基于小波变换的瑞利波信号去噪分析

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２ｏｍ．￣ｏｓ，ｑ纂ｌ９期
电子测试
ＥＬＥｃＴＲＯＮＩＣＴＥｓＴ
Ｍｍｙ．２０１３Ｎｏ．９
基于小波变换的瑞利波信号去噪分析
董建梁，冯宏，马晨光，李鹏，程海（中煤科工集团西安研究院，西安７１００５４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔＯＳｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｄｅｔｅｃｉｔｎｇｔａｒｇｅｔｂｙａｒａｙｌｅｉｇｈｗａｖｅｉｆｅｌｄ，ａｎｏｉｓｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎａｐｐｒｏａｃｈｕｓｉｎｇ
１小波去嗓原理
瑞利波工程探测原理是基于瞬态法，瞬态法瑞利波探
析带来很多不便。传统的降噪方法是将混合信号进行傅立
叶变换，去除高频成分（噪声），保留低频成分（有用信
２ｏ１３．ａ９
１８＃－￣研发
测原理见图ｌ所示。具有一定一定带宽的脉冲是由震源产有噪声的信号ｙｉ中还原出来，我们根据噪声和信号声在小生，通过测线上不同距离震源的多个传感器，信号被采集波变换下具有不同的时频特性这一特点，对小波系数进行到瑞利波记录中，根据快速傅里叶变换（Ｆ兀＇）和频谱分析分解处理，实现噪声和信号的分离。因为我们所需要的有
，
ＤｏｎｇＪｉａｎｌｉａｎｇ，ＦｅｎｇＨｏｎｇ，ＭａＣｈｅｎｇｕａｎｇ，ＬｉＰｅｎｇ，ＣｈｅｎｇＨａｉ
（Ｘｉ ’ａｎＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣＣＴＥＧＣｒｏｐ，Ｘｉ ’ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ）
ｓｐｅｃｔｒｕｍｅｘｔｒａｃｉｔｏｎＷａｓｓｕｐｅｉｏｒｒｔＯＦＦＴｎｄａＷａｓａｂｏｕｔ１３ｔＯ１７ｄＢｈｉｇｈｅｒｔｈａｎＦＦＴｉｆｌｔｅｒｍｅｈｏｔｄｓ．
至１７ｄＢ，有利于瑞利波特征线谱的提取。关键词：瑞利波；小波变换；线谱提取
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｉｇｎａｌｄｅｎｏｉｓｉｎｇｆｏｒＲａｙｌｅｉｇｈｗａｖｅＢａｓｅｄｏｎ
０引言
号全局特征（变换后，时间是亚元），不具备频率局部化
的特点。所以这一方法在处理非平稳信号时会有一定的局
瑞利波是一种常见的界面弹性波，是沿半无限弹性限性。而小波变换的一个重要性质是它在时域和频域均具介质自由表面传播的偏振波。在煤矿井下利用瑞利波探测有良好的局部化特征，能够清晰地提供目标信号各个频率技术采集人工地震波所携带的信息来分析地层结构，但子段的频率信息，且具有多分辨率，非常适合分析非平稳由于接收和处理人工地震波信号的各个阶段都可能引入噪信号，所以人工地震波信号的分析是很适合的。声。各种形式噪声的存在会使有用的信号完全淹没在噪声中，从而造成信噪比严重降低，这给后期的数据处理和分
摘要：针对利用瑞利波对目标进行探测问题，提出了采用小波变换对瑞利波信号进行去噪的方法。通过基于ＭＡＴＬＡＢ信号去噪的仿真试验，验证了小波变换降噪方法相对于传统方法的优越性。实验分析结果表明：该方
法对背景噪声有较好的抑制作用，提取线谱信号的能力和精度优于ＦＦＴ分析方法，滤波器方法性能提高了约１３
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｙｌｅｉｇｈｗａｖｅ；ｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｍ；ｌｒｔｏｎ
号）。但是由于傅立叶变换在整个时间轴上积分表示了信
ｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｓｐｅｃｉａｌｗａｖｅｍｏｄｅｌ —ｓｕｒｆａｃｅｗａｖｅｉｓｕｓｅｄ．Ｖｉａｔｈｅｎｏｉｓｅｄｓｉｍｕｌａｔｅｄｓｉｇｎ￣ｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎＭＡＴＬＡＢ，ｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｗａｖｅｌｅｔｄｅｎｏｉｓｉｎｇｉｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｔＯｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌａｐｐｒｏａｃｈ．Ｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｈｏｔｄｗａｓｅｆｅｃｉｔｖｅｉｎｈｅｔｒａｙｌｅｉｇｈｗａｖｅｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ，ａｎｄｉｔｓｐｅｆｏｒｍａｒｎｃｅｏｆｔｈｅｌｉｎｅ —