[发明专利]一种光纤超声阵列传感器的阵列信号去噪方法

权利要求书

1.一种光纤超声阵列传感器的阵列信号去噪方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：

a.对光纤超声阵列传感器中每个阵元采集的信号进行EMD分解，得到分解后的信号：

式中x(t)代表某一个阵元接收到的信号，代表第i阶IMF分量；代表余项；

b.对EMD分解后的信号进行精简

设光纤超声阵列传感器的阵元个数为n，第i个阵元采集的信号经过EMD分解后所得IMF分量的维数为D_i，所有阵元采集的信号经过EMD分解后，所得IMF分量的维数D=[D₁, D_2,…,D_n]，保留每个阵元信号的前M阶IMF分量，舍弃其余信号，M=min(D₁, D_2,…, D_n)；

c.将相邻阵元信号的对应阶IMF分量进行互相关运算，求取其时延值，则在第l阶所有的IMF分量引起的时延误差为：

式中下标数字代表阵元的标号，表示第l阶中局放源到第i个阵元和第j个阵元信号的时延值；

M阶IMF分量的时延误差构成的矢量运算误差矩阵δ为：

d.计算各阵元信号的综合支持度

设第i个阵元和第j个阵元测得的数据分别为x_i和x_j，计算x_i和x_j的相对距离：

计算x_i被x_j的支持程度：

r_ij=e^-dij

得到支持度矩阵：

定义x_i被其它阵元所测数据的综合支持度为：

i j=1,2,…,n

从而得到综合支持度

e.计算各阶IMF分量的权重

定义每一IMF尺度上的阈值为：

每一阶IMF分量的权重为：

IMF分量对应的权重矩阵为：

f.阵列传感器信号的重构

第i个阵元去噪后的估计信号为：

;

式中为第i个阵元的第l层IMF分量。

2.根据权利要求1所述的光纤超声阵列传感器的阵列信号去噪方法，其特征是，对阵元采集的信号进行EMD分解的具体处理过程如下：

a.对任一给定的阵元信号，首先确定出上所有的极值点，用三次样条曲线连接所有极大值点形成上包络线，同样的方法形成下包络线，数据与上下包络线的均值的差记为，即：

将视作新的，重复上述步骤，直到第i次得到的满足IMF条件为止，则成为从原始信号筛选出来的第一阶IMF分量，记为；

b.将从中分离出来，得到一个去掉高频分量的差值信号，即：

把作为新的信号，重复步骤a，直到第n阶的差值信号：

成为单调函数，不能再筛分出IMF分量，即为余项；

c.各阶IMF分量按频率从高到低排列，对各阶IMF分量进行阈值处理，得到新的IMF信号，EMD分解后的信号表示为：

。