[发明专利]一种传感器弱信号数据采集方法及装置

权利要求书

1.一种传感器弱信号数据采集方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，将传感器采集的电信号进行差分处理得到差分信号；

步骤2，根据差分信号计算电信号的差分阈值；

步骤3，根据差分阈值定位二阶差分极小值点；

步骤4，去除极小值点的位置中的噪声得到去噪极小值点位置；

步骤5，按照去噪极小值点位置定位电信号中的波峰值；

步骤6，动态调整差分阈值。

2.根据权利要求1所述的一种传感器弱信号数据采集方法，其特征在于，在步骤1中，将传感器采集的电信号进行差分处理得到差分信号的方法为：

设将传感器采集的电信号X(n)的采样值差分作为滤波输出，其差分方程为：y(n)＝[X(n-3)+X(n-2)+X(n-1)+X(n)]/4；滤波后得到y(n),n＝1,2,…l，其中l为信号长度，对y(n)进行一阶和二阶差分得到差分信号e(n)：d(n)＝y(n+1)-y(n),n＝1,2,…,l-1；e(n)＝d(n+1)-d(n),n＝1,2,…,l-2。

3.根据权利要求1所述的一种传感器弱信号数据采集方法，其特征在于，在步骤2中，根据差分信号计算电信号的差分阈值的方法为：

传感器连续采集300毫秒的电信号数据，以的采样频率长度对e(n)进行平均划分为k个采样区间，计算电信号的差分阈值其中，f_s为采样频率，f_s频率范围为30～500Hz。

4.根据权利要求1所述的一种传感器弱信号数据采集方法，其特征在于，在步骤3中，根据差分信号计算电信号的差分阈值的方法为：

传感器继续采集电信号数据，当检测到电信号数据的e(n)＜th，开始在采样频率长度内搜索e(n)的最小值，记录最小值为在二阶差分e(n)的位置Re(i)，即极小值点，Re(i)为正整数集。

5.根据权利要求1所述的一种传感器弱信号数据采集方法，其特征在于，在步骤4中，去除极小值点的位置中的噪声得到去噪极小值点位置的方法为：

对正整数集Re(i)去除噪声，引入rr(i)和mean(rr)，其中rr(i)为的Ime(j)差分序列，mean(rr)表示rr(i)的均值，i＝1,2,…,L-1；

如果rr(i)≥1.5mean(rr)，按照一半差分阈值，即在Re(i)和Re(i+1)之间重新搜索极小值点位置作为去噪极小值点位置，即当检测到电信号数据的开始在采样频率长度内搜索e(n)的最小值，记录最小值为在二阶差分e(n)的位置Re(i)，即去噪极小值点位置；

如果rr(i)≤0.35mean(rr)，选择Re(i)和Re(i+1)的信号幅度大的极小值点位置作为去噪极小值点位置。

6.根据权利要求1所述的一种传感器弱信号数据采集方法，其特征在于，在步骤5中，按照去噪极小值点位置定位电信号中的波峰值的方法为：找出滤波信号e(n)中的极小值min(e)，设该极小值在e滤波信号序列中的位置为Ime(i)，i＝1,2,…,m，m为局部极小值的总数，分别在原始电信号x(n)的Re(i)-5和y(n)的Re(i)-4位置开始在采样频率长度内搜索局部最大值作为波峰值，波峰值为去噪极小值点位置前一个采样点。

7.根据权利要求1所述的一种传感器弱信号数据采集方法，其特征在于，在步骤6中，动态调整差分阈值的方法为：

由于传感器采集到的电信号是按数据包进行分段传输，传感器连续采集300毫秒的电信号数据，以的采样频率长度对e(n)进行平均划分为k个采样区间，按照下式进行动态调整差分阈值，其中，e[Re(i)]为电信号对应二阶差分值；当采集第j段数据时，分别按照式获得的差分阈值分别是th(j)和TH(j)，则调整第j+1段信号的差分阈值TH(j+1)为：

TH(j+1)＝0.75×TH(j)+0.25×th(j+1)。

8.一种传感器弱信号数据采集装置，其特征在于，所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下装置的单元中：

差分处理单元，用于将传感器采集的电信号进行差分处理得到差分信号；

阈值计算单元，用于根据差分信号计算电信号的差分阈值；

极小值定位单元，用于根据差分阈值定位二阶差分极小值点；

极小值去噪单元，用于去除极小值点的位置中的噪声得到去噪极小值点位置；

波峰定位单元，用于按照去噪极小值点位置定位电信号中的波峰值；

阈值调整单元，用于动态调整差分阈值。