[发明专利]泥浆脉冲信号处理方法

权利要求书

1.一种泥浆脉冲信号处理方法，其特征在于，其具体步骤为：

根据泵噪声通用模型构建泵噪声状态空间模型；依据泥浆泵工作机理，所述泵噪声通用模型为：

式中，p(n)为泵噪声，n为连续采样点，取值为1,2,…,N，N为采样点总个数；k为谐波阶次，取值为1,2,…,K，K为谐波总个数；

M_k(n)为n时刻第k次谐波的幅值；θ_k(n)为n时刻第k次谐波的相位；

ω是基波角频率，kω是k次谐波的角频率，ω＝2πf₀/f_s，f₀为基波频率，f_s为采样频率；

针对不同的变量参数，根据泵噪声通用模型构建时不变线性模型、时变线性模型和非线性模型三种泵噪声状态空间模型；其中：

构建时不变线性模型的方法为：

设含K阶次谐波的泵噪声的状态向量为x(n)＝[x₁(n)x₂(n)…x_2K-1(n)

x_2K(n)]^T，其中各元素表示为:

则时不变线性模型的状态方程表示为：

式中，F表示状态转移矩阵，为时不变的常值矩阵；w(n)为过程噪声；x(n+1)为泥浆脉冲传输系统的状态值；时不变线性模型的测量方程表示为：

z(n)＝Hx(n)+v(n)＝[1 0 … 1 0]_1×2Kx(n)+v(n)    (4)

式中，H表示观测转移矩阵，为时不变的常值矩阵；v(n)为测量噪声；z(n)为泥浆脉冲传输系统的观测值；

构建时变线性模型的方法为：

设含K阶次谐波的泵噪声的状态向量为x(n)＝[x₁(n) x₂(n) … x_2K-1(n) x_2K(n)]^T，其中各元素表示为:

则时变线性模型的状态方程表示为：

式中，I为2阶单位矩阵；

时变线性模型的测量方程表示为：

式中，H(n)表示观测转移矩阵，为时变矩阵；

构建非线性模型的方法为：

设含K阶次谐波的泵噪声的状态向量为x(n)＝[x₁(n) x₂(n) … x_2K-1(n) x_2K(n)]^T，其中各元素表示为:

则非线性模型的状态方程表示为：

x(n+1)＝x(n)+w(n)                     (9)

非线性模型的测量方程表示为：

式中，h(*)表示非线性模型测量方程的非线性函数；

采用卡尔曼滤波算法对泵噪声状态空间模型进行计算，获得泵噪声状态向量估计值通过泵噪声状态向量估计值对采集泥浆脉冲信号A(n)中的泵噪声信号进行重构，获得重构泵噪声信号B(n)，则去除泵噪声后的泥浆脉冲信号C(n)＝A(n)-B(n)；

对泥浆脉冲信号C(n)进行随机噪声去除，得到滤波后泥浆脉冲信号D(n)；

对泥浆脉冲信号D(n)去除基线漂移得到泥浆脉冲信号E(n)；

按设定时间间隔分段对泥浆脉冲信号E(n)进行自适应阈值划分，获得各时间段的自适应阈值T，将泥浆脉冲信号E(n)中小于相应时间段自适应阈值T的采样点值置零，大于相应时间段自适应阈值T的采样点值不变，得到阈值划分后的泥浆脉冲信号F(n)。