本申请涉及信号处理领域，具体为信号降噪方法，包括：获取所述信号中的有用信号的第一子频带和所述信号中的背景噪声信号的第二子频带；获取所述第一子频带和所述第二子频带在相对应频率区间的相似性；剔除相似性从高到低排序中的前N位的第三子频带，实现对所述信号的降噪。本申请具有针对不同工况、不同摩擦状态的声发射信号完成最大程度的噪声去除，有效提高了摩擦声发射信号的信噪比，尤其是微弱摩擦信号的信噪比，极大的提高了密封端面摩擦声发射检测的精度和灵敏度的效果。发射检测的精度和灵敏度的效果。发射检测的精度和灵敏度的效果。
【技术实现步骤摘要】
信号降噪方法、装置
[0001]本申请涉及信号处理领域，尤其是涉及一种信号降噪方法和一种信号降噪装置。
技术介绍
[0002]目前，声发射监测技术近几年被越来越多地应用到军工、高铁、核电等高精密设备运行状态监测中。机械密封虽然体积不大，但其精密程度不亚于以上领域机械设备。在机械密封运行过程中，其声发射源不止密封端面摩擦，还有电机、轴承等部件的运转也会产生声发射，尤其是当密封端面润滑较好时，密封端面摩擦声发射信号的信噪比会很低，甚至淹没在噪声信号中。使得声发射监测技术在实际应用中，无法提取出需要的密封端面摩擦信号。
技术实现思路
[0003]为了提取出需要的密封端面摩擦信号，本申请提供了一种信号降噪方法。
[0004]本申请提供的一种信号降噪方法，采用如下的技术方案：第一方面，提供一种信号降噪方法，包括：获取所述信号中的有用信号的第一子频带和所述信号中的背景噪声信号的第二子频带；获取所述第一子频带和所述第二子频带在相对应频率区间的相似性；剔除相似性从高到低排序中的前N位的第三子频带，实现对所述信号的降噪。
[0005]优选的，所述信号，包括：密封端面声发射信号；所述有用信号，包括：密封端面的摩擦信号；所述背景噪声信号，包括：所述密封端面不具有密封环时，电机和旋转部件产生的噪声信号。
[0006]优选的，所述获取所述信号中的有用信号的第一子频带和所述信号中的背景噪声信号的第二子频带，包括：获取所述密封端面不具有密封环时，电机和旋转部件产生的背景噪声信号的频谱；利用经验小波变换对所述密封端面声发射信号计算，获得带通滤波器组；利用所述带通滤波器组和所述背景噪声信号的频谱，对所述密封端面的摩擦信号和所述背景噪声信号进行频谱划分，找到所述密封端面的摩擦信号的第一子频带和所述背景噪声信号的第二子频带。
[0007]优选的，所述获取所述第一子频带和所述第二子频带在相对应频率区间的相似性，包括：依次计算第一子频带归一化幅值和第二子频带归一化幅值，在相对应频率区间的相对熵的值；所述相对熵的值和所述第一子频带与所述相对应的第二子频带的相似性成反比。
[0008]优选的，在所述获取所述第一子频带和所述第二子频带在相对应频率区间的相似性，之后，还包括：将所述相对熵的值按升序排序得到第一序列，并对第一序列计算获得差分序列；对差分序列累计求和，获得拐点；将所述拐点处对应的相对熵的值作为阈值。
[0009]优选的，所述剔除相似性从高到低排序中的前N位的第三子频带，实现对所述信号的降噪，包括：保留相对熵的值大于阈值的第四子频带，并且所述第四子频带是所述相似性从高到低排序中的第N位之后的子频带；对所述第四子频带，利用经验小波逆变换进行重构，获得降噪后的有用信号。
[0010]第二方面，还提供一种信号降噪装置，包括：第一获取模块：用于获取所述信号中的有用信号的第一子频带和所述信号中的背景噪声信号的第二子频带；相似性模块：用于获取所述第一子频带和所述第二子频带在相对应频率区间的相似性；降噪模块：用于剔除相似性从高到低排序中的前N位的第三子频带，实现对所述信号的降噪。
[0011]优选的，所述第一获取模块，包括：第二获取模块：用于获取密封端面不具有密封环时，电机和旋转部件产生的所述背景噪声信号的频谱；变换模块：用于利用经验小波变换对所述密封端面声发射信号计算，获得带通滤波器组；划分模块：用于利用所述带通滤波器组和所述背景噪声信号的频谱，对所述密封端面的摩擦信号和所述背景噪声信号进行频谱划分，找到所述密封端面的摩擦信号的第一子频带和所述背景噪声信号的第二子频带。
[0012]优选的，所述相似性模块，包括：相对熵模块：用于依次计算第一子频带归一化幅值和第二子频带归一化幅值，在相对应频率区间的相对熵的值；所述相对熵的值和所述第一子频带与所述相对应的第二子频带的相似性成反比；排序模块：用于所述相对熵的值按升序排序得到第一序列，并对第一序列计算获得差分序列；阈值模块：用于对差分序列累计求和，获得拐点；将所述拐点处对应的相对熵的值作为阈值。
[0013]优选的，所述降噪模块，包括：保留模块：用于保留相对熵的值大于阈值的第四子频带，并且所述第四子频带是所述相似性从高到低排序中的第N位之后的子频带；重构模块：用于对所述第四子频带，利用经验小波逆变换进行重构，获得降噪后的有用信号。
[0014]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：1.针对不同工况、不同摩擦状态的声发射信号完成最大程度的噪声去除，有效提高了摩擦声发射信号的信噪比，尤其是微弱摩擦信号的信噪比，极大的提高了密封端面摩擦声发射检测的精度和灵敏度。
