Page 263 - 《应用声学》2025年第2期

第 44 卷 第 2 期 杨斌等： 用于电磁超声检测信号的联合降噪方法 523

௄ᬍᤊڤ 3.2 结果与分析
ቇඡ ༏ҵቫ ଌஆቫ
භᇓᨡ භᇓᨡ 图5展示了含噪电磁超声检测仿真信号使用不
Ꭵᬞӝ۫ 同降噪方法的降噪结果，其中式 (13) 改进阈值法中
ត͈ 的调节参数 m = 3。图5(a)∼(c)分别为原始纯净仿
ว͠Шҧ 真信号、叠加低频偏置以及叠加低频偏置与噪声水
ͻၹӝ۫
平σ = 0.15的高斯白噪声后信号波形图。从图5(d)
图 3 缺陷检测原理图 中可以看出经本文提出的 VMD 降噪方法处理后，
Fig. 3 Schematic diagram of defect detection 仿真信号能够自适应地将低频偏置滤除，同时对高
频白噪声也有着较强的抑制作用，但微弱的高频噪
2 ௄Ꭵᬞ௑ࠄᰎηՂ 声依然存在。从图 5(e) 中可以看出 VMD 提取的低
௄Ꭵᬞ௑͌ᄾηՂ 频偏置与叠加的原始偏置曲线形状保持一致，VMD
ॆʷӑηՂࣨϙ/V 0 对低频偏置的自适应滤波性能较好。图5(f)∼(h) 展
1

示了使用改进阈值法、软阈值法与硬阈值法的降噪
-1
效果。单独使用WTD法时，无论是传统软硬阈值还
是改进阈值，其本质上仍是一个低通滤波器，因此难
-2
以将低频偏置滤除。软阈值法对小波系数进行了相
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16
௑ᫎ/(10 -5 s) 同程度的收缩，导致了重构信号逼近性较差；硬阈值
法虽然能更好地逼近原始电磁超声仿真信号，但却
图 4 仿真数据与实验数据对比图
由于阈值的不连续，存在伪吉布斯现象 (图 5(h) 中
Fig. 4 Comparison diagram between simulation
data and experimental data 红色圆圈标记位置)。图5(f)中使用改进阈值法的降

1 2 ԯҫͰᮠϠᎶ͌ᄾηՂ 2 ե٪͌ᄾηՂ
ॆʷӑࣨϙ/V 0 ॆʷӑࣨϙ/V 1 0 ጦь͌ᄾηՂ ॆʷӑࣨϙ/V 1 0 ጦь͌ᄾηՂ

-1 -1 -1
0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8
௑ᫎ/(10 -5 s) ௑ᫎ/(10 -5 s) ௑ᫎ/(10 -5 s)
(a) ጦь͌ᄾηՂ (b) ԯҫͰᮠϠᎶ͌ᄾηՂ (c) ե٪͌ᄾηՂ
1 VMDᬌ٪ηՂ 0.5 VMDଢԩᄊ 1 ஈᤉ᫠ϙขWTD
ॆʷӑࣨϙ/V 0 ጦь͌ᄾηՂ ॆʷӑࣨϙ/V 0 ͰᮠϠᎶηՂ ॆʷӑࣨϙ/V 0 ጦь͌ᄾηՂ
ᬌ٪ηՂ
ͰᮠϠᎶ

-1 -0.5 -1
0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8
௑ᫎ/(10 -5 s) ௑ᫎ/(10 -5 s) ௑ᫎ/(10 -5 s)
(d) VMDᬌ٪ηՂ (e) VMDଢԩᄊͰᮠϠᎶ (f) ஈᤉ᫠ϙขWTDᬌ٪ηՂ
1 ᣄ᫠ϙขᬌ٪ηՂ 1 ᆶ᫠ϙขᬌ٪ηՂ 1 ஈᤉ᫠ϙVMD-WTD
ॆʷӑࣨϙ/V 0 ጦь͌ᄾηՂ ॆʷӑࣨϙ/V 0 ጦь͌ᄾηՂ ॆʷӑࣨϙ/V 0 ጦь͌ᄾηՂ
ᬌ٪ηՂ

-1 -1 -1
0 2 4 6 8 0 2 4 6 8 0 2 4 6 8
௑ᫎ/(10 -5 s) ௑ᫎ/(10 -5 s) ௑ᫎ/(10 -5 s)
(g) ᣄ᫠ϙขᬌ٪ηՂ (h) ᆶ᫠ϙขᬌ٪ηՂ (i) ஈᤉ᫠ϙᄊVMD-WTDᬌ٪ηՂ
图 5 各降噪算法对比图
Fig. 5 Comparison of noise reduction algorithms