对高压电力电缆的噪声抑制问题,提出了自适应变分模态分解(AVMD)结合自适应小波包分解的方法提取纯净的局放信号。首先运用AVMD将周期性窄带干扰、白噪声和局放信号分解在不同的基本模态分量中,将周期性窄带干扰滤出,得到仅含有白噪声的局放信号。再运用自适应小波包分解,将信号分解在高中低频的分量中,根据阈值法将不含局放信号的分量滤出,得到较为纯净的局放信号,并将所提方法分别与其中单独一种算法进行去噪比较分析。仿真结果表明,所提方法抑制噪声效果更明显,与仿真信号的相似度最高。     

基于变分模态分解和希尔伯特变换的直流纹波检测

准确检测直流信号的纹波分量对于评估直流电源质量至关重要。本文提出了基于变分模态分解和希尔伯特变换的组合算法来检测和分析直流信号纹波分量的特征。首先,通过排列熵均值法确定变分模态分解算法的最佳模态数。通过使用变分模态分解算法,可以将直流信号准确地分解为一系列调幅-调频函数。然后,将希尔伯特变换算法应用于每个调幅-调频函数以获得相应的瞬时幅度和频率,并确定直流信号的特性。结果表明,与总体平均经验模态分解-希尔伯特变换算法相比,变分模态分解-希尔伯特变换算法对于复杂信号具有较高的分解精度,较强的噪声鲁棒性,且对采样频率不敏感,可用于直流纹波检测。     

基于VMD与快速谱峭度的滚动轴承故障诊断

针对滚动轴承故障信号易受环境噪声干扰,故障特征信息获取相对困难的问题,提出了基于变分模态分解(VMD)与快速谱峭度的滚动轴承故障特征提取方法.首先将轴承信号分解为若干个固有模态分量(IMF),然后利用最大相关峭度解卷积算法对各阶模态分量进行计算,选取相关峭度值相对较大的几个IMF分量作为故障信息最突出的研究对象,并对其...     

应用变分模态分解和独立分量分析的变压器 局部放电信号特征提取研究

变压器局部放电信号中存在大量的电磁干扰,为有效提取特征量,提出利用变分模态分解法将被测信号分解成围绕若干中心频率波动的模态,同时去除白噪声;再进行含变压器局部放电信息的模态重构,用独立分量分析法滤除周期干扰噪声,实现信号的特征提取。仿真结果验证了方法的有效性,具有良好的去噪效果。     

旋转机械状态非线性特征提取及状态分类

为提取淹没于环境和结构噪声下风力机轴承故障信号,基于能量追踪法,提出改进变分模态分解法(improved variational mode decomposition, IVMD),并采用粒子群算法求解最优约束因子,获取准确模态分量;摒弃传统对故障特征频分量的提取,基于非线性分形理论提出多重分形谱特征因子(multi-fractal spectrum,MFC)以选取最具非线性特征的模态分量,以不同故障程度及状态的轴承加速度信号为对象,采用优化递归变分模态分解获取多分量,通过多重分形谱特征因子最大值选取有效信息分量,通过支持向量机进行故障分类。结果表明优化递归变分模态分解可准确分解振动信号至不同频段,以便故障信息提取;多重分形谱特征因子与信噪比呈正相关,以其最大值选取的分量具备更多有效信息;对IVMD-MFC所选取非线性分量,通过8种非线性特征值构建特征矩阵,通过BP神经网络实现故障分类,诊断准确度达97.5%。表明所提出方法可对不同故障程度的轴承状态进行区分。     

基于二次 CEEMD 与时域特征分析的去噪方法

为克服经验模态分解(EMD)去噪方法存在的模态混叠以及噪声分量与信号分量区分困难问题,本文提出了一种基于二次互补集合经验模态分解(CEEMD)与时域特征分析的去噪方法。该方法利用CEEMD来克服模态混叠问题,同时基于对CEEMD本征模态函数(IMF)的时域特征分析来确定噪声主导IMF分量与信号主导IMF分量的分界点,据此区分噪声分量与信号分量,并对分界点相邻两侧的噪声主导IMF分量与信号主导IMF分量进行二次CEEMD分解,在保留更多有用信号的同时进一步滤除剩余噪声。对含冲击噪声干扰的实际机载平台数据的去噪实验结果表明,新方法通过对噪声分量与信号分量的有效分离,可以更好地抑制噪声干扰,明显提升信噪比。     

基于VMD-TEO的输电线路故障定位方法

用于交流输电线路故障测距的小波变换故障定位方法存在精度低和自适应差的缺陷。为此,提出一种VMD-TEO算法,利用变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)算法分解故障行波信号,通过Teager能量算子(Teager energy operator, TEO)提取分解后的高频模态分量的能量突变点,将能量峰值对应的时刻带入分布式故障测距算法,获取故障位置。算例仿真对比结果表明:VMD-TEO算法定位误差小于0.1%,小波变换法故障定位的误差约为VMD-TEO算法的10倍;VMD-TEO算法分解信号后能够有效去除噪声干扰,成功提取波头信号,大幅度提高故障定位的准确度。     

