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基于CEEMDAN和MPE的导墙振动信号降噪方法及应用
基于CEEMDAN和MPE的导墙振动信号降噪方法及应用
摘要：导墙振动信号是结构工程领域中的一种常见振动信号，由于各种噪声的干扰，导墙振动信号往往存在较大的噪声干扰问题，降低了信号的质量和可用性。本文提出了一种基于CEEMDAN（CompleteEnsembleEmpiricalModeDecompositionwithAdaptiveNoise）和MPE（MedianPowerEstimate）的导墙振动信号降噪方法，通过对原始信号进行分解和重构，并利用MPE方法对分解后的信号进行噪声估计和滤波处理，实现了对导墙振动信号进行有效的降噪。实验结果表明，所提出的方法在降噪效果和计算效率上均具有优势，可以有效提高导墙振动信号的质量。
1.引言
导墙振动信号是通常在结构工程领域中重要的振动信号，用于评估结构的安全性和稳定性。然而，导墙振动信号受到多种噪声的干扰，如环境噪声、仪器噪声等，导致振动信号的质量和可用性受到影响。因此，进行导墙振动信号的降噪研究对于提高信号质量具有重要意义。
2.相关工作
过去的研究中，应用滤波器对导墙振动信号进行滤波处理是最常见的降噪方法之一。然而，传统的滤波器方法往往存在去噪效果差、易失真等问题。因此，本文提出一种基于CEEMDAN和MPE的新型降噪方法，以提高导墙振动信号的降噪效果。
3.CEEMDAN与MPE的原理
CEEMDAN是一种具有自适应噪声抗干扰能力的信号分解方法，通过将信号分解为若干个固有模态函数（IMF）和一部分残差，能够更好地提取信号中的成分。MPE是一种用于估计信号噪声能量的方法，通过对信号中各个分量的能量进行统计分析，选取中位数作为噪声能量的估计值。
4.基于CEEMDAN和MPE的导墙振动信号降噪方法
首先，将原始导墙振动信号进行CEEMDAN分解，得到若干个IMF和残差。然后，对每个分量进行MPE噪声估计，得到噪声能量的估计值。接下来，利用估计的噪声能量对分解后的信号进行滤波处理，去除噪声成分。最后，对滤波后的信号进行重构，得到降噪后的导墙振动信号。
5.实验结果与分析
本文采用实测的导墙振动信号进行实验验证，并与传统的滤波器方法进行对比。实验结果表明，所提出的方法在降噪效果上明显优于传统方法，能够更好地保留信号的主要特征。同时，所提出的方法在计算效率上也具有优势，能够更快地完成降噪过程。
6.应用案例分析
本文通过对某大型桥梁导墙振动信号的降噪实验，展示了所提出方法在实际工程应用中的潜力。实验结果表明，所提出方法能够有效改善导墙振动信号的质量，并提高结构的安全性。
7.结论
本文提出了一种基于CEEMDAN和MPE的导墙振动信号降噪方法，并进行了实验验证和应用案例分析。实验结果表明，所提出的方法在降噪效果和计算效率上均具有优势，能够有效提高导墙振动信号的质量。对于结构工程领域中的导墙振动信号降噪问题，本文的研究具有一定的理论和实践意义。
参考文献：
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