[发明专利]加速度信号的处理方法及装置

说明书

本发明提供了一种加速度信号的处理方法及装置，其中，该方法包括：对加速度信号进行预处理，确定预处理后的信号；确定所述预处理后的信号的功率谱序列中幅度最大的序列点并记为第一序列点，以及由所述第一序列点向较小的序列点方向趋近，当幅度由递减变为递增时，将幅度转折处的序列点记为第二序列点；根据所述第二序列点确定下限截止频率，并滤除所述预处理后的信号中小于所述下限截止频率的低频信号，确定滤波后的信号；对所述滤波后的信号进行两次频域积分处理，确定位移信号。本发明能够直接选取下限截止频率，避免人为选择，提高了处理效率和精度。

技术领域

本发明涉及信号处理领域，尤其涉及一种加速度信号的处理方法及装置。

背景技术

在地震动位移、结构变形检测、车载系统路面平整度检测等领域，需要实时精确测量检测设备动位移信息，但是直接测量振动位移的方法复杂且误差大，目前振动位移的测量通常采用加速度传感器，将采集得到的加速度信号进行二次积分得到瞬时振动位移量。

目前通过加速度计算动位移，一般采用时域积分或频域积分两种方法。但是加速度信号中的低频噪声，积分至速度和位移时会产生趋势项，导致信号偏离基线上下跳动，使积分得到的位移信号严重失真。因此，有效去除加速度信号中的低频噪声，校正积分后信号基线，成为人们研究的重要课题。

时域积分一般采用梯形公式、辛普森公式对测得的信号进行二次积分得到位移信号，一般采用最小二乘法拟合去除趋势项，这种积分方法形式简单，但是积分过程中产生的趋势项不能完全剔除，残余的微小误差则会进行累积放大，影响积分精度。频域积分先将加速度信号由时域转换为频域，利用正逆傅里叶变换的性质，在频域内直接以正弦、余弦的积分互换关系进行计算，并对低频成分加以抑制或去除后再将信号转换为时域，从而达到校正基线的目的。

频域处理方法原理简单，效果明显，可有效避免时域积分对微小误差信号的累积放大作用，可方便的选取下限截止频率，实现带通滤波器的功能，使得计算结果更准确，成为人们应用最早且最广泛的一类方法。

在实现本发明的过程中，申请人发现上述现有技术存在如下技术缺陷：在加速度频域积分过程中，下限截止频率的选取是一个重要的问题，下限截止频率如果选择不准确，则会使信号中存在低频噪声，从而直接影响积分精度。目前常用的下限截止频率选取方法是依靠经验选取或通过大量尝试对比选取，因此存在一些明显缺陷：

1、需要人为选取下限截止频率，无法完全消除趋势项问题，会使积分结果出现较大误差；

2、无法判断哪个下限截止频率能够对于实际信号处理误差最小，达到最佳的处理效果；

3、不同情况的加速度信号形式不同，所需选取的下限截止频率不同，不能进行实时处理；

4、选取效率低，降低了工程应用中加速度频域积分的效率，选取不适合的下限截止频率会影响积分精度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种加速度信号的处理方法及装置，以解决上述的至少一项技术问题。

(二)技术方案

本发明的一方面，提供了一种加速度信号的处理方法，包括：

对加速度信号进行预处理，确定预处理后的信号；

确定所述预处理后的信号的功率谱序列中幅度最大的序列点并记为第一序列点，以及由所述第一序列点向较小的序列点方向趋近，当幅度由递减变为递增时，将幅度转折处的序列点记为第二序列点；

根据所述第二序列点确定下限截止频率，并滤除所述预处理后的信号中小于所述下限截止频率的低频信号，确定滤波后的信号；以及

对所述滤波后的信号进行两次频域积分处理，确定位移信号。