基于相关分析法的声发射信号降噪技术

a b c d
图2 同一噪声源的波形

e f g h
图3 不同声源的波形
从图2可以看出尽管四个波形十分的相近，但是各个波形采集的时间不一样。这是因为噪声在传播途径中由于噪声源到达四个传感器的路径不同而引起能量的衰减不同，也就是波形的同一点到达传感器的幅值不一样，而该声发射仪各通道的门槛值均为28.8dB， 从而引起了波形在时间上的平移。因此在进行信号的互相关分析时只选取其最相似的波形段进行分析。
表2为图2和图3中的7个波形中截取的部分波形与中与图2中的图d截取的部分波形相关系数的最大值。其截取波形数据最长为1448个数据，最短为1248个数据。波形原长为2048个数据。
图4为图a、b、c、e、f、g、h的波形与图d中的波形的相关系数随其截取波形数据的长度变化而变化的情况。由图4可以看出来自于同一噪声源的信号进行自相关分析时，在选取合适的数据长度时它们的互相关系数保持在0.7左右，而来自不同噪声源的信号的互相关系数维持在0.25左右，二者有明显的分界线。因此利用这种办法可以较客观地在采集到的信号中剔除来自外界环境的噪声信号。利用同样的办法，将传感器四采集的剩余的23个环境噪声信号与其它三个通道采集的信号进行相关分析。同一噪声源的信号被四个通道几乎同时采集，为减少计算量我们只对与通道四采集的24个信号的采集时间相差不超过0.5 的信号进行相关分析。通过计算，通道一、二、三采集的信号中均有24个信号与通道四采集到的环境噪声信号的相关系数在0.6以上。其结果见表3。
表2 图d与其它图的波形相关系数
相关系数
图a 图b 图c 图e 图f 图g 图h
图d 0.7682 0.6428 0.6885 0.2432 0.2002 0.3028 0.3154
表3 实验结果
信号数（个） 0.6-0.7 0.7-0.8 0.8-0.9 0.9-0.95
通道一 4 10 8 2
通道二 4 9 10 1
通道三 3 12 8 1
4结
在金属腐蚀过程中由于声发射信号较弱，通过合适的数据截短，将截短后的信号与采集到的环境中的噪声信号进行相关分析，以它们的相关系数为依据能快速、准确地剔除信号中夹杂的环境噪声信号。尤其是在外界环境噪声信号较强且复杂的情况下，该方法与参数分析法相比更具优越性，避免了对声发射信号和噪声信号特征参数的大量提取和统计。