基于小波自适应阈值滤波的VMD降噪方法

本文提出了一种基于小波自适应阈值滤波的可变分模式分解（VMD）降噪方法。该方法降噪过程为：先将含噪声信号进行VMD分解,进而将VMD分解分量中含大部分噪声的高频模态分量进行小波自适应阈值滤波降噪,滤波降噪后的分量与其他模态分量重构降噪信号。三个实例表明：所提方法能有效减低信号噪声,适应性广。 关键字：可变分模式分解（VMD）;小波变换; 自适应阈值     

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。     

基于改进CEEMDAN和小波阈值的雨声信号去噪算法研究

为了从混杂着各种噪声的雨声信号中提取到较为纯净的雨声信号，本文提出基于改进完全自适应噪声集合经验模态分解（CEEMDAN）和小波阈值相结合的雨声信号去噪方法。方法引入互相关函数寻找CEEMDAN的最优分解层数F值，并通过CEEMDAN算法按最优分解层数F层分解，将信号分解成多个频率由高到低的本征模态分量（IMF）;利用小波阈值，滤除高频IMF分量中的噪声分量，最后将去噪后的高频IMF分量和未经去噪的低频IMF分量进行信号重构，提取出较为纯净的雨声信号；实验表明，本文选用方法的去噪效果相对于经验模态分解（EMD）去噪算法、小波阈值去噪算法等传统方法具有一定的优势，去噪后的雨声信号能够准确反映出环境雨情的特征，提高雨情分析的精确度。     

基于POA-VMD-WT的MEMS去噪方法

针对MEMS传感器所测得的加速度和角速度输出信号噪声较大问题,提出一种基于鹈鹕优化算法(pelican optimization algorithm, POA)的变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)结合小波阈值(wavelet threshold, WT)的去噪方法。首先利用POA对VMD的参数组合进行优化选择,然后应用POA-VMD将含噪信号自适应、非递归地分解为一系列本征模态函数(intrinsic mode function, IMF)。再通过计算每个IMF的余弦相似度对IMFs进行分类,根据计算结果将IMFs分为噪声主导分量与信号主导分量,对分类后的噪声主导分量进行改进小波阈值去噪处理,最后对处理后的噪声分量与信号主导分量进行重构,获得降噪后的MEMS传感器信号。静态和动态实验结果表明,该方法去噪处理后信号的信噪比分别提高12和10 dB,均方误差分别降低75.5%和46.6%,去噪效果显著,能够提高MEMS传感器的精度。     

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。     

基于小波阈值去噪的直流充电桩电能计量算法研究

针对直流充电桩输出电压、电流中包含纹波导致直流电能计量准确性降低的问题,在研究直流电能计量算法基础上,分析纹波如何影响直流电能计量精度,并给出采用经典滤波法后的仿真结果,说明了经典滤波方法的有效性。提出了一种基于小波阈值函数去噪方法的现代滤波算法,对直流充电桩充电实测数据进行去噪处理,同时将改进函数与传统的软、硬阈值小波去噪法分别进行仿真结果对比分析,得到了趋势相同的直流充电数据,验证了改进小波阈值去噪算法对提高直流充电桩计量精度效果最好。     

基于IWOA-VMD的永磁同步电机匝间短路故障振动信号去噪方法

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)匝间短路故障振动信号易受噪声干扰导致故障特征难以准确提取的问题,提出一种改进鲸鱼优化算法(improved whale optimization algorithm, IWOA)优化变分模态分解(variational mode decomposition, VMD),并将其应用于PMSM匝间短路故障振动信号去噪。首先在传统鲸鱼优化算法中引入非线性收敛因子、自适应权重和柯西算子,利用IWOA算法对VMD参数进行寻优来实现信号的自适应分解。然后根据多尺度排列熵-方差贡献率最优模态分量选取原则将信号分量分为噪声主导分量和有效信号分量,对噪声主导分量进行非局部均值滤波(non-local mean filtering, NLM)去噪。最后将去噪分量与有效信号分量重构为去噪信号。使用ANSYS有限元软件建立了电机短路故障模型,并搭建了短路故障实验平台,利用该方法对仿真与实测信号进行去噪处理,并与小波阈值去噪等去噪方法进行对比分析,得出仿真信号的信噪比从8 dB提升至20.273 8 dB,实测信号的信噪比相较于小波阈值去噪提高了77.01%,验证了所提方法的有效性和实用性。     

基于CEEMDAN与改进小波阈值的电缆局部放电信号降噪方法

对检测到的电缆局部放电信号降噪是实现电缆绝缘诊断与评估的前提,为此提出一种基于自适应噪声的完备集合经验模态分解(CEEMDAN)与改进小波阈值的电缆局部放电信号降噪方法。首先,采用CEEMDAN算法将染噪局部放电信号进行分解,得到数个模态分量;然后,计算模态分量的峭度值,筛选出有效特征分量并重构;最后,将重构信号通过改进小波阈值法再次降噪去除冗余噪声,得到降噪后的局部放电信号。将该方法、传统小波阈值法及集合经验模态分解与改进小波阈值法分别用于不同噪声强度下局部放电仿真信号的降噪处理,结果表明该方法具有更高的信噪比与波形相似系数,能有效抑制周期性窄带干扰与白噪声。     

