[发明专利]一种振动信号去噪的模态混叠消除方法

权利要求书

1.一种振动信号去噪的模态混叠消除方法，其特征在于：它包括以下步骤：

⑴提取原始数据；所述的提取原始数据，具体是将原始信号x(t)通过EMD分解成m个IMF指标，每个分量都取n个采样点；

⑵对原始数据进行标准化处理；所述的原始数据标准化处理，具体计算公式如下：

假设进行主成分分析的指标变量IMF分别为x₁,x₂,…,x_m，第i个采样点的第j个IMF分量的取值为a_ij，将a_ij转换成标准化值有

式中：μ_j为j个指标变量IMF均值，s_j为第j个指标变量IMF标准差；

同时，将指标变量进行标准化处理，即

式中：为标准化的IMF；

⑶计算相关系数矩阵；所述的计算相关系数矩阵R，具体计算公式如下：

R＝(r_ij)_m×m；

⑷计算相关系数的特征值和特征向量；所述的计算特征值和特征向量，具体计算公式如下：

计算相关系数矩阵R的特征值λ_j，得到对应的特征向量u_j＝[u_1j,u_2j,…,u_mj]^T,j＝1,2，…,m；

⑸计算特征值的累计贡献率；所述的计算特征值的累计贡献率，具体计算公式如下：

式中：b_j为第j个特征值的信息贡献率，α_p为前p个特征值的累计贡献率；

⑹构建由特征向量组成的正交主成分分量；所述的构建由特征向量组成的主成分分量，具体计算公式如下：

由特征向量组成的m个新主成分分量y_j为

⑺选择累计贡献率达到95％以上的特征值组合，得到相对应的主成分分量组合，再分别以各个主成分的贡献率为权重，构建主成分综合评价的信号模型，生成新的正交原始信号；

⑻对新的正交原始信号进行EMD分解，得到完全正交的IMF分量，消除各分量之间的模态混叠效应，进而将具有不同特征的振动信号和噪音分离到不同的IMF分量中；

⑼根据现场测振的实际情况，滤除噪音所在的IMF分量，再进行信号重构，以达到滤波去噪效果。

2.根据权利要求1所述的振动信号去噪的模态混叠消除方法，其特征在于：所述的选择累计贡献率达到95％以上的主成分分量组合，由于各主成分分量之间完全正交，故可分别以各个主成分的贡献率为权重，构建主成分综合评价的信号模型，重构生成新的正交原始信号。

3.根据权利要求1所述的振动信号去噪的模态混叠消除方法，其特征在于：所示的对新的正交原始信号进行EMD分解，得到完全正交的IMF分量，消除了各分量之间的模态混叠效应，进而将具有不同特征的振动信号和噪音分离到不同的IMF分量中。

4.根据权利要求1所述的振动信号去噪的模态混叠消除方法，其特征在于：对所得的正交IMF分量进行滤波处理，再进行信号重构。