基于改进小波阈值法的动液面信号去噪研究

发布时间：2017-09-14 20:40

  本文关键词：基于改进小波阈值法的动液面信号去噪研究

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【摘要】：在油田生产中,动液面深度是进行采油工艺流程适应性评价和优化的核心指标。动液面深度测量的不准确会导致抽油机“空抽”现象的发生。目前,绝大部分油田采用的是回声法来测量油井动液面深度,此方法通过回声仪向抽油机井内发射声波信号,信号遇到油水液面时发生反射,反射波被回声仪接收。由于抽油机井内噪声干扰种类多且干扰程度高,导致回声仪接收到的反射波信号含有噪声,严重影响了油井动液面测量的精度。因此,对含噪的动液面信号进行相应的去噪处理就显得非常重要。近年来,信号去噪领域已经取得了突飞猛进的发展且提出了很多的去噪算法,其中,小波变换法因其在时频两域上具有局部分析能力和多尺度分析能力而逐渐成为信号去噪领域研究的热点。本文在小波变换法的基础上,针对传统小波阈值法在信号去噪方面存在的缺陷,提出改进的小波阈值法,并应用此方法对含噪的油井动液面信号进行去噪处理,通过仿真结果和数据对比得出结论。首先,本文介绍了油井动液面的相关概念和常用的测量方法、常用的小波变换去噪的方法,重点介绍小波阈值去噪的基本原理、去噪步骤、影响去噪效果的因素。分析了传统的硬、软阈值法、半软阈值法和Garrote阈值法在对信号去噪时存在的缺陷,为本文改进阈值法的提出提供了相应的理论基础。其次,针对传统阈值法存在的缺陷,本文给出了构造去噪效果优异的阈值函数所应遵循的原则。进而提出改进的小波阈值法并证明其可行性,应用传统的阈值法和本文改进的阈值法,通过MATLAB软件对各类含噪信号做去噪处理,分别对比直观评价标准(仿真曲线图)和客观评价标准(信噪比(SNR)和均方差(MSE))得出结论,即本文提出的改进小波阈值法去噪效果要优于传统的阈值函数法。最后,应用改进的小波阈值法、传统的硬、软阈值法和Garrote阈值法分别对含噪的油井动液面信号进行去噪处理,通过对比得出结论,即改进阈值法应用在油井动液面信号去噪中有很好的效果且介绍了此种改进阈值方法的应用前景。
【关键词】：动液面 回声法 小波变换 小波阈值法 信号去噪 MATLAB仿真
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE331;TN911.4
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 创新点摘要7-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 问题的提出10-11
• 1.2 研究意义11-12
• 1.3 国内外研究现状12-15
• 1.3.1 油井动液面深度测量的研究现状12-13
• 1.3.2 各种测量方法的对比13-14
• 1.3.3 小波分析去噪的研究现状14-15
• 1.4 实际测量中的干扰因素分析15-16
• 1.5 论文研究内容16-17
• 第二章 基于小波分析的去噪方法及其性能分析17-30
• 2.1 引言17
• 2.2 传统傅里叶变换和小波变换方法的原理及对比17-21
• 2.2.1 傅里叶变换17-18
• 2.2.2 短时傅里叶变换18
• 2.2.3 小波变换18-20
• 2.2.4 传统傅里叶变换与小波变换的对比20-21
• 2.3 含噪信号的小波去噪问题描述21-22
• 2.4 常用的小波分析去噪方法22-28
• 2.4.1 小波分解与重构法22-23
• 2.4.2 小波变换模极大值法23-24
• 2.4.3 平移不变量小波阈值法24-25
• 2.4.4 小波阈值法25-28
• 2.4.5 其他的小波去噪方法28
• 2.5 评价声波信号去噪效果的性能指标28-29
• 2.5.1 信号噪声比（SNR）29
• 2.5.2 均方差（MSE）29
• 2.6 本章小结29-30
• 第三章 改进的小波阈值法及其可行性分析30-46
• 3.1 引言30
• 3.2 小波阈值法去噪效果的影响因素30-38
• 3.2.1 小波基30-33
• 3.2.2 分解层数33-34
• 3.2.3 阈值的选取34-36
• 3.2.4 阈值函数的选取36-38
• 3.3 改进的小波阈值函数38-39
• 3.4 改进阈值函数的可行性分析39-41
• 3.4.1 改进阈值函数的连续性证明39-40
• 3.4.2 改进阈值函数的收敛性性证明40-41
• 3.5 阈值的优化41-42
• 3.6 优化阈值的可行性分析42-43
• 3.7 其他常见的改进阈值函数43-45
• 3.8 本章小结45-46
• 第四章 改进的阈值法在动液面信号去噪中的应用46-56
• 4.1 引言46
• 4.2 动液面信号的噪声来源46-47
• 4.3 噪声的种类47-48
• 4.3.1 高斯白噪声47
• 4.3.2 椒盐噪声47-48
• 4.3.3 斑点噪声48
• 4.4 改进阈值法的应用48-53
• 4.4.1 改进阈值法在普通含噪信号上的应用48-52
• 4.4.2 改进阈值法在动液面信号去噪上的应用52-53
• 4.5 动液面信号的采集与计算53-55
• 4.6 本章小节55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-61
• 发表文章目录61-63
• 致谢63-64

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本文编号：852237