基于改进变分模态分解的液体密度测量中超声回波去噪方法

• 作者: 朱天亮 王小鹏 赵军
• 来源期刊: 测试科学与仪器
• 学科: 工学
• 关键词: 液体密度测量 超声回波信号 变分模态分解 信号去噪 信噪比
• 年，卷（期）: 2020,（4）
• 所属期刊栏目: Signal and image processing technology
• 页码范围: 326-334
• 页数: 9页
• 分类号: TN911.71
• 语种: 英文
• DOI: 10.3969/j.issn.1674-8042.2020.04.003

摘要

超声波液体密度测量回波中包含大量噪声,难以准确获取有效回波波形,导致密度测量精度不高.为此,提出了一种基于改进后变分模态分解(Variational mode decomposition,VMD)的回波信号去噪方法.由于传统VMD方法中分解层数难以确定,因此构造了中心频率相似因子作为判断准则来自适应选定VMD分解层数.首先,通过首次分解后的中心频率计算出相似因子,并根据相似因子选定VMD分解层数;其次,利用VMD算法将回波信号分解成若干个具有单一成分的模态分量,利用超声发射信号特点提取出有效回波成分;最后,通过分离所得的有效回波信号,提取回波波形及时间,由此计算出液体密度.实验结果表明,利用改进的VMD算法分解回波信号可以将有效回波信号的信噪比提高至20.64 dB,并准确获得时间、幅值等回波信号基本信息.与集合经验模态分解(Ensemble empirical mode decomposition,EEMD)相比,该方法可以有效地抑制模态混叠,并最大限度地保留信号的细节特征,提高液体密度测量的精度,密度测量精度可达满量程的0.21％.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	王小鹏		119	812	15.0	22.0
2	赵军		28	187	8.0	12.0
3	朱天亮		2	3	1.0	1.0