飛機(jī)電纜屏蔽層環(huán)路阻抗信號降噪方法探究

權(quán)新

摘 ?要：本文將詳細(xì)介紹飛機(jī)電纜屏蔽層環(huán)路阻抗信號降噪模型的搭建，通過專業(yè)的研究與調(diào)查，研究人員精準(zhǔn)結(jié)合小波分解與經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方式，詳盡闡述兩種降噪方式的應(yīng)用過程，如分解噪音信號、明確分解階數(shù)、優(yōu)化建模仿真及確認(rèn)降噪效果，根據(jù)模型試驗(yàn)效果來確認(rèn)合適的環(huán)路阻抗信號降噪方法。

關(guān)鍵詞：信號降噪方法;屏蔽層環(huán)路阻抗;仿真建模

引言：為探索飛機(jī)電纜屏蔽層環(huán)路阻抗信號降噪方式，研究人員及時(shí)了解該阻抗信號帶去的危害，利用環(huán)路阻抗模型的應(yīng)用來找出縮減阻抗信號噪音的有效方法，透過對經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解與小波分解整合的了解，增強(qiáng)對電纜信號的控制度。

1搭建環(huán)路阻抗模型

1.1設(shè)置物理模型

為更好地確認(rèn)飛機(jī)電纜屏蔽層環(huán)路阻抗的信號降噪效果，研究人員采用了小波降噪與經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解相融合的方式，在掌握該電纜屏蔽層環(huán)路阻抗的具體運(yùn)行環(huán)境后，為其搭建對應(yīng)的物理模型。具體來看，環(huán)路阻抗測試系統(tǒng)可使用兩種磁耦合器，即感應(yīng)耦合器與驅(qū)動耦合器，利用驅(qū)動耦合器可將交流電壓耦合至需要測試的電纜內(nèi)，電纜屏蔽層內(nèi)生成感應(yīng)電壓，而感應(yīng)電壓又會在屏蔽層環(huán)路中生成感應(yīng)電流，感應(yīng)耦合器就能在環(huán)路內(nèi)感應(yīng)到電流信號，即利用該原理設(shè)置出合適的物理模型。

1.2架構(gòu)數(shù)學(xué)模型

飛機(jī)電纜電壓的鉗口處由多種電壓線圈構(gòu)成，電壓線圈會帶有工頻性質(zhì)的激勵信號，被測回路內(nèi)可感應(yīng)到電動勢，用符號e來表示，被測回路在電動勢e的影響下可生成感應(yīng)電流i，在已知i與e的情況下，被測環(huán)路的電阻值為e/i，而電動勢e的數(shù)據(jù)來源為E/n1，E為電壓鉗發(fā)射圈內(nèi)的交流電壓值、n1則屬原邊線圈與副邊的匝數(shù)比值，感應(yīng)電流i值的數(shù)據(jù)來源為I*n2，n2為副邊線圈與原邊的匝數(shù)比值、I為鉗口電流線圈與電流磁環(huán)的感應(yīng)電流，在明確該項(xiàng)內(nèi)容后可及時(shí)架構(gòu)出數(shù)學(xué)模型[1]。

1.3建立仿真模型

在完成物理模型與數(shù)學(xué)模型的搭建后，研究人員可在信息系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置仿真模型。具體來看，可將信號源設(shè)定成200Hz/10Vpp，在感應(yīng)鉗口與驅(qū)動鉗口附近安置理想變壓器，依照具體的電壓電流參數(shù)來設(shè)置變壓器的匝數(shù)比，即分別為1：1000、1000：1，環(huán)路電阻值可設(shè)定在0.2Ω左右，在當(dāng)前的試驗(yàn)中應(yīng)用NI電流采集卡，借助手冊查詢來掌握其輸入抗阻為138Ω，輸入阻抗的計(jì)算公式為Z=（ES/I1）-ZS，在該公式中Z代表著輸入阻抗，ES為電源電動勢、I1為一次電流、而ZS則代表著交流電源內(nèi)部阻抗，可將其負(fù)載值設(shè)定成138Ω，為增強(qiáng)試驗(yàn)仿真環(huán)境與具體情況的適應(yīng)性，可在電流感應(yīng)電路、屏蔽層環(huán)路與信號源中添加高斯白噪音，其采樣率可設(shè)定在10kHz左右，具體的仿真時(shí)間在0.03s上下，繼而利用仿真模型來獲取環(huán)路電流與環(huán)路電壓。

