国家自然科学基金(41304098)
- 作品数：24 被引量：99H指数：6
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- 基于广义S变换和奇异值分解的近红外光谱去噪被引量：5
- 2018年
- 针对近红外光谱物质含量检测过程中噪声影响模型精度和稳定性的问题,引入广义S变换与奇异值分解(SVD)。利用广义S变换得到光谱数据的时频谱,并将二维时频谱系数矩阵作为SVD的Hankel矩阵求解奇异值,再采用k-均值聚类算法对奇异值序列进行分类计算,确定重构奇异值个数,对去噪后的数据矩阵进行广义S逆变换得到去噪后的光谱数据。给出组合方法的基本理论和具体实现过程,对仿真数据和谷朊粉导数光谱进行去噪,并与传统的9点平滑法和小波软阈值法的去噪结果进行比较。结果表明:所提方法克服了时域或频域单维滤波的局限性,且无需参考噪声数据和选择基函数,在谷朊粉导数光谱去噪中,只需采用两个奇异值就能实现较好的去噪效果,降低了滤波过程的复杂度。采用所提方法处理后,近红外光谱的分析精度和模型的稳健性优于9点平滑处理法和小波软阈值法。相比9点平滑法,所提方法的预测集的决定系数由0.9436增大为0.9985,预测均方根误差由0.0843减小为0.0406,明显提高了谷朊粉中水分含量定量检测的精度。
- 蔡剑华肖永良黎小琴
- 关键词：光谱学去噪广义S变换奇异值分解
- Hilbert-Huang变换与傅里叶变换在大地电磁数据处理中的适用性分析被引量：6
- 2017年
- Hilbert-Huang变换(HHT)和傅立叶变换是目前广发应用于大地电磁(MT)信号处理的两种算法,但两种方法在MT信号的处理中的适用性研究却鲜有报道.文章以仿真平稳信号、加噪信号、非平稳信号和实测大地电磁信号为例,从准确性、稳定性、计算效率等几个方面比较了两种算法在大地电磁信号处理中的适用性.结果表明:傅立叶变换对于无噪平稳信号的分析,其分辨率和准确性很高,且计算速度快,适合海量大地电磁测深数据的处理;HHT算法具有时频分析和滤除高频分量的能力,能精确的刻画信号能量随时间和频率的分布,且抗噪声性能好,在MT数据筛选和去噪等方面有优势;基于HHT边际谱的功率谱估计更适合MT信号非平稳特性的实质,但其计算效率低,是制约其工程应用的瓶颈问题.
- 蔡剑华肖永良
- 关键词：傅立叶变换HILBERT-HUANG变换功率谱估计时频分析
- MT信号处理中小波分析与Hilbert-Huang变换的比较
- 2014年
- 以实测大地电磁信号为分析对象,对比研究了小波分析和Hilbert-Huang变换在大地电磁(magnetotelluric,MT)信号分解和时频分析上面的特点.给出了小波分析和Hilbert-Huang变换的数学原理,分析了2种方法在MT信号分解中的分解方法及其物理意义,讨论了2种方法在MT信号时频谱表征能力上的异同,为大地电磁信号分析方法的选择提供用了有价值的参考.
- 蔡剑华胡惟文覃业贵陈卿冶
- 关键词：HILBERT-HUANG变换小波分析时频分析
- 核磁共振录井仪多信号发生器的设计
- 2014年
- 为改变核磁共振录井仪中信号发生器置频速率低、输出频率和波形单一和信号参数需要仪器测量等现状,研制了一种基于FPGA和DDS技术的多信号发生器。该仪器系统采用存储器数据压缩技术,并运用流水线结构和液晶实时显示技术,实现了多波形输出、波形及其相关参数实时动态显示的功能;同时具有体积小、功耗低的特点,为核磁共振录井仪的进一步改进创造了条件。
- 蔡剑华王先春
- 关键词：DDSFPGA信号发生器
- 基于形态小波去噪的齿轮故障诊断被引量：3
- 2015年
- 针对在强背景噪声情况下,齿轮故障信号信噪分离难,给故障诊断带来麻烦的问题,提出了一种基于形态小波去噪的齿轮故障诊断方法。方法结合了数学形态学的特征识别和小波分解的多分辨率分析特性,先采用形态小波方法对齿轮的振动信号进行消噪预处理,再计算信号的时频谱和功率谱,提取故障特征。给出了形态小波方法在齿轮故障诊断中的应用原理、方法步骤和评价指标。仿真和实验结果表明,方法可以有效地去除强噪声的干扰,提高信噪比,突现出信号的故障特征,提高了齿轮故障诊断的精度。
- 蔡剑华王先春
- 关键词：形态小波去噪齿轮故障诊断
