一种基于sagnac光纤声传感系统的改进小波去噪方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于sagnac光纤声传感系统的改进小波去噪方法。包括：获取原始声音信号；采用小波去噪方法对所述原始声音信号进行分解，得到分解后的声音信号；对所述分解后的声音信号采用改进小波阈值去噪算法进行滤波，再进行小波重构得到滤波后的含噪声音信号；对所述滤波后的含噪声音信号再进行低通滤波处理，得到降噪后的声音信号。本发明专利技术能够提高采集声音信号的质量。高采集声音信号的质量。高采集声音信号的质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于sagnac光纤声传感系统的改进小波去噪方法


[0001]本专利技术涉及声音降噪领域，特别是涉及一种基于sagnac光纤声传感系统的改进小波去噪方法。

技术介绍

[0002]光纤声传感系统是一种基于光纤振动传感原理构建的新型声音信号传感器，其可以有效的解决传统声传感器的诸多不足，如难以在强磁干扰、强腐蚀、以及高潮湿等极端恶劣环境使用的问题，因此光纤声传感器可以广泛的运用于航空检测、能源传输、周界安防等重要领域。
[0003]在实际应用中，光纤声传感系统采集到的声音信号不可避免地会受到噪声干扰，这会极大的影响系统性能，因此有必要进行噪声滤除。为提高采集声音信号质量，许多专家学者提出了各种解决方法。一些学者利用光纤微弯损耗原理，设计了微弯型光纤麦克风传感器，但是其频率特性和动态范围较窄；还有学者利用3
×
3光纤耦合器，设计了一种基于Sagnac光纤干涉仪的光纤声传感器，但该系统的信号解调复杂，且解调后信号质量较差；还有部分学者设计了一种基于Sagnac/Φ
‑
OTDR混合型光纤声传感器，但其无法实现语音与定位的相适应。

