卡尔曼滤波结合数字锁相放大器的弱光声信号降噪方法研究

采用光声光谱法对变压器油中溶解气体的浓度进行在线监测时,低浓度气体激发的弱光声信号中夹杂有强噪声,传统的单一数字锁相放大器难以将其高效滤出,导致该方法对低浓度气体的检测精度低、稳定性差。为了进一步的降低噪声干扰、提高对低浓度气体的监测精度,提出卡尔曼滤波结合数字锁相放大器的光声信号降噪方法,在锁相放大环节中加入卡尔曼滤波器,利用卡尔曼滤波的降噪作用,使叠加在锁定频率信号中的噪声进一步减小,从而提高对低浓度气体的监测精度。在Matlab/Simulink中进行仿真,结果表明在信噪比相同情况下所提方法输出信号波形的波动率比传统方法减小了53.51%;通过实验验证,结果表明在测量标准浓度为5 ppm的C 2H 2气体时,所提方法的测量精度较传统方法提高了11.6%;仿真和实验皆验证了所提方法的合理性与有效性。