引用本文：
鲍克勤，卢丹，吴文峰，等：基于VMD算法的光栅莫尔条纹去噪方法[J]. 光通信技术，2019，43（1）：28-31.
鲍克勤1，卢 丹1*，吴文峰1，陈 丹2
(1.上海电力学院，上海200090；2.国网蚌埠供电公司，安徽 蚌埠233000)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要：光栅莫尔条纹的信号质量直接决定其测量精度，将基于变分模态分解（VMD）的方法用于对光栅莫尔条纹信号的去噪处理。首先对莫尔条纹仿真信号进行VMD分解成若干个不同频率段的本征模态函数（IMF）；然后利用希尔伯特变换对IMF分量时频特性进行分析，滤除高频噪声信号。结果表明：与经验模态分解（EMD）算法的分解结果相比，VMD算法能够很好地抑制模态混叠现象，准确地将不同频率段的信号分解出来，而且提高了去噪之后信号的信噪比，去噪效果好。
关键词：光栅莫尔条纹；变分模态分解；去噪；本征模态函数；希尔伯特变换；经验模态分解
中图分类号：TN915.62 文献标志码：A 文章编号：1002-5561（2019）01-0028-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2019.01.007
0 引言
光栅位移传感器因其具有分辨率高、测量范围广等优点在精密测量等领域得到了广泛的应用，而光栅位移传感器输出的莫尔条纹信号由于直流电平漂移、随机干扰信号和光栅刻画工艺等因素的干扰会变成类似正弦曲线的波形[1，2]，提高光栅莫尔条纹精度的关键在于去除信号中的滤波成分来提高其信号质量[3，4]。
目前，孙磊等人利用小波变换去噪法实现对光栅传感器信号的滤波[5]，但小波算法的阈值选择实现过程比较复杂，不便于操作；杨华辉等人利用经验模态分解（EMD）算法实现对光栅时变信号模型的去噪处理[6]，但EMD算法存在端点效应、模态混叠等现象。本文在前人的基础上进行研究，提出利用变分模式分解（Variational Mode Decomposition, VMD）算法[7-12]来实现对光栅莫尔条纹信号的降噪处理。
3 结束语
本文利用VMD算法来实现对光栅莫尔条纹信号仿真模型信号的去噪处理，利用该方法将仿真信号模型分解出一系列的IMF分量，利用Hibert谱能分析分解出的IMF分量的时频特性，并将噪声信号滤除，完成了对光栅莫尔条纹信号仿真模型的去噪。仿真结果显示：VMD算法能够很好地将基波信号、二次谐波、五次谐波和噪声信号分离出来，且能够准确反映出仿真信号的频率成分及其频率随时间变化的动态情况；与EMD算法作对比，VMD算法不仅能够很好地抑制模态混叠现象，扰动误差小，而且还提高了信号的信噪比，降噪效果明显。