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《淮北师范大学》 2017年
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小波变换与寻峰重构算法在谱信号分析中的应用

石松  
【摘要】:在物质分析方法中,有些测量方法是通过测量和分析物质对应的峰的位置、高度或面积来分析物质的性质。为了高效、准确地检测峰位、峰宽和峰高等信息,研究了基于小波的去噪方法、基于高斯拟合的峰信号重构技术和导数结合拐点法寻峰技术,并给出了在重金属检测和离子迁移谱检测中应用。小波变换是一种新兴的信号处理方法,其核心思想源自短时傅里叶变换的窗口化分析,同时改进了短时傅里叶变换中窗函数无法自适应时频变化的缺点。本文首先比较了小波变换模极大值法,小波基的小波系数相关性法与小波阈值法,选择了程序简单、对于谱信号中的白噪声及正弦噪声干扰去噪效果良好的小波阈值法作为去噪算法,重点讨论阈值与小波基的选取。在阈值的选取上参考了Donoho的软阈值法并进行改进,相比固定的软硬阈值法更加灵活。同时参考了大量小波基函数的特征,根据谱信号谱线与谱信号中常见噪声的特点结合仿真实验进行选优,通过对比SNR与RMSE值,得到适合谱信号滤波处理的几种小波基以及分解尺度与消失矩选取的关系。然后讨论了寻峰的常用几种算法。对谱信号的分析过程中,关键技术就是定位每个峰的起始点和终点,然后根据峰位和峰形计算峰高与峰面积,有时还要对畸变峰进行重构。本文主要介绍常用寻峰算法包括比较法、导数法、高斯拟合法、对称零面积法和小波变换法的工作原理和特点。最后给出了寻峰算法在仪器设计上的应用。一是导数结合拐点法在重金属检测中的应用,研究了溶出峰的特点并设计了快速寻峰算法,并开发了三电极传感器的恒电位仪电路,并给出了测试结果和主要参数。另一个应用是高斯拟合结合小波降噪处理离子迁移谱峰信号,研究基于小波的离子迁移谱信号的去噪方法和基于高斯拟合方法的离子迁移谱信号的重构技术,能够准确还原因为信号峰的重叠而消失的离子峰,能够提高应用离子迁移谱定性物质种类的能力。
【学位授予单位】:淮北师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN911.6

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