- 利用EMD-Wigner高阶矩谱的齿轮故障诊断方法被引量：6
- 2013年
- 针对Wigner分布在分析故障信号时易受到交叉项干扰的问题,提出了一种基于经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)和Wigner高阶矩谱的齿轮故障诊断方法。给出了Wigner高阶矩边际谱的概念及其方法的原理和应用步骤,并对仿真和实际齿轮故障信号进行了时频分析和故障诊断。结果表明:该方法结合了经验模态分解和Wigner高阶矩谱的优点,有效地抑制了Wigner高阶矩谱的交叉项干扰;边际谱可提取反映齿轮故障模式的边频带结构,且所提取的边频结构更加清晰,为准确判断齿轮的故障状态提供了一种有效的方法。
- 蔡剑华龚玉蓉王先春
- 关键词：经验模态分解齿轮故障诊断
- 基于频域稀疏分解的大地电磁工频干扰压制（英文）被引量：6
- 2018年
- 工频干扰是指由电网产生的基频及其奇次谐波干扰,它是大地电磁信号采集过程中最为普遍的干扰之一。尽管大部分采集设备都设计有抑制工频干扰的陷波电路,但由于电网中电流的实际频率会随着负载的变化有所波动,而陷波器的中心频率是固定的,因此在实际采集时,大地电磁信号依然受到工频噪声的严重影响。实践经验表明,当受工频干扰影响时,远参考法时常难以奏效;工频干扰奇次谐波的幅值随着频率的增大而骤减,在时间域难以准确识别,因此时间域编辑法效果不佳;此外,由于干扰源是固定的,工频干扰通常存在于整个采集过程中,通过数据段筛选也无法去除噪声。本文基于频域稀疏分解,先对采集的大地电磁信号进行傅里叶变换。然后设计与干扰信号相匹配而对有用信号不敏感的冗余字典原子,结合IOMP算法分离出频域信号中的工频干扰成分。最后将处理后的频域信号进行傅里叶逆变换。仿真实验及案例分析表明,所述方法能够在较好地保留有用信号的前提下有效压制工频干扰,在大大降低时间消耗的基础上取得比时域稀疏分解更好的效果,改善大地电磁数据质量。
- 汤井田李广周聪李晋刘晓琼朱会杰
- 关键词：稀疏分解工频干扰冗余字典
- 利用多尺度形态学和递归图分离辨识大地电磁微弱信号被引量：3
- 2016年
- 为了突出形态滤波中结构元素不同尺度下的相关局部特性、分层次刻画大地电磁信号本身所固有的多尺度特征,将加权多尺度形态滤波与递归图相结合对大地电磁微弱信号与噪声进行信噪分离及信噪辨识。首先,利用不同尺度的结构元素对大地电磁信号进行全方位扫描;然后,加权合成获取更精细的形态特征信息;最后,引入非线性动力学行为中的递归图对分离出的信噪特征进行确定性检验。研究结果表明:大地电磁微弱信号与噪声得到更精细分离;递归图的相空间轨迹适合定性判断大地电磁时间序列的非稳态动态变化;卡尼亚电阻率曲线更加光滑、连续,大地电磁低频段数据质量得到有效改善。
- 李晋汤井田蔡剑华燕欢
- 关键词：大地电磁多尺度形态学
- 基于频率切片小波变换时频分析的齿轮故障诊断被引量：7
- 2017年
- 为了在强噪声中有效提取齿轮的故障特征,提出了一种基于频率切片小波变换时频分析的齿轮故障诊断方法。先对信号进行频率切片小波变换,得到在全频带下的时频分布,然后在此基础上分割出含有故障特征的时频区域,再通过对该区域进行时频阈值滤波和逆变换重构分离出有效的故障特征。仿真实验和实测信号分析表明,这种方法可从噪声信号中分离出有效的特征分量,在齿轮故障诊断方面取得了较好的应用效果。
- 蔡剑华黄国玉黎小琴
- 关键词：时频分析齿轮故障诊断
- 基于EMD和伪Wigner-Ville分布的大地电磁信号功率谱估计
- 2021年
- 为了减小大地电磁信号的非平稳性给谱估计带来的偏差,本文从时-频域上,提出了一种基于EMD和伪Wigner-Ville分布的大地电磁信号功率谱估计方法.将MT信号的幅度表示为频率和时间的函数,然后从时间-频率谱中统计估算功率谱,并引进EMD和伪Wigner-Ville分布来抑制Wigner-Ville分布中的交叉项.文章讨论了新方法求得的功率谱的物理意义,并与传统方法进行了比较.结果表明,本文方法为减小信号非平稳性带来的谱估算偏差提供了一种新思路,可以获得稳健的MT信号功率谱,为进一步的阻抗估计奠定了良好的基础.
- 蔡剑华
- 关键词：功率谱估计经验模态分解