2飛機(jī)電纜屏蔽層環(huán)路阻抗信號降噪方式的應(yīng)用過程

2.1分解噪音信號

在完成飛機(jī)電纜屏蔽層環(huán)路阻抗信號仿真模型的搭建后，試驗(yàn)人員需精準(zhǔn)觀察小波分解與經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解形式的融合過程，借助聯(lián)合去噪形式來完成該項(xiàng)試驗(yàn)。具體來說，可利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法來分解噪音信號，獲取IMF分量，在試驗(yàn)過程中可發(fā)現(xiàn)IMF分量頻率將呈現(xiàn)遞減趨勢，若噪音較大可判斷其屬高頻信號，即高頻IMF分量的成分含有噪聲信號，在分解階數(shù)逐步增加后，不同IMF分量內(nèi)含有的噪聲信號將逐漸削弱，研究人員根據(jù)該現(xiàn)象可逐步拋棄不同的高階噪聲，對其他階層的IMF分量運(yùn)用小波分解法去除噪音，并重新解析其生成的各種噪聲信號。

2.2明確分解階數(shù)

在當(dāng)前試驗(yàn)中白噪聲IMF分量內(nèi)的能量密度值與其周期乘積為一個常數(shù)，可用EnTn=const來表示，Tn代表著IMF第n個周期、而En則呈現(xiàn)出IMF分量第n各能量密度。試驗(yàn)人員可將已選擇的白噪聲信號設(shè)定為u（t），其分解后獲取的IMF分量周期與能量密度乘積為TuiEui=Cui，i代表著噪聲分解獲取的i個IMF分量，Cui為常數(shù)值，也可用EnTn來表示，在確認(rèn)白噪音信號后，可及時(shí)設(shè)定評估系數(shù)，并用α來表示，α=（CIMFn-Cui）/Cui，根據(jù)已知數(shù)值，可看出IMFn中的主要成分為噪聲，若α值偏小，可直接拋棄IMF分量;當(dāng)α值偏大時(shí)，代表著其內(nèi)部信號為有效信號，在適當(dāng)保留后運(yùn)用小波分解法來完成降噪處理。

2.3優(yōu)化建模仿真

在完成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法的應(yīng)用后，試驗(yàn)人員應(yīng)利用小波分解法來分解仿真模型內(nèi)的噪聲信號。首先，應(yīng)及時(shí)明確去噪效果的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，即去噪以后的信號信噪比、原始信號與去噪信號的波形對比圖，當(dāng)信噪比數(shù)值上升時(shí)可說明噪聲去除效果較佳。其次，試驗(yàn)人員將仿真模型內(nèi)的電壓信號放置到特定的信息系統(tǒng)中，10kHz為采樣頻率、7dB為信噪比，在完成對信號噪聲的分析后利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)來分解含噪信號，并獲取不同階段的IMF分量，在本次試驗(yàn)中，IMF1-8分量的常數(shù)值分別為4.4535、3.0161、4.0075、3.5619、6.1187、3348、3710與995，而在掌握了IMF分量的常數(shù)值后，根據(jù)特定公式可獲取與IMF分量相對應(yīng)的α值，其具體數(shù)值分別為1.2268、0.5080、1.0038、0.7809、2.0593、1673、1854與497，在完成該項(xiàng)試驗(yàn)后，依照IMF分量對應(yīng)的α值而言，試驗(yàn)人員可適時(shí)去掉IMF1-5，對IMF6-8實(shí)行不同程度的小波分解，利用小波分解法來去除信號內(nèi)部的噪聲，在完成該類分量的噪聲分解后，應(yīng)對該類信號進(jìn)行重新架構(gòu)，再及時(shí)檢測飛機(jī)電纜屏蔽層環(huán)路阻抗內(nèi)信號的噪聲，確認(rèn)仿真試驗(yàn)的執(zhí)行效果。

2.4確認(rèn)降噪效果

在完成經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解與小波分解的試驗(yàn)后，試驗(yàn)人員應(yīng)及時(shí)測試飛機(jī)電纜屏蔽層環(huán)路阻抗信號噪聲，明確降噪效果，在本次試驗(yàn)內(nèi)，當(dāng)信噪比值在7dB期間，若采用單一的小波分解或經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，其波形處理將產(chǎn)生嚴(yán)重失真，降低信號噪聲的處理效果;在充分結(jié)合小波分解與經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法后，其獲取的信噪比值將穩(wěn)步升高，提升信號噪聲去除效果。

總結(jié)：綜上所述，在處理飛機(jī)電纜屏蔽層環(huán)路阻抗內(nèi)的信號噪聲時(shí)，研究人員可利用仿真模型試驗(yàn)來提取信號內(nèi)部噪聲，在充分結(jié)合小波分解與經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法后，可及時(shí)觀察信號噪聲的信噪比，根據(jù)信噪比的變化來確認(rèn)信號噪聲的處理效果，增加飛機(jī)飛行的安全性、準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1]李春龍.某型機(jī)艙內(nèi)降噪改進(jìn)研究[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2021（20）：60-62.