飛機電纜屏蔽層環路阻抗信號降噪方法探究

權新

摘 ?要：本文將詳細介紹飛機電纜屏蔽層環路阻抗信號降噪模型的搭建，通過專業的研究與調查，研究人員精準結合小波分解與經驗模態分解方式，詳盡闡述兩種降噪方式的應用過程，如分解噪音信號、明確分解階數、優化建模仿真及確認降噪效果，根據模型試驗效果來確認合適的環路阻抗信號降噪方法。

關鍵詞：信號降噪方法;屏蔽層環路阻抗;仿真建模

引言：為探索飛機電纜屏蔽層環路阻抗信號降噪方式，研究人員及時了解該阻抗信號帶去的危害，利用環路阻抗模型的應用來找出縮減阻抗信號噪音的有效方法，透過對經驗模態分解與小波分解整合的了解，增強對電纜信號的控制度。

1搭建環路阻抗模型

1.1設置物理模型

為更好地確認飛機電纜屏蔽層環路阻抗的信號降噪效果，研究人員采用了小波降噪與經驗模態分解相融合的方式，在掌握該電纜屏蔽層環路阻抗的具體運行環境后，為其搭建對應的物理模型。具體來看，環路阻抗測試系統可使用兩種磁耦合器，即感應耦合器與驅動耦合器，利用驅動耦合器可將交流電壓耦合至需要測試的電纜內，電纜屏蔽層內生成感應電壓，而感應電壓又會在屏蔽層環路中生成感應電流，感應耦合器就能在環路內感應到電流信號，即利用該原理設置出合適的物理模型。

1.2架構數學模型

飛機電纜電壓的鉗口處由多種電壓線圈構成，電壓線圈會帶有工頻性質的激勵信號，被測回路內可感應到電動勢，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電流i，在已知i與e的情況下，被測環路的電阻值為e/i，而電動勢e的數據來源為E/n1，E為電壓鉗發射圈內的交流電壓值、n1則屬原邊線圈與副邊的匝數比值，感應電流i值的數據來源為I*n2，n2為副邊線圈與原邊的匝數比值、I為鉗口電流線圈與電流磁環的感應電流，在明確該項內容后可及時架構出數學模型[1]。

1.3建立仿真模型

在完成物理模型與數學模型的搭建后，研究人員可在信息系統內設置仿真模型。具體來看，可將信號源設定成200Hz/10Vpp，在感應鉗口與驅動鉗口附近安置理想變壓器，依照具體的電壓電流參數來設置變壓器的匝數比，即分別為1：1000、1000：1，環路電阻值可設定在0.2Ω左右，在當前的試驗中應用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部阻抗，可將其負載值設定成138Ω，為增強試驗仿真環境與具體情況的適應性，可在電流感應電路、屏蔽層環路與信號源中添加高斯白噪音，其采樣率可設定在10kHz左右，具體的仿真時間在0.03s上下，繼而利用仿真模型來獲取環路電流與環路電壓。

2飛機電纜屏蔽層環路阻抗信號降噪方式的應用過程

2.1分解噪音信號

在完成飛機電纜屏蔽層環路阻抗信號仿真模型的搭建后，試驗人員需精準觀察小波分解與經驗模態分解形式的融合過程，借助聯合去噪形式來完成該項試驗。具體來說，可利用經驗模態分解法來分解噪音信號，獲取IMF分量，在試驗過程中可發現IMF分量頻率將呈現遞減趨勢，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，在分解階數逐步增加后，不同IMF分量內含有的噪聲信號將逐漸削弱，研究人員根據該現象可逐步拋棄不同的高階噪聲，對其他階層的IMF分量運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

在當前試驗中白噪聲IMF分量內的能量密度值與其周期乘積為一個常數，可用EnTn=const來表示，Tn代表著IMF第n個周期、而En則呈現出IMF分量第n各能量密度。試驗人員可將已選擇的白噪聲信號設定為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為常數值，也可用EnTn來表示，在確認白噪音信號后，可及時設定評估系數，并用α來表示，α=（CIMFn-Cui）/Cui，根據已知數值，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α值偏大時，代表著其內部信號為有效信號，在適當保留后運用小波分解法來完成降噪處理。

2.3優化建模仿真

在完成經驗模態分解法的應用后，試驗人員應利用小波分解法來分解仿真模型內的噪聲信號。首先，應及時明確去噪效果的評價標準，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，當信噪比數值上升時可說明噪聲去除效果較佳。其次，試驗人員將仿真模型內的電壓信號放置到特定的信息系統中，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驗模態來分解含噪信號，并獲取不同階段的IMF分量，在本次試驗中，IMF1-8分量的常數值分別為4.4535、3.0161、4.0075、3.5619、6.1187、3348、3710與995，而在掌握了IMF分量的常數值后，根據特定公式可獲取與IMF分量相對應的α值，其具體數值分別為1.2268、0.5080、1.0038、0.7809、2.0593、1673、1854與497，在完成該項試驗后，依照IMF分量對應的α值而言，試驗人員可適時去掉IMF1-5，對IMF6-8實行不同程度的小波分解，利用小波分解法來去除信號內部的噪聲，在完成該類分量的噪聲分解后，應對該類信號進行重新架構，再及時檢測飛機電纜屏蔽層環路阻抗內信號的噪聲，確認仿真試驗的執行效果。

2.4確認降噪效果

在完成經驗模態分解與小波分解的試驗后，試驗人員應及時測試飛機電纜屏蔽層環路阻抗信號噪聲，明確降噪效果，在本次試驗內，當信噪比值在7dB期間，若采用單一的小波分解或經驗模態分解，其波形處理將產生嚴重失真，降低信號噪聲的處理效果;在充分結合小波分解與經驗模態分解法后，其獲取的信噪比值將穩步升高，提升信號噪聲去除效果。

總結：綜上所述，在處理飛機電纜屏蔽層環路阻抗內的信號噪聲時，研究人員可利用仿真模型試驗來提取信號內部噪聲，在充分結合小波分解與經驗模態分解法后，可及時觀察信號噪聲的信噪比，根據信噪比的變化來確認信號噪聲的處理效果，增加飛機飛行的安全性、準確性。

參考文獻：

[1]李春龍.某型機艙內降噪改進研究[J].中國新技術新產品，2021（20）：60-62.