技术实现思路

[0004]基于以上事实，有必要针对上述问题，提供一种基于直线型sagnac光纤声传感系统的改进小波去噪方法，以提高声音信号的质量。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于sagnac光纤声传感系统的改进小波去噪方法，包括：
[0007]获取原始声音信号；/>[0008]采用小波去噪方法对所述原始声音信号进行分解，得到分解后的含有噪声信号的声音信号；
[0009]对所述分解后的声音信号利用改进小波阈值去噪算法进行滤波，再进行小波重构得到滤波后的含噪声音信号；
[0010]对所述滤波后的含噪声音信号进行再低通滤波处理，得到降噪后的声音信号。
[0011]进一步的，对所述分解后的含噪声音信号利用改进小波阈值去噪算法进行滤波，再进行小波重构得到滤波后的含噪声音信号，具体包括：
[0012]确定小波基函数对信号进行小波分解，根据所述小波基函数和分解层数得到不同层数的高频小波系数和低频小波系数；
[0013]使用改进阈值函数及改进阈值对分解信号中的高频小波系数进行去除，而将低频小波系数予以保留；
[0014]将所述保留的小波系数进行重构得到去噪后的信号。
[0015]进一步的，所述改进阈值函数的表达式为：
[0016][0017]其中：0≤β≤1，参数α∈[0，∞]为趋近速度调节因子，α越小，表示趋近速度越慢。
[0018]进一步的，所述改进阈值表达式为：
[0019][0020]式中：i为小波分解尺度；
[0021]上式中，小波系数的阈值T
i
随着分解尺度i的增大而呈缓慢下降态势。
[0022]相对于现有技术而言，本专利技术的基于直线型sagnac光纤声传感系统的改进小波去噪方法，获取原始声音信号；采用小波去噪方法对原始声音信号进行分解，得到分解后的声音信号；对分解后的声音信号利用改进小波阈值去噪算法进行滤波，再进行小波重构得到滤波后的含噪声音信号；对滤波后的含噪声音信号再进行低通滤波处理，得到降噪后的声音信号。本专利技术通过融合改进小波阈值去噪算法和低通滤波方法，提出了一种具有更高准确性和适应性的信号滤波方案，以实现声音去噪，提高声音质量。
附图说明
[0023]图1为本专利技术提供的基于sagnac光纤声传感系统的改进小波去噪方法流程图；
[0024]图2为本专利技术提供的基于sagnac光纤声传感系统的改进小波去噪方法实际应用流程图；
[0025]图3为本专利技术提供的基于直线型Sagnac原理的光纤声传感器系统结构示意图；
[0026]图4为本专利技术小波去噪方法流程图；
[0027]图5为软阈值函数、硬阈值函数、现有技术一所提阈值函数和本专利技术改进的阈值函数对比图；
[0028]图6为本专利技术模拟信号1经不同去噪算法处理后的波形图；
[0029]图7为本专利技术模拟信号2经不同去噪算法处理后的波形图；
[0030]图8为本专利技术实测信号经不同去噪算法处理后的波形图。
具体实施方式
[0031]为了便于理解本专利技术，下面将参照实施例对本专利技术进行更全面的描述，但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0032]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列
项目的任意的和所有的组合。
[0033]请参阅图1，本专利技术提供一种基于sagnac光纤声传感系统的改进小波去噪方法，包括：
[0034]步骤201：获取原始声音信号。在实际中，获取原始声音信号是基于直线型Sagnac原理的光纤声传感器系统采集的，具体如图3所示。
[0035]步骤202：在光纤传感系统中干涉光信号会被光电探测器接收并转化为电信号，再利用采集卡对信号进行采集。而采集到的电信号再经解调即可以获得原始声音信号，但是该信号是含噪信号。在实际应用中，小波分解后的信号包括含噪声音信号和噪声信号，如图4所示，低频小波系数(A
i
,i＝1,2,3)对应含噪声音信号，而高频小波系数(D
i
,i＝1,2,3)对应噪声信号。
[0036]步骤203：对所述分解后的声音信号再利用改进小波阈值去噪算法进行滤波，再进行小波重构得到滤波后的含噪声音信号。
[0037]具体包括：
[0038]将上述分解后的高频小波系数和低频小波系数使用改进阈值函数及改进阈值进行处理，即对高频小波系数进行去除，而将低频小波系数予以保留，最后将所述保留下来的小波系数进行重构得到去噪后的信号。根据信号在分解时，高频和低频小波系数幅值不同，通过选择合适的阈值，其能对信号的噪声去除有较好的提升效果。
[0039]阈值函数的构建是小波阈值去噪过程中的重要步骤，合适的阈值函数能够极大提升去噪效果。由于硬阈值函数具有不连续性，使得信号可能会发生突变，而软阈值函数存在恒定偏差问题，因此为了降低噪声对信号影响，需要对阈值函数进行相应的改进。
[0040]选取合适的阈值也是小波阈值去噪过程中十分重要的步骤，不同的阈值规则影响着噪声滤除效果。若阈值选择过小，则噪声去除不完全，将导致噪声去除效果不佳；若阈值选择过大，则会使信号中的有用信息被滤除，也可能会导致去噪效果不理想。
[0041]小波重构为小波阈值去噪过程的最后一个步骤。该步骤是将信号经小波分解处理后得到的小波系数进行重新构建，从而可以得到较为纯净的信号。
[0042]所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于sagnac光纤声传感系统的改进小波去噪方法，其特征在于，包括：获取原始声音信号；采用小波去噪方法对所述原始声音信号进行分解，得到分解后的含有噪声信号的声音信号；对所述分解后的声音信号利用改进小波阈值去噪算法进行滤波，再进行小波重构得到滤波后的含噪声音信号；对所述滤波后的含噪声音信号再进行低通滤波处理，得到降噪后的声音信号。2.根据权利要求1所述的基于sagnac光纤声传感系统的改进小波去噪方法，其特征在于，对所述分解后的含噪声音信号利用改进小波阈值去噪算法进行滤波，再进行小波重构得到滤波后的含噪声音信号，具体包括：确定小波基函数对信号进行小波分解，根据所述小波基函数和分...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴华明，周远鹏，张业超，喻晖皓，戴磊，肖文波，肖永生，黄丽贞，段军红，伏燕军，何兴道，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：