超声波回波信号降噪方法研究

摘 要 超声波检测技术具有适中的分辨力和较低的成本优势，使之成为工业检测中应用较多的一种检测方法。检测过程中，回波信号含有大量有关检测特征的信息，但同时也掺杂着各种干扰信号，这些干扰信号会给信号处理带来误差，严重时甚至会淹没信号，造成误检和漏检。因此，要对回波信号进行降噪处理，减小噪声的影响。传统的分析技术都是基于傅立叶变换，无法将信号的时域特征和频域特征有机地结合起来；而且，傅立叶谱仅能反映信号的统计特性，不具备局部化分析信号的功能。小波变换是一种信号的时间-尺度分析方法具有多分辨率分析的特点。它在时频域都具有表征信号局部特性的能力，是一种窗口大小可以改变。即时间窗和频率窗都可以改变的时频局部化分析方法。在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率。而在高频部分又有较高的时间分辨率和相对较低的频率分辨率。 本文通过对小波降噪理论的分析，采用小波变换对超声回波信号进行降噪处理。通过matlab语言编写了降噪程序，比较了各种小波以及不同阈值函数、小波分解层数对超声回波降噪的效果，给出了每种小波函数、不同阈值函数下以及不同的小波分解的层数下的信噪比SNR与均方根误差RSME。 关键词：超声波；小波降噪；matlab；阈值 主要工作 本论文主要结合小波变换的基本概念和基本原理，详细讨论小波在超声回波降噪领域中的应用，并结合MATLAB程序语言设计程序对其进行仿真。 ???? 首先分析超声回波信号的小波降噪理论。给出一般含噪声的超声回波信号的数学模型。对小波变换用于超声回波降噪的理论进行了分析，给出小波降噪的性能评估标准：信噪比公式及均方根误差公式。 ?????? 其次详细分析超声回波小波降噪处理中关于母小波及阈值函数选取问题，给出几种母小波的特性。同时对阈值函数的选取方法进行了说明。即“sqtwolog规则”、“rigrsure规则”、“heursure规则”和“minimax规则”四个规则。 ??? 最后通过matlab设计超声回波小波降噪程序。讨论不同母小波、不同阈值函数以及不同小波分解对小波降噪的影响。给出对每种情况的matlab源程序及降噪结果波形。对每种情况下输出的信噪比和均方根误差进行了对比。