Оптимизация процесса сглаживания сигналов

Abstract

В статье рассматриваются вопросы обработки данных с первичных измерительных преобразователей. Повышение чувствительности современных преобразователей сопряжено с высоким уровнем помех. Однако во многих случаях требуется сохранить полезный сигнал с минимальными искажениями после обработки. В качестве объекта рассмотрен сигнал с датчика геометрических перемещений при измерении нелинейной деформации. Для задачи был выбран вариант кусочной аппроксимации квадратичной функцией. Оптимизация алгоритма сглаживания проводилась путем исследования на модельном сигнале, который подобен измеренному. Для повышения соотношения сигнал/шум предложено использовать двойное сглаживание. Проведен математический эксперимент для оптимизации предложенной схемы. Основная цель заключалась в определении оптимального значения окна аппроксимации для первичного и вторичного сглаживаний и проведения сравнения с однократным использованием данного алгоритма. Для этого был сгенерирован сигнал с присутствием пяти гармоник информативного сигнала с аддитивным шумом и высокочастотной паразитивной гармоникой. В качестве основного критерия выступало сохранение мощности гармоник информативного сигнала. Результаты показали, что выбранный метод сглаживания имеет чувствительность к оптимальному значению окна. Несмотря на теоретические предпосылки к отсутствию влияния многократного сглаживания на результат, поставленный эксперимент показал эффективность данного подхода. Использование многократного сглаживания позволяет уменьшить нагрузку на вычислительные ресурсы при обработке с одновременным повышением качества для данного метода. Полученные результаты сглаживания на математической модели позволили оптимизировать процесс обработки измерительной информации в физическом эксперименте