强噪声背景下钢丝绳损伤信号降噪方法

钢丝绳损伤信号是一种非平稳无周期性的冲击信号,其特征信号的降噪处理和特征提取成为亟待解决的难题。小波变换方法若小波基或者分解层数不适合,会在信号降噪的同时引入其他噪声干扰,影响信号处理与特征提取的效果。相较于小波变换方法,移位平均法只需要选择一定的移位窗宽即可实现对信号的有效降噪,但移位窗宽需要人为选择,盲目性大。针对上述问题,提出一种强噪声背景下钢丝绳损伤信号降噪方法。利用钢丝绳漏磁检测传感器采集不同类型的断丝数据,向信号中加入强高斯白噪声,以模拟强噪声背景;采用自适应移位平均法对钢丝绳损伤信号进行降噪,利用量子粒子群优化(QPSO)算法优化移位平均法的窗宽;将损伤信号的信噪比(SNR)作为适应度函数,通过QPSO算法使得损伤特征信号SNR最大化,从而实现最优信号降噪效果。实验结果表明,对于强噪声背景下的钢丝绳平稳和波动信号,相较于小波变换,自适应移位平均法的降噪效果更明显,信噪比更高,信号更为平滑。实测结果表明,对于现场采集的噪声相对弱一些的钢丝绳损伤信号,自适应移位平均法的降噪效果也比小波变换好,验证了自适应移位平均法具有较好的通用性。