Atem發(fā)射機(jī)發(fā)射電流pwm噪聲的去噪方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種地球物理勘探設(shè)備的去噪方法，尤其是Α??Μ發(fā)射機(jī)發(fā)射電流PWM 噪聲的去噪方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，在電力電子領(lǐng)域，pmi控制技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。尤其是在大功率發(fā)射 機(jī)的應(yīng)用方面，使用PWM控制策略對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，可W達(dá)到很好的控制效果。但是，在 輸出波形達(dá)到預(yù)期效果的同時(shí)，在完整的頻率范圍內(nèi)，尤其是在高頻部分，pmi也會(huì)產(chǎn)生較 大的噪聲，并且?guī)缀醺采w了原始的信號(hào)，從而不能觀察到不失真的輸出電壓信號(hào)。
[0003] 采用高通或低通濾波器的方法來(lái)去除噪聲是最傳統(tǒng)也是最簡(jiǎn)單的方法，由于PWM 噪聲大都集中在高頻部分，因此可W使用LC低通濾波器來(lái)濾波，但是低通濾波器會(huì)把高頻 的有效信號(hào)部分同時(shí)濾除，會(huì)造成信號(hào)的失真。因此，更需要一種可W在全頻范圍內(nèi)既可W 濾除噪聲信號(hào)又可W保留有效信號(hào)的濾波方法。在去噪的過(guò)程中，闊值的選取非常重要，好 的闊值選取，可W有效降低失真度，從而獲得更好的去噪效果。stein無(wú)偏似然估計(jì)闊值選 取方法是一種基于Stein無(wú)偏似然估計(jì)原理的自適應(yīng)闊值獲取方法，其特點(diǎn)是不易丟失混 合信號(hào)中的有用信號(hào)，從而降低失真度。獲得了闊值之后，對(duì)于闊值的處理同樣是很重要， 現(xiàn)有的闊值處理方法主要有軟闊值與硬闊值兩種方法。硬闊值是把小波系數(shù)的絕對(duì)值與闊 值相比較，小于或等于闊值的小波系數(shù)設(shè)置為零，大于闊值的小波系數(shù)不變;軟闊值處理則 是把大于闊值的點(diǎn)變?yōu)樵擖c(diǎn)與闊值的差值。硬闊值的處理方法容易出現(xiàn)間斷，而軟闊值雖 然較為平滑，但去噪的效果不好。
[0004] Α??Μ發(fā)射機(jī)是一種發(fā)射雙極性脈沖電流的發(fā)射裝置，W低阻抗高感抗發(fā)射線圈為 負(fù)載，產(chǎn)生大功率正負(fù)交變電流，激發(fā)出強(qiáng)烈的一次電磁場(chǎng)。但是由于Α??Μ發(fā)射機(jī)采用PWM 脈沖寬度調(diào)制方式的控制策略，因此在測(cè)試發(fā)射波形時(shí)會(huì)產(chǎn)生干擾，采樣波形如圖2所示。 因此本文采用電感很低的采樣電阻接在發(fā)射機(jī)的輸出端，最初用示波器測(cè)量輸出電壓波 形，但由于精度較低，測(cè)量結(jié)果幾乎全部都是噪聲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于Stein無(wú)偏似然估 計(jì)闊值選取方法和改進(jìn)軟硬闊值結(jié)合闊值處理方法結(jié)合的ATEM發(fā)射機(jī)發(fā)射電流PWM噪聲去 噪方法。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] Α??Μ發(fā)射機(jī)發(fā)射電流PWM噪聲的去噪方法，是基于Stein無(wú)偏似然估計(jì)闊值選取方 法和改進(jìn)軟硬闊值結(jié)合闊值處理方法的結(jié)合，包括W下步驟：
[000引A、利用小波變換對(duì)待去噪電壓信號(hào)進(jìn)行多層小波變換處理，并得到各層的細(xì)節(jié)系 數(shù)與尺度系數(shù)；
[0009] B、應(yīng)用stein無(wú)偏似然估計(jì)闊值選取方法對(duì)待去噪電壓波形的PWM噪聲進(jìn)行闊值 選?。?br>[0010] c、應(yīng)用步驟B所選取的針對(duì)PWM噪聲的闊值，對(duì)細(xì)節(jié)系數(shù)與尺度系數(shù)進(jìn)行改進(jìn)的 軟、硬闊值結(jié)合的闊值處理；
[0011] D、重構(gòu)得到去噪后的信號(hào)序列。
