基于小波阈值的冷试测试降噪方法及系统

本发明涉及发动机测试，具体为基于小波阈值的冷试测试降噪方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、柴油机冷试是通过电动机拖动柴油机旋转，采用各类传感器采集各类数据后，判断柴油机的装配情况。由于冷试不需要点火测试，因此污染小、成本低并且耗时短。柴油机冷试检测包含高速振动测试、进气测试以及排气压力测试等多种测试内容。其中，高速振动测试中获取的振动信号往往伴随噪声，会降低信号的准确度，容易为后续的分析带来误判，因此需要对振动信号进行降噪。

3、针对冷试过程中，振动信号的降噪方法，现有技术通过采取经验模式分解、变分模态分解以及小波变换等方法。小波变换是利用硬阈值和软阈值处理原始信号的方式来得到降噪后的振动信号，而由于硬阈值函数自身不具有连续性，可能会导致重构后的信号出现振荡现象；而软阈值函数虽然具有连续性，但阈值范围之外预估的小波系数与原始小波系数之间存在偏差，可能会使重构后的信号失真。

4、因此现有技术中使用小波变换进行振动信号的降噪效果不理想，降噪后的信号容易出现振荡和失真的情况，不利于后续的振动分析工作。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供基于小波阈值的冷试测试降噪方法及系统，通过改进阈值函数，使在阈值范围内的小波系数向零收缩，在阈值之外的小波系数维持不变，并且阈值函数自身具有连续性，从而解决存在的振荡和失真问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面提供基于小波阈值的冷试测试降噪方法，包括以下步骤：

4、获取柴油机冷试振动信号，根据选取的小波基函数和分解层数，对振动信号中的振动参数进行小波分解，得到小波系数；

5、基于阈值函数，对振动参数进行小波重构，得到降噪后的冷试振动参数，使在阈值范围内的小波系数向零收缩，在阈值之外的小波系数维持不变；

6、利用降噪后的冷试振动参数，对获取的柴油机冷试振动信号进行处理，得到降噪后的冷试振动信号。

7、本发明的第二个方面提供实现上述方法所需的系统，包括：

8、数据获取模块，被配置为：基于获取的柴油机冷试振动信号，构建振动参数数据库；

9、小波分解模块，被配置为：根据选取的小波基函数和分解层数，对数据库中的振动参数进行小波分解，得到小波系数；

10、小波重构模块，被配置为：基于阈值函数，对振动参数进行小波重构，得到降噪后的冷试振动参数，具体为：使在阈值范围内的小波系数向零收缩，在阈值之外的小波系数维持不变；

11、降噪信号输出模块，被配置为：利用降噪后的冷试振动参数，对获取的柴油机冷试振动信号进行处理，得到降噪后的冷试振动信号。

12、本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。

13、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的基于小波阈值的冷试测试降噪方法中的步骤。

14、本发明的第四个方面提供一种计算机设备。

15、一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的基于小波阈值的冷试测试降噪方法中的步骤。

16、与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

17、通过改进阈值函数，使在阈值范围内的小波系数向零收缩，并在阈值处平滑过渡，改善硬阈值函数在阈值处不连续的缺陷；对在阈值之外的区间，随着小波系数的增大，预估小波系数与原始小波系数之间的偏差逐渐缩小，从而使小波系数尽量维持不变，改善了软阈值函数存在固定偏差的缺陷，使得改进后的阈值函数自身具有连续性。基于改进的阈值函数对原数据进行小波重构，得到降噪后的冷试振动参数数据；利用降噪后的冷试振动参数数据，对获取的柴油机冷试振动信号进行处理，得到降噪后的冷试振动信号，解决了信号振荡和失真的问题，提高了降噪效果。

技术特征：

1.基于小波阈值的冷试测试降噪方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的基于小波阈值的冷试测试降噪方法，其特征在于，所述阈值函数，如下式所示：

3.如权利要求1所述的基于小波阈值的冷试测试降噪方法，其特征在于，所述小波基函数包括meyer小波、haar小波、morlet小波、dbn小波系、colfn小波系和symn小波系中的至少一种。

4.如权利要求3所述的基于小波阈值的冷试测试降噪方法，其特征在于，所述小波基函数根据不同的信号特点选取以获得所需的降噪效果。

5.如权利要求1所述的基于小波阈值的冷试测试降噪方法，其特征在于，所述分解层数为3-5层。

6.如权利要求1所述的基于小波阈值的冷试测试降噪方法，其特征在于，基于获取的柴油机冷试振动信号构建振动参数数据库，对数据库中的振动参数进行小波分解。

7.如权利要求1所述的基于小波阈值的冷试测试降噪方法，其特征在于，基于阈值函数经小波重构后，得到降噪后的冷试振动参数并对振动参数数据库进行更新，利用降噪后的冷试振动参数数据，对获取的柴油机冷试振动信号进行处理，得到降噪后的冷试振动信号。

8.基于小波阈值的冷试测试降噪系统，其特征在于，包括：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述权利要求1-7任一项所述的基于小波阈值的冷试测试降噪方法中的步骤。

10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7任一项所述的基于小波阈值的冷试测试降噪方法中的步骤。

技术总结
本发明涉及基于小波阈值的冷试测试降噪方法及系统，包括以下步骤：基于获取的柴油机冷试振动信号，构建振动参数数据库；根据选取的小波基函数和分解层数，对数据库中的振动参数进行小波分解，得到小波系数；基于阈值函数，对振动参数进行小波重构，得到降噪后的冷试振动参数，具体为：使在阈值范围内的小波系数向零收缩，在阈值之外的小波系数维持不变；利用降噪后的冷试振动参数，对获取的柴油机冷试振动信号进行处理，得到降噪后的冷试振动信号。利用阈值函数解决降噪过程中存在的振荡和失真问题，从而提高冷试振动信号的降噪效果。

技术研发人员：闫伟,吴凡,徐卓,王辉,朱晓民,段明皞
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5