[0015]2.利用相对熵量化密封端面摩擦产生的声发射信号与背景噪声的信号的比例，剔除相似性较高的频带内的信号，实现降噪，具有更强的适用性和稳定性，尤其对于发现早期密封端面微弱摩擦的声发射有很大的帮助。
附图说明
[0016]图1是一种信号降噪方法的方法步骤图；图2是获取所述信号中的有用信号的第一子频带和所述信号中的背景噪声信号的第二子频带的方法步骤图；图3是所述获取所述第一子频带和所述第二子频带在相对应频率区间的相似性之后的方法步骤图；图4是剔除相似性从高到低排序中的前N位的第三子频带，实现对所述信号的降噪的方法步骤图；图5是一种信号降噪装置的逻辑构成图；图6是第一获取模块的逻辑构成图；图7是相似性模块的逻辑构成图；图8是降噪模块的逻辑构成图；附图标记说明：1、信号降噪装置；11、第一获取模块；12、相似性模块；13、降噪模块；111、第二获取模块；112、变换模块；113、划分模块；121、相对熵模块；122、排序模块；123、阈值模块；131、保留模块；132、重构模块。
具体实施方式
[0017]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1
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8及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0018]术语解释：经验小波变换(Empirical Wavelet Tranform,EWT)：基本原理还是小波变换的思想。与普通小波变换的区别在于，与基本小波的选择方法不同，经验小波变换是一种自主适配型的小波变换方法，根据采集到信号自身的特征来建立适应于被处理信号的小波组，也被称为经验小波组。从傅里叶变换的角度来看，就是建立一个带通滤波器组，而这些滤波器的频带支撑取决于被分析信号的频谱所包含的信息。
[0019]相对熵：被用来表示信息散度，又被称作KL散度(Kullback
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Leibler divergence)，简称KLD。经常被用来量化两个概率分布的非对称性或差别。
[0020]机械密封作为密封有毒、有害高危介质最为有效的动密封设备，被广泛应用在石油化工、煤炭发电、核能发电等流体设备中。机械密封又被称作端面密封，其核心部位动环与静环所形成的平行端面与旋转轴线垂直。静环和动环端面在密封正常运行过程中会相对滑动，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种信号降噪方法，其特征在于，包括：获取所述信号中的有用信号的第一子频带和所述信号中的背景噪声信号的第二子频带；获取所述第一子频带和所述第二子频带在相对应频率区间的相似性；剔除相似性从高到低排序中的前N位的第三子频带，实现对所述信号的降噪。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号，包括：密封端面声发射信号；所述有用信号，包括：密封端面的摩擦信号；所述背景噪声信号，包括：所述密封端面不具有密封环时，电机和旋转部件产生的噪声信号。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述信号中的有用信号的第一子频带和所述信号中的背景噪声信号的第二子频带，包括：获取所述密封端面不具有密封环时，电机和旋转部件产生的背景噪声信号的频谱；利用经验小波变换对所述密封端面声发射信号计算，获得带通滤波器组；利用所述带通滤波器组和所述背景噪声信号的频谱，对所述密封端面的摩擦信号和所述背景噪声信号进行频谱划分，找到所述密封端面的摩擦信号的第一子频带和所述背景噪声信号的第二子频带。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述获取所述第一子频带和所述第二子频带在相对应频率区间的相似性，包括：依次计算第一子频带归一化幅值和第二子频带归一化幅值，在相对应频率区间的相对熵的值；所述相对熵的值和所述第一子频带与所述相对应的第二子频带的相似性成反比。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述获取所述第一子频带和所述第二子频带在相对应频率区间的相似性，之后，还包括：将所述相对熵的值按升序排序得到第一序列，并对第一序列计算获得差分序列；对差分序列累计求和，获得拐点；将所述拐点处对应的相对熵的值作为阈值。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述剔除相似性从高到低排序中的前N位的第三子频带，实现对所述信号的降噪，包括：保留相对熵的值大于阈值...
【专利技术属性】
技术研发人员：张尔卿，蒋当年，柳建容，
申请(专利权)人：中密控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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