矿用永磁直驱电机异响声信号降噪方法研究

针对矿用永磁直驱电机异响声信号噪声干扰大,有用信号被噪声淹没难以提取的问题,提出一种融合改进VMD与小波软阈值的降噪方法。首先,利用粒子群算法优化变分模态分解算法得到分解层数k和惩罚因子α的最优参数组合,基于最优参数组合分解获得矿用永磁直驱电机异响声信号k个本征模态分量(IMF)。其次,利用加权裕度指标筛选出有效信号分量和需进一步分解的含噪分量,基于小波软阈值对含噪分量进一步降噪。最后,将有效信号分量与小波软阈值降噪后的分量重构得到最终降噪信号。应用此方法分别对仿真信号和矿用永磁直驱电机异响声信号降噪,并与其他方法对比。试验结果表明,该方法能将仿真信号信噪比提升至27.524 7 dB,均方根误差降低至0.085 5,实测信号信噪比提升至34.715 3 dB,均方根误差降低至0.006 7,降噪效果较好,为后续的故障特征提取与故障诊断工作提供数据基础。     

一种基于S＿VMD与Sdr＿SampEn的局部放电信号去噪方法

交联聚乙烯(XLPE)电缆作为“双碳”目标中电力传输的重要工具,在使用一定年限后绝缘性能会下降,局部放电(Partial Discharge, PD)检测作为评估XLPE电缆绝缘状态的重要手段已广泛应用。针对PD信号中存在的各类噪声问题,提出了一种基于Spearman变分模态分解(Spearman Variational Mode Decomposition, S＿VMD)与空间相关递归样本熵(Spatial Dependence Recurrence Sample Entropy, Sdr＿SampEn)的局部放电信号去噪方法。首先通过S＿VMD将信号分解为K个最优本征模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF),然后通过计算各IMF的Sdr＿SampEn值来判定其是噪声主导分量还是PD主导分量;再对分类后的IMF分别采取改进小波阈值去噪和Savitzky-Golay(SG)滤波去噪,最后进行重构得到去噪后的PD信号。利用该方法对仿真与实测PD信号进行去噪处理,并与自适应变分模态分解(Adaptive VMD, AVMD)等去噪算法进行对比分析,结果表明该方法能...     

小波熵自适应阈值的电能质量信号去噪新方法

针对电能质量信号去噪问题,提出改进的小波熵自适应阈值去噪法。利用小波变换分解电能质量信号,计算小波分解后信号子带区间的小波熵,将小波熵和自适应阈值相结合确定高频系数阈值门限,采用改进折中指数阈值函数对电能质量信号去噪处理,最后重构降噪后的电能质量信号。通过对四种典型带噪电能质量信号(电压突降信号、暂态振荡信号、电压中断信号、谐波信号)去噪处理,并与无偏风险阈值、极大极小阈值的去噪性能比较,对比可知在输入信噪比为20dB时,对于不同的电能质量信号,改进的小波熵自适应阈值去噪法的输出信噪比是最大的。     

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凹凸型阈值小波的电缆局部放电信号降噪方法

针对中高压电缆局部放电信号测量中常见的周期性窄带干扰和随机白噪声干扰的问题,提出了一种基于变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)和凹凸型阈值小波变换相结合的局部放电信号的降噪方法。先通过VMD对原始信号进行分解重构完成初步的降噪,再通过凹凸型阈值的小波变换进行进一步降噪。应用此方法分别对仿真信号和实测信号进行噪声抑制,并与传统降噪方法的降噪效果进行对比。对比结果证明所提方法相较于传统的软硬阈值的小波降噪等方法有更好的降噪效果,局放信号特征保留效果也更好。     

基于CEEMDAN与小波自适应阈值的去噪新方法

一维电能质量信号中通常含有不同程度的白噪声,高效去噪是对电能质量信号进行检测与识别的重要前提。为了能有效地消噪并完整还原信号的奇异点等真实信息,提出了基于自适应白噪声的完备总体经验模态分解(CEEMDAN)与小波自适应阈值的去噪新方法。首先通过自相关法对CEEMDAN分解得到的含噪高频固有模态函数(IMFs)进行筛分;然后对这些高频分量进行小波自适应阈值降噪,这样就保留了高频部分的有效信息;最后与低频IMFs进行信号重构。仿真结果表明该方法去噪效果好,有效地保留了高频成分中的真实信息,为电能质量信号去噪提供了新思路。     

基于多路信号联合去噪的Prony谐波检测法

针对传统Prony算法易受噪声干扰且同一区域内多路电能质量信号存在相关性的特点,文中提出了一种基于多路信号联合去噪的Prony谐波检测算法,实现在较强噪声条件下的谐波准确检测。首先,采用中心频率法和轨迹相似度法改进多元变分模态分解（MVMD）算法;其次,利用改进的MVMD算法联合分解相关联的多路信号,提取出主导模态分量并重组为适宜Prony分析的稳定信号;最后,对稳定信号进行Prony分析得到初步的谐波参数,通过阈值筛选和人工鱼群全局寻优,得到准确的谐波检测参数。仿真实验表明,改进的MVMD去噪算法的输出信噪比为37.3,高于VMD去噪法（33.2）和小波去噪法（32.8）,去噪效果更优;文中算法谐波检测结果的误差总体小于传统Prony算法,具有谐波检测准确度高、同时计算多路信号的特点。