基于改进小波阈值的TDLAS系统一次谐波降噪算法研究
方启明1
于庆1
张书林2
1.煤炭科学研究总院有限公司,北京 100013;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037;煤矿灾害防控全国重点实验室,重庆 4000372.中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400037
摘要：煤矿井下环境复杂,光源波动、噪声及环境干扰等因素均会对可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)系统造成影响,导致其一次谐波光谱信号信噪比降低,严重制约气体检测的精度与稳定性.针对上述问题,提出一种基于改进小波阈值的TDLAS系统一次谐波降噪算法.首先,通过枚举算法确定最优小波基与分解层数,得到适配一次谐波光谱信号的最优参数.然后,构建连续可导的阈值函数,解决硬阈值突变与软阈值细节损失的问题.最后,结合一次谐波光谱信号的局部方差设计自适应阈值,使阈值随信号局部特征动态调整,实现噪声与有效信号的精准分离.仿真实验结果表明:与传统小波阈值算法相比,改进小波阈值降噪算法的信噪比提升19.03 dB,均方误差降低98.75％,波形相似系数提升0.083 3,降噪性能优于传统小波阈值算法.甲烷检测结果表明:降噪信号在频段上的噪声能量大幅度减少,有用信号集中于目标频段,说明改进小波阈值降噪算法能够有效抑制一次谐波信号噪声.
关键词：可调谐半导体激光吸收光谱小波变换改进小波阈值硬阈值函数软阈值函数一次谐波光谱信号自适应阈值
分类号：TD76/67(矿山安全与劳动保护)
资助基金：重庆市科技计划项目(CSTB2024NSCQ-BSX0006)重庆市自然科学基金博士直通车项目(CSTB2024NSCQ-BSX006)天地科技重点项目(2024-TD-ZD013-01)
论文发表日期：2025-10-30
在线出版日期：2025-12-02（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 78-84,103 )
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