一種基于VMD與歐式距離的柴油機(jī)振動(dòng)信號(hào)去噪方法

一種基于VMD與歐式距離的柴油機(jī)振動(dòng)信號(hào)去噪方法基于VMD與歐式距離的柴油機(jī)振動(dòng)信號(hào)去噪方法摘要：柴油機(jī)振動(dòng)信號(hào)的準(zhǔn)確性對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行和可靠性至關(guān)重要。然而，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，柴油機(jī)振動(dòng)信號(hào)通常受到包括噪聲和干擾在內(nèi)的各種因素影響。因此，對(duì)柴油機(jī)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行去噪處理具有重要的意義。本文提出了一種基于變分模態(tài)分解（VariationalModeDecomposition，簡(jiǎn)稱VMD）與歐式距離的柴油機(jī)振動(dòng)信號(hào)去噪方法。該方法首先通過VMD將原始信號(hào)分解為多個(gè)本征模態(tài)函數(shù)（IntrinsicModeFunction，簡(jiǎn)稱IMF），然后使用歐式距離對(duì)每個(gè)IMF進(jìn)行分析，并設(shè)置一個(gè)自適應(yīng)閾值進(jìn)行噪聲去除。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠有效地去除柴油機(jī)振動(dòng)信號(hào)中的噪聲，提高信號(hào)的準(zhǔn)確性和可靠性。關(guān)鍵詞：柴油機(jī)振動(dòng)信號(hào)、去噪、變分模態(tài)分解、歐式距離、噪聲去除第一章緒論1.1研究背景柴油機(jī)是一種內(nèi)燃機(jī)，廣泛應(yīng)用于汽車和工程機(jī)械等領(lǐng)域。柴油機(jī)的振動(dòng)信號(hào)包含了發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中的有用信息，例如運(yùn)行狀態(tài)、故障診斷等。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，柴油機(jī)振動(dòng)信號(hào)通常受到噪聲和干擾的影響，這對(duì)于振動(dòng)信號(hào)的分析和處理帶來了困難。1.2研究目的本文旨在提出一種基于VMD與歐式距離的柴油機(jī)振動(dòng)信號(hào)去噪方法，以提高振動(dòng)信號(hào)的準(zhǔn)確性和可靠性。第二章相關(guān)工作2.1變分模態(tài)分解變分模態(tài)分解（VMD）是一種信號(hào)分解方法，通過將原始信號(hào)分解為多個(gè)本征模態(tài)函數(shù)（IMF），實(shí)現(xiàn)信號(hào)的時(shí)頻分析。VMD方法具有較高的自適應(yīng)性和局部性，能夠有效地處理非線性和非平穩(wěn)信號(hào)。2.2歐式距離歐式距離是一種常用的距離度量方法，用于衡量?jī)蓚€(gè)向量之間的差異程度。在本文中，我們使用歐式距離對(duì)VMD分解得到的每個(gè)IMF進(jìn)行分析，以判斷其是否受到噪聲的干擾。第三章VMD與歐式距離的柴油機(jī)振動(dòng)信號(hào)去噪方法3.1VMD的原理VMD通過迭代優(yōu)化的方式將原始信號(hào)分解為多個(gè)IMF，每個(gè)IMF都具有特定的頻率和振幅特征。VMD方法的數(shù)學(xué)模型可以表示為：(1)S(t)=∑A(i,t)cos(Φ(i,t))其中，S(t)表示原始信號(hào)，A(i,t)和Φ(i,t)分別表示第i個(gè)IMF在時(shí)間t的振幅和相位。3.2VMD與歐式距離的柴油機(jī)振動(dòng)信號(hào)去噪方法本文提出的去噪方法的流程如下：步驟1：輸入柴油機(jī)振動(dòng)信號(hào)S(t)，將其分解為一組IMF即S(t)=∑A(i,t)cos(Φ(i,t))；步驟2：對(duì)每個(gè)IMF計(jì)算歐式距離D(i)，衡量其與附近IMF的相似度，去除噪聲部分；步驟3：重構(gòu)去噪后的信號(hào)S’(t)，即S’(t)=∑A’(i,t)cos(Φ’(i,t))。3.3噪聲去除參數(shù)的選擇在本文中，我們?cè)O(shè)置了一個(gè)自適應(yīng)閾值來去除IMF中的噪聲。具體而言，對(duì)于每個(gè)IMF，我們計(jì)算其與相鄰IMF的歐式距離，并將其與預(yù)先設(shè)定的閾值進(jìn)行比較。如果歐式距離小于閾值，則認(rèn)為該IMF受到噪聲的干擾，需要進(jìn)行去除操作。第四章實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析本文使用了柴油機(jī)振動(dòng)信號(hào)的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的去噪方法相比，基于VMD與歐式距離的方法能夠更好地去除信號(hào)中的噪聲，提高信號(hào)的準(zhǔn)確性和可靠性。第五章結(jié)論與展望本文提出了一種基于VMD與歐式距離的柴油機(jī)振動(dòng)信號(hào)去噪方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠有效地去除柴油機(jī)振動(dòng)信號(hào)中的噪聲，提高信號(hào)的準(zhǔn)確性和可靠性。未來的工作可以進(jìn)一步研究該方法在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，并進(jìn)一步優(yōu)化方法的性能和效果。參考文獻(xiàn)：[1]ZhangX,YangY.Variationalmodedecompositionforremovingimpulsivenoisefromdigitalimages[J].IETImageProcessing,2016,10(3):161-168.[2]LingL,SunQ,LiX,etal.Animprovedvariationalmodedecompositionmethodformachineryfaultdiagnosis[J].JournalofPhysics:ConferenceSeries,2019,1153(2):022195.[3]HeY,LinC.Variablecutofffrequencyselectionofanimprovedvariationalmodedecomp