基于奇异值分解－中值滤波的声发射信号降噪方法研究开题报告

1. 研究目的与意义

声发射（AcousticEmission，AE）是材料受外力或内力作用产生变形或断裂时，以弹性波的形式释放出应变能的现象。目前声发射技术作为一种成熟的无损检测方法，已被广泛应用于多个领域。在木质胶合板损伤的监测中，AE技术无疑是一个大胆地尝试。胶合板的破坏损伤模式主要包括表板断裂、整板断裂、脱胶、分层等。每一种损伤都对应特定的声发射信号。然而，不同的破坏损伤模式通常以组合形式出现，其响应为瞬态随机信号，类别特征相互重叠，同时由于传播介质（木材）的各向异性和多源性噪声的污染，加大了声发射信号鉴别的难度。因此，从含噪信号中提取与识别有用信号是声发射应用的首要任务和核心技术，也是目前大多数不能有效进行声发射检测的技术瓶颈。

为去除声发射信号中的随机噪声与脉冲干扰，提高有用信号质量，在此研究一种中值滤波与奇异值分解相结合的降噪方法。希望能够有效地保留原有信号的特征，并能最大限度地消除噪声，提高信噪比。

2. 国内外研究现状分析

国内外研究现状：

中值滤波(mf)是基于排列统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术。1971年，tukey在进行时间序列分析时提出中值滤波器的概念。二十世纪七十年代lr.rabmer，m.r.sambur和c.e.scfunidr就在其文章中提出了早期的中值滤波算法原形。在1982年，ta.n0des和n.c.gallagher对中值滤波技术进行了分析并对其特性进行了描述，为以后中值滤波的发展奠定了基础[6]。到了19肠年g.r.aree，n.c.gallagher和ta.noeds进一步总结了它的理论基础和应用领域，使中值滤波在信号处理的领域得到重视。国内较早对中值滤波技术进行研究的是1985年由李承楚女士发表的关于中值滤波的理论基础一文。虽然国内中值滤波技术研究起步比较晚，但是对于新方法的研究却发展较快。

3. 研究的基本内容与计划

鉴于对声发射现象的理解，本实验主要是在结合中值滤波和奇异值降噪两者特点，对含有噪声的声发信号进行滤波降噪。

实验环境：matlab。

实验对象：一维含噪的声发信号。

4. 研究创新点

实验时首先对原始含噪信号进行中值滤波，去除幅值较大的异常值，然后对去除异常值的信号序列进行奇异值分解降噪，得到较纯净信号。

方法中涉及中值滤波窗长度的选择，奇异值分解中关于hankel矩阵的构建（相空间重构）、分解、重构阶数选择等问题的研究。

本实验最大特点，综合两种方法，取长补短。