本發明涉及電磁水表的降噪領域，具體設計一種基于優化模態分解聯合小波降噪算法的電磁水表降噪算法
背景技術：
1、電磁水表作為常用的流量檢測儀表，被廣泛應用于工業環境中的各種導電液體的流量測量，電磁水表具有測量精度高、可靠性強、不易受到流體介質干擾等多個優點。電磁水表有穩態測量，瞬態測量，基于剩磁測量等多種方式其中。其中穩態測量因為其不受微分干擾影響應用最為廣泛，但是因為功耗要求，其大多為低頻測量，低頻測量情況下，電磁水表精度很容易受到噪聲干擾，尤其在小流量下噪聲干擾非常大，嚴重影響電磁水表的精度。目前針對電磁水表的傳統降噪算法有中值濾波，傅里葉變換降噪，卡爾曼濾波等。受到電磁水表材料性質，制造工藝，安裝方法等因素影響，電磁水表在工作過程中會產生較多干擾。同時在電磁水表的工作環境中也存在大量的干擾噪聲，在微小流量計量下，流量信號很容易被這些噪聲干擾，造成最終流量計量產生誤差，降低水表精度。
2、綜上所述，為提高低頻測量下電磁水表的精度，需要選擇合適的信號處理方法提煉出淹沒在眾多噪聲中的流量信號成分，精確分離流量信號和噪聲信號才能有效提高電磁水表精度。
技術實現思路
1、本文為解決電磁水表低頻測量下的小流量信號容易被噪聲淹沒的問題，提出改進天鷹尋優算法優化iceemdan結合改進小波閾值降噪算法。首先通過改進天鷹優化算法對iceemdan進行優化使其將流量信號分解為最優的模態分量，在通過排列熵篩選出流量信息比較豐富的imf分量，之后在聯合改進自適應閾值函數的小波閾值算法進行降噪處理，最終在對所有分量進行重構得到降噪信號。本發明在處理電磁水表流量信號上具有良好的降噪效果。
2、本文具體發明采用如下方案：
3、一種基于優化模態分解聯合小波閾值降噪算法的電磁水表降噪算法，該方法包括如下步驟：
4、(1)改進天鷹優化算法對iceemdan的優化
5、(1.1)利用tent混沌映射和加入自適應權重因子使得天鷹優化算法可以平衡拓展探索和縮小探索的能力。使得其在迭代初期，讓天鷹以更快速度移動，快速到達目標值附近，在迭代后期，讓天鷹以較小速度移動，不易出現陷入局部最優的困擾。
6、(1.2)利用改進之后的天鷹優化算法對iceemdan的參數包括噪聲幅值權重和噪聲添加次數，將包絡熵作為目標函數，篩選出包絡熵峰值因子最大的分量作為最優分量。
7、(2)改進小波閾值算法
8、(2.1)對小波閾值算法加入自適應閾值，解決傳統小波算法在不同分解層數采用相同閾值的導致出現信息丟失或者仍然存在過多噪聲的情況，本文改進了閾值公式，使得其可以隨分解層數逐層遞減來對閾值進行自適應調節
9、(2.2)對小波閾值算法的閾值函數進行改進，硬閾值函數在均方誤差意義上優于軟閾值法，但是信號會產生附加震蕩，產生跳躍點，不具有原始信號的平滑性。軟閾值估計得到的小波系數整體連續性較好，估計信號不會產生附加震蕩，但是由于會壓縮信號，導致真實信號的信息丟失，為解決軟，硬閾值缺點，提高降噪能力，通過對閾值函數的改進，使得其能夠解決軟，硬閾值函數的缺點同時提高降噪水平。
1.一種基于優化模態分解聯合小波降噪算法的電磁水表降噪算法，其特征在于包括優化模態分解的電磁水表流量信號提取算法和改進小波降噪算法。
2.根據權利要求1優化模態分解的流量信號提取，其特征在于，iceemdan算法可以根據不同信號自適應調整噪聲水平，抑制信號中的噪聲成分，并且能夠保留信號中的流量信息，有效提高信號分解的效果。同時在選用改進的天鷹優化算法對iceemdan的參數進行優化，為提高信號分解效果。
3.根據權利要求2優化模態分解的流量信號提取，其特征在于，本發明采用包絡熵作為天鷹優化算法優化的目標函數，當包絡熵最小的時候獲得最優的噪聲幅值權重和噪聲添加次數。
4.根據權利要求2優化模態分解的流量信號提取，其特征在于，所述改進天鷹優化算法引入tent混沌映射用來生成更好的初始化種群來改善種群多樣性，防止優化過程中可能產生的種群分布不均勻問題。
5.根據權利要求2優化模態分解的流量信號提取，其特征在于，通過加入自適應權重因子ω使得算法在迭代初期，讓天鷹以更快速度移動，快速到達目標值附近，在迭代后期，讓天鷹以較小速度移動，不易出現陷入局部最優的困擾。
6.根據權利要求2優化模態分解的流量信號提取，其特征在于，設置天鷹優化算法尋優過程的迭代次數，輸出噪聲幅值權重和噪聲添加次數最小包絡熵的最佳參數組合。
7.根據權利要求2優化模態分解的流量信號提取，其特征在于，將噪聲幅值權重和噪聲添加次數最佳參數組合代入iceemdan,進行模態的分解，得到最優的模態分組合。
8.根據權利要求1優化模態分解的流量信號提取，其特征在于，采用排列熵排列熵計算每個模態分量的信息值，選出含有用信號豐富的imf分量。大大提升最終電磁水表的降噪水平。
9.根據權利要求1改進小波降噪算法，其特征在于，對改進小波閾值算法確定小波基的選擇，分解尺度的選擇，閾值的選擇，閾值函數的選擇。通過不同小波基函數進行對比，并根據最終降噪結果的信噪比得到最優小波基和最優分解尺度。
10.根據權利要求1改進小波降噪算法，其特征在于，改進了閾值公式，使得其可以隨分解層數逐層遞減來對閾值進行自適應調節。
11.根據權利要求1改進小波降噪算法，其特征在于，改進了小波閾值函數，改進后的閾值函數非線性，既解決了軟閾值函數存在恒定誤差問題也解決了硬閾值函數局部信號震蕩的問題，去噪效果更接近真實信號。
12.根據權利要求1優化模態分解的流量信號提取，其特征在于，對所有降噪之后的imf分量進行重構，得到最終所需要的流量信號。