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基于小波变换的光纤传感器信号消噪技术的研究

王丽秀  
【摘要】: 利用白光干涉的原理设计的光纤应变传感系统,除了具有普通光纤应变传感系统的优点以外,还具有成本低、稳定性高和抗干扰能力强的特点。可实现产品化,有广泛的应用前景。 在光纤应变传感系统中包含很多噪声,这些噪声直接影响着系统的分辨率和稳定性。要使该系统具有实用性就必须对其输出信号进行除噪。本文在总结国内外除噪技术的基础上,对光纤传感系统中存在的噪声进行了分析,并提出了实用的除噪方法。 本文首先对光纤传感器及其信号处理系统进行了设计,对整个系统中所包含的噪声从传感系统、光电转换、信号采集三个部分进行了分析和总结。信号处理系统包括CCD光电转换、差分放大、A/D转换等,并在单片机的控制下,将数字信号输入到计算机中。 本文根据系统中所存在的噪声,对几种经典的去噪处理方法进行了分析、比较、讨论它们各自的应用范围,提出了利用小波变换对信号进行除噪的思想。进而研究了小波变换理论,分析了小波变换的特点,并利用其特点对非平稳信号进行去噪处理。 文中总结了利用小波变换进行除噪的几种方法:模极大值方法、软阈值除噪方法、小波包除噪方法等。并在模极大值除噪方法的基础上提出了一种新的子波域滤波方法。理论分析和实验表明基于小波变换的去噪方法优于经典方法。论文还针对光纤传感器输出信号中存在的白噪声和有色噪声,运用MATLAB软件进行了仿真,仿真结果表明,小波变换可以很好地消除传感器信号中存在的噪声。


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