基于EEMD的改进小波阈值降噪算法在超声水表中的应用

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wll20071002313
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超声水表代表了现代水表行业的发展趋势。超声水表既能彻底消除管道中杂质对流量计量的影响,又能规避机械磨损问题,具有使用寿命长、精度高和长期成本低等优点。已逐步应用于工业供水、城镇居民供水等领域。然而,超声水表在实际工作环境中容易受到噪声干扰从而导致计量精度下降的问题急需解决。本文以DN15口径超声水表为研究对象,提出一种基于EEMD的改进小波阈值降噪算法应用于超声水表流速信号降噪处理,通过实验验证,该方法具有可行性。本文主要做了以下研究工作:1.在深入研究小波变换相关理论的基础上,对小波阈值降噪算法进行了改进。在传统阈值函数的基础上,引入非线性收缩的思想,提出改进阈值函数取代传统阈值函数,并结合模糊理论确定了阈值函数中的上、下阈值参数。通过仿真实验,验证了改进阈值函数法具有更优的降噪效果和时频局部化能力;2.为了选择合适的小波基,分析了几种典型小波基的数学性质,并结合仿真实验,确定了适合超声水表流速信号降噪的小波基;针对目前在分解尺度选择上的盲目性,提出了一种最优分解尺度选择的方法,并通过仿真实验,证明该方法具有可行性;3.针对经验模态分解(EMD)存在模态混叠问题,提出集合经验模态分解(EEMD)。对比实验表明,EEMD算法很好的抑制了模态混叠问题。将EEMD算法与改进小波阈值降噪算法融合,比较EEMD降噪、改进小波阈值降噪和基于EEMD的改进小波阈值降噪算法针对不同信噪比信号的降噪效果。实验结果表明,该融合算法综合了两种算法的优点,在不同信噪比下均具有较好的降噪效果;4.在对超声水表工作原理分析的基础上,构建信号采集系统,对DN15口径超声水表流速信号进行采集,同时,考虑到实际工况下,阀门开度变化对超声水表流速信号的影响,在信号采集时,模拟了实际工况下的阀门开度变化。为了验证基于EEMD的改进小波阈值降噪算法的性能,将其与改进小波阈值降噪算法和EEMD降噪算法进行了比较。实验结果表明,以超声水表流速信号为降噪对象时,基于EEMD的改进小波阈值降噪算法具有更好的降噪效果。
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