专利名称：小波提取弦积分密度扰动信号的方法
技术领域：
本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种小波提取弦积分密度扰动信号的方法。
背景技术：
磁聚变Tokamak装置放电期间由于磁流体不稳定性MHD (磁流体动力学)的存在， 等离子体磁面会引起扰动。在测量电子密度的干涉仪系统上由于这种相关性也会观察到弦积分密度扰动的信号，由于白噪声、光栅旋转引起噪声、tokamak中电磁场对弦积分密度信号的影响使得密度扰动信号淹没在噪声信号之中。tokamak物理研究需要把弦积分密度扰动信号从杂乱信号中分离出来。传统的用来分离类似信号的方法有快速傅里叶分析方法， 但是用FFT分离信号存在相位延迟的现象，这对于研究MHD磁岛运动等现象是很不利的。
发明内容
本发明的目的是解决弦积分密度扰动信号淹没在噪声信号之中的问题，提供一种从噪声中用小波提取弦积分密度扰动信号的方法。本发明的技术方案是一种小波提取弦积分密度扰动信号的方法，包括如下步骤步骤一、接收远红外被测信号，利用相位差计数比较器测量，读取弦积分密度信号 f0(t)；步骤二、对弦积分密度信号fdt) = f(t)+a0(t)用小波消噪提取扰动平衡态信号 %(t)，剩余信号为除平衡态信号f(t)；步骤三、用小波分解除平衡态的信号f(t)，得到多阶低频信号和高频信号，弦积分密度扰动信号包含在上述低频信号和高频信号中；步骤四、读取MHD磁扰动信号s (t)；步骤五、用步骤一读取的弦积分密度信号fdt)与步骤四读取的MHD磁扰动信号 s(t)进行相关分析，得到f^t)和s(t)的相关系数Y12 ；步骤六、将步骤三小波分解后的除平衡态信号f(t)和MHD磁扰动信号s(t)进行相关分析，得到f (t)和s(t)的相关系数Y ‘ 12 ；步骤七、对步骤五和六得到的相关系数设置置信度水平，进而得到两组相关频率和频带宽度，判断两个相关频率是否在同一频带内，若相关频率在同一频带内，则说明对分解弦积分密度信号f(t)的分解正确(即提取的弦积分密度扰动信号正确)；若不在同一频带内，则需重复步骤二 六，选择其他小波形式或不同的阶数对弦积分密度信号f(t)进行分解。如上所述的一种小波提取弦积分密度扰动信号的方法，其中所述步骤一用热释电性或肖特基探测器接收远红外被测信号。如上所述的一种小波提取弦积分密度扰动信号的方法，其中所述步骤三中选择db小波。 如上所述的一种小波提取弦积分密度扰动信号的方法，其中所述步骤三中选择 db5小波，分解公式为 [σοι5]
权利要求
1.一种小波提取弦积分密度扰动信号的方法，包括如下步骤步骤一、接收远红外被测信号，利用相位差计数比较器测量，读取弦积分密度信号 f0(t)；步骤二、对弦积分密度信号fdt) = f(t)+a0(t)用小波消噪提取扰动平衡态信号 %(t)，剩余信号为除平衡态信号f(t)；步骤三、用小波分解除平衡态的信号f(t)，得到多阶低频信号和高频信号，弦积分密度扰动信号包含在上述低频和高频信号中； 步骤四、读取MHD磁扰动信号s (t)；步骤五、用步骤一读取的弦积分密度信号fdt)与步骤四读取的MHD磁扰动信号s (t) 进行相关分析，得到fo(t)和s(t)的相关系数Y12 ；步骤六、将步骤三小波分解后的除平衡态信号f(t)和MHD磁扰动信号s(t)进行相关分析，得到f (t)和s(t)的相关系数Y ‘ 12 ；步骤七、对步骤五和六得到的相关系数设置置信度水平，进而得到两组相关频率和频带宽度，判断两个相关频率是否在同一频带内，若相关频率在同一频带内，则说明对分解弦积分密度信号f (t)的分解正确；若不在同一频带内，则需重复步骤二 六，选择其他小波形式或不同的阶数对弦积分密度信号f(t)进行分解。
2.如权利要求1所述的一种小波提取弦积分密度扰动信号的方法，其特征在于所述步骤一用热释电性或肖特基探测器接收远红外被测信号。
3.如权利要求1所述的一种小波提取弦积分密度扰动信号的方法，其特征在于所述步骤三中选择db小波。
4.如权利要求3所述的一种小波提取弦积分密度扰动信号的方法，其特征在于所述步骤三中选择db5小波，分解公式为k j=\ k M其中，州)=|> 树2〃《)是小波的尺度函数，；是光滑系数，j = 1,2... J, k e (-c ，w=0k+⑴)，η表示分解的阶数，η = 0,1, ...Μ;其中J表示细节水平，M表示平滑水平；M帅)=￡(-1)、— 树2〃")是小波函数，&是小波变换系数。n=0k
5.如权利要求1所述的一种小波提取弦积分密度扰动信号的方法，其特征在于所述步骤五中弦积分密度信号fdt)和MHD磁扰动信号s (t)相关分析如下计算信号fQ(t)和s(t)的互功率谱Ρ12(ω) =M广(ω) · M2 (ω)，其中M1 (ω)是f。(t) 在频域空间做的变换，Μ2(ω)是s(t)在频域空间做的变换；Ρη(ω) =M广(ω) ·Μ“ω) =IM1(CO) I2是信号fQ(t)的自功率谱，其中似； 是M1(CO)的互共轭；ρ22(ω)=Μ2*(ω) ·Μ2(ω) = | M2 (ω) |2是信号s⑴的自功率谱，则fQ⑴和s⑴的相关系数 ri _12 [Pu{o)P22{o)f °
6.如权利要求5所述的一种小波提取弦积分密度扰动信号的方法，其特征在于所述步骤六中除平衡态信号f(t)和MHD磁扰动信号s (t)相关分析如下；将步骤三中分解f(t)后得到的各个低频或高频信号分别和s (t)做相关分析，计算互功率谱％2(ω) =<(ω) ·Μ2(ω)，其中N1(Co)是f(t)分解后的信号在频域空间做的变换， Μ2(ω)是s(t)在频域空间做的变换；Qn( ) =N广(ω) ·Ν“ω) = |N1 (ω) |2是信号f (t) 分解后的信号的自相关系数，f(t)分解后得到的各个低频或高频信号和s (t)的相关系数
7.如权利要求1所述的一种小波提取弦积分密度扰动信号的方法，其特征在于所述步骤七中置信度水平设置在0. 75到0. 8之间。
全文摘要
本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种小波提取弦积分密度扰动信号的方法。目的是解决弦积分密度扰动信号淹没在噪声信号之中的问题。该方法包括如下步骤读取弦积分密度信号f0(t)；用小波对弦积分密度信号f0(t)消噪得到除平衡态信号f(t)；用小波分解除平衡态的信号f(t)，得到多阶低频信号和高频信号，弦积分密度扰动信号包含在上述低频和高频信号中；读取MHD磁扰动信号s(t)；求f0(t)和s(t)的相关系数γ12；求f(t)和s(t)的相关系数γ′12；根据相关系数γ12、γ′12验证提取弦积分密度扰动信号是否正确。本发明不会引起相位延迟从而使信号时域信息得到保留，并且精确度高，可扩展性强。
文档编号G01R19/08GK102230947SQ201110075209
公开日2011年11月2日 申请日期2011年3月28日 优先权日2011年3月28日
发明者周艳, 李永高, 李连才, 李长征 申请人:核工业西南物理研究院