[0012] 步驟B所述的闊值選取步驟為：
[0013] a、將步驟2所得的小波系數(shù)的平方按從小打到大的順序排列，即：
[0014]
邑P1 < P2 < . . . < Pn;
[0015] b、定義風(fēng)險(xiǎn)向量R，其元素為：
[0016]
山
[0017] C、WR元素中的最小值rmin作為風(fēng)險(xiǎn)值，找出rmin的下標(biāo)變量min所對(duì)應(yīng)的α，進(jìn)而獲 得對(duì)應(yīng)的ρα，求出闊值Τ，
[001 引旨[
(2)
[0019] 其中，Ν為含噪信號(hào)在所有尺度上的小波分解系數(shù)的個(gè)數(shù)總和，σ為噪聲信號(hào)的偏 差。
[0020] 步驟C所述的改進(jìn)的軟、硬闊值結(jié)合的闊值處理函數(shù)表達(dá)式為：
[0021]
閥
[002^ 其中；
，丫是調(diào)節(jié)因子，介于0和1之間。在|wj,k|>λ時(shí)，可 W通過(guò)調(diào)節(jié)α使新闊值函數(shù)在軟硬闊值之間靈活選擇，從而獲得最優(yōu)的去噪效果。
[0023] 有益效果:本發(fā)明是針對(duì)由于pmi噪聲存在于全頻范圍內(nèi)，去噪失真度高的問(wèn)題， 在進(jìn)行闊值處理的過(guò)程中，采用Stein無(wú)偏似然估計(jì)闊值選取方法和軟硬闊值結(jié)合的與之 處理方法相結(jié)合的方式進(jìn)行小波系數(shù)處理，既保留了Stein無(wú)偏似然估計(jì)闊值選取方法保 留的有效信號(hào)成分更多的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)使用具有特定的改進(jìn)軟硬結(jié)合闊值處理方法對(duì)闊值選 取方法進(jìn)行了補(bǔ)償，使去噪效果更為明顯，最終在全頻范圍內(nèi)既能最大限度的減小失真，又 提高了去噪效果。
【附圖說(shuō)明】
[0024] 圖1為ATEM發(fā)射機(jī)發(fā)射電流PWM噪聲的去噪方法流程圖
[0025] 圖2為去噪之前采樣得到的原始信號(hào)圖
[0026] 圖3為去噪之后得到的梯形波信號(hào)圖
【具體實(shí)施方式】
[0027] W下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述：
[0028] Α??Μ發(fā)射機(jī)是一種發(fā)射雙極性脈沖電流的發(fā)射裝置，W低阻抗高感抗發(fā)射線圈為 負(fù)載，產(chǎn)生大功率正負(fù)交變電流，激發(fā)出強(qiáng)烈的一次電磁場(chǎng)。但是由于Α??Μ發(fā)射機(jī)采用PWM 脈沖寬度調(diào)制方式的控制策略，因此在測(cè)試發(fā)射波形時(shí)會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，采樣波形如圖2所 示。因此本文采用電感很低的采樣電阻接在發(fā)射機(jī)的輸出端，使用高精度的NI采集卡采集， 在下降段可W看到有效的不含噪的信號(hào)波形，因此只需對(duì)上升段和平頂段做去噪即可。
[0029] 基于Stein無(wú)偏似然估計(jì)闊值選取方法和軟硬闊值結(jié)合闊值處理方法結(jié)合的ATEM 發(fā)射機(jī)發(fā)射電流PWM噪聲去噪方法，包括W下步驟：
[0030] 步驟A、利用小波變換對(duì)待去噪電壓信號(hào)進(jìn)行多層小波分解，并得到各層的細(xì)節(jié)系 數(shù)與尺度系數(shù)，包含W下兩個(gè)步驟：
[0031] (1).本實(shí)施例選取使用采集卡采集出的數(shù)據(jù)中的第1至2019個(gè)數(shù)據(jù)，將其單獨(dú)列 入一個(gè).mat文件中，采用sym6小波，對(duì)該組數(shù)據(jù)進(jìn)行一維多尺度小波分解，得到細(xì)節(jié)系數(shù)數(shù) 組CA3，及尺度系數(shù)數(shù)組CD1、CD2和CD3。
[0032] (2)將步驟一分解獲得的四個(gè)數(shù)組合并成一個(gè)數(shù)組，其長(zhǎng)度為2052。
[0033] 步驟B、應(yīng)用St e in無(wú)偏似然估計(jì)闊值選取方法對(duì)采樣電壓波形的特定的PWM噪聲 進(jìn)行闊值選取。
[0034] Stein無(wú)偏似然估計(jì)闊值選取方法的原理