基于一种改进提升方案泵阀振动信号降噪.pdf

石 油 机 械 ～ 66 ～ CHINAPETROLEUMMACHINERY 2010年 第38卷 第7期 ●检测诊断 基于一种改进提升方案的泵阀振动信号降噪 陈敬龙 张来斌 段礼祥 (中国石油大学 (北京)机 电工程学院) 摘要 针对传统提升小波进行信号分解时会导致信号失真的问题，设计 了自适应冗余提升混 合小波，用于往复泵泵阀振动信号的降噪。该混合小波计算预测差值平方和时可对所有样本进行 预测；通过计算 目标函数，从预设的1组预测器和更新器 中选取 1个最佳预测器和 1个最佳更新 器作为该层次的初始预测器和初始更新器，以满足尺度函数和小波函数支撑区间的特殊要求；用 冗余提升方案算出每层逼近信号，并用于下层初始预测器和初始更新器的设计。用 自适应冗余提 升混合小波降噪可获得较高的信噪比和较小的均方差 ，且能完整保 留往复泵泵阀应有的冲击信号。 关键词 提升小波 往复泵 泵阀 振动信号 降噪 个步骤 J。剖分是将信号序列 [n]分解为偶样本 0 引 言 s [n] ：s[2n]和奇样本 s [n]=s[2n+1]； 预测是用偶样本预测奇样本，将细节信号d [n]定 Sweldens和Daubechies于2O世纪90年代提出 义为奇样本与其预测值之差，即d [n] =s。[n] 了提升小波变换 ¨I4J。传统的提升小波与第 1代小 一 P ( [n])，其中P为预测器；更新是用细节信 波在进行信号分解时，逼近信号和细节信号的长度 号d[n]来更新偶样本，得到逼近信号 c[11,]， 是分解前信号长度的 。随着分解层次的增加，逼 c[n]=s [n]+ (d [n])，其中U为更新器。 近信号所包含的信息越来越少，这将导致信号失 当_~和 ．7v较小时，尺度函数和小波函数的支 真。为此，许多学者构造了冗余小波 J。冗余小 波不进行抽样运算 ，逼近信号和细节信号的长度与 撑区间较小，适合于处理非平稳信号；当Ⅳ和 Ⅳ 信号分解前的长度相同，逼近信号和细节信号数据 较大时，尺度函数和小波函数的支撑区间较大，且 量之和是分解前信号的2倍，信息是冗余的 J。 具有较好的连续性，适合于描述稳态信号 “j。 设计冗余提升小波的关键是设计初始预测器和 初始更新器。文献 [5]未对预测器和更新器的设 2 自适应冗余提升混合小波的设计 计做深入研究；文献 [6]设计的预测器和更新器 2．I 设计第f层候选预测器 与信号特征无关；文献 [7]采用Claypoole提出的 设预测器P= [P，…，P ，使P仅抑制信 自适应提升方案 计算预测差值平方和时只考虑 号中N一1阶多项式分量，用剩余的1阶 自由度匹 奇样本的预测，不能反映所有样本的预测信息，且 配给定的信号。Ⅳ分别取2、4、6、8和 10时，分 对如何选取初始预测器和初始更新器的长度未做深 别构造一个 (N一1)