基于改进 SVD_EMD 的绝缘子泄漏电流去噪方法

泄漏电流是表征气体绝缘输电线路(GIL)内部绝缘子性能优劣的重要指标,在实际工程中泄漏电流信号的采集常受窄带信号与白噪声信号的干扰,进而影响对于绝缘子性能的准确评估,常用泄漏电流去噪方法多依赖于经验参数与人工设定。针对以上问题,提出利用奇异值曲率谱对奇异值变换(singular value decomposition,SVD)进行改进,去除窄带信号干扰;然后引入正负白噪声组,利用经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)对含有白噪声信号的泄漏电流信号进行分解,在分解过程中对模态分量进行去噪处理,保留最终模态分量即为无噪泄漏电流信号。信号仿真与现场实测结果均表明所提方法可以有效实现GIL绝缘子泄漏电流去噪。     

基于NGO-VMD-DE的单相接地故障信号特征提取

针对电力系统输配电线路发生单相接地故障时,电气设备的电磁环境干扰,故障零序电流成分复杂等原因导致故障特征信息提取困难,变分模态分解参数人为确定导致其对零序电流分解效果差,常用的熵运算慢,鲁棒性差,进而后续选线准确率低的问题,提出了一种新的基于NGO-VMD-DE的单相接地故障的零序电流故障特征提取方法。首先,通过北方苍鹰优化算法(NGO)优化变分模态分解(VMD)实现零序电流信号的自适应分解,建立了自适应相关系数的本征模态函数(IMF)分量选取准则选取有效分量,然后对选取的分量进行重构,最后对重构后的信号进行散布熵(DE)计算以提取单相接地故障的零序电流故障特征,通过搭建模型进行仿真实验,并与近似熵、样本熵、模糊熵、排列熵等其他特征熵值指标进行对比表明,所提出的故障特征提取方法可以更加准确、有效地表征发生单相接地故障线路的零序电流故障信息。     

基于变分模态分解和S变换的故障行波检测方法

针对配电网运行环境复杂,现有行波检测方法HHT和S变换应对强噪声干扰下识别效果不理想的问题,结合变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)和S变换有效分解非平稳信号的优势,提出一种耐受配电网噪声的故障行波检测方法,利用VMD将混有噪声的故障行波信号分解,获取不同尺度的固有模态分量IMFs,再经过S变换提取IMF1分量中的瞬时频率,最后准确辨识故障初始行波波头的到达时刻,解决EMD分解过程中模态混叠和端点效应现象,以及S变换在强噪声干扰条件下行波信号检测能力下降的问题。通过ATP/EMTP搭建仿真模型,结果表明,在强噪声干扰的条件下,所提检测方法相比于Hilbert-Huang变换和S变换,抗干扰检测效果更明显。     

基于变分模态分解的暂态扰动波形去噪算法

针对经验模态分解去噪时存在的模态混叠问题,提出一种变分模态分解与滑动均值滤波相结合的去噪算法。首先通过寻找变分模型最优解将含噪信号分解成若干个固有模态。然后利用相关系数准则确定最优分解层数K以及其对应的相关模态,并用滑动均值滤波器对非相关模态进行处理以得到其中的有用分量。最后基于相关模态和非相关模态中提取的有用分量构造去噪后的信号。仿真表明,与经验模态分解去噪和小波去噪相比,所提出的算法能够在更有效去除暂态扰动中噪声的同时,保留暂态扰动中的特征信息。     

疲劳裂纹扩展电位信号的最优光滑降噪算法

在采用直流电位降法对疲劳裂纹扩展过程进行实时监测时,由于受到多种噪声干扰使疲劳裂纹扩展电位信号不准确。 为了提高其准确性与光滑性,对疲劳裂纹扩展电位信号建立基于变分模态分解(VMD)的最优光滑降噪算法,将裂纹电位信号 进行 VMD 分解后,根据各个模态分量的样本熵、相关系数和均方误差等指标,剔除裂纹电位信号中的噪声分量和对含噪的有效 模态分量进行降噪处理;然后选择合适的模态分量进行裂纹电位信号的重构,对比不同信号重构方案,选出最优重构信号;最后 对最优重构信号建立不同光滑滤波算法,通过对比光滑度、均方误差、信噪比等指标得出最优光滑降噪模型。 分析结果表明该 算法模型光滑降噪效果良好,降噪误差比为 0. 122 050,提高了监测信号的光滑性与准确性。     

基于VMD的去噪算法在套管引线检测中的应用

超声检测套管引线的信号数据中存在大量的噪声干扰,使得回波时间提取精度产生较大误差。针对上述问题提出了一种基于变分模态分解(VMD)与小波阈值的去噪新方法。采用VMD对含噪信号进行分解,通过计算相关系数筛选出固有模态函数(IMF)中的高频分量进行小波阈值降噪,保留高频分量中的回波信息,最后与低频IMF进行信号重构。实测数据的去噪结果表明,去噪效果良好,有效地保留了高频分量中的真实信息,提高了超声回波信号的信噪比,从而增加了超声检测套管引线的测量精度。