请大家指教检测超声波信号滤波

james551304

请大家指教检测超声波信号滤波
有这样的检测超声波回波信号，其频率是5Mhz，以80Mhz的采样率抽取数据


得到附件中的数据，时间窗口长度是40微秒。该信号如果用时域平均法可以得到很好的效果，


但由于实际应用中有些情况不能实现，所以想实现滤波器滤波。


我采用的是IIR型滤波器，

具体实现如下：

[n,Wn]=buttord(39000000/40000000,400000/40000000,6,30);

[b,a]=butter(n,Wn);

y=filter(b,a,x)

滤波后，没有多大改变，噪声的幅值压低不太明显。

刚刚入门，就要对该信号滤波，希望论坛上的各位老师能给予指导，作谱分析和建议更合适的滤波器

[ 本帖最后由 james551304 于 2009-10-30 07:56 编辑 ]

james551304

如图

上面的图是原始信号，箭头指向回波信号，幅值低的信号是想要进行滤波处理的，

下面的图示我作的频谱分析，

还不知道准不准确，还需大家指点，

[ 本帖最后由 james551304 于 2009-10-30 21:48 编辑 ]

songzy41

从数据来看，用自适应陷波器以获取5Mhz的信号；用低通滤波器不一定合适。因为是非稳态信号，用FFT分析也是不合适，可用STFT来观察。

james551304

谢谢宋老师的及时回答，给我指明了方面， 看到了曙光，呵呵，:lol 我按这个思路走下去

参考网络上的程序， 使用了自适应陷波器来获取5Mhz的信号
clear all

load data.txt
Fs = 80000000;
N = 3200;
i = [0 : N-1]';
%原始信号
x = data;

%陷波器参考信号，主要考虑超声波信号可以用余弦函数表示，故采用如下形式

u = cos(2*pi*5000000* i/Fs);
%陷波器结构

L = 20; step_size = 0.005; w = zeros(1,L);

%执行

e(L) = x(L);
for k = L : N regressor = flipud(u(k-L+ 1:k));

           w = w + step_size * regressor' * e(k);
         e(k+1) = x(k) - w * regressor;

end %计算初始信号和经滤波的信号

f = [0 : Fs/N : Fs - Fs/N]';


F = abs(fft(x));

E = abs(fft(e));

%plot figure;

subplot(411) ;plot(x); title('initial signal'); subplot(412) ;

plot(e); title('initial signal after filtering');


subplot(413) ;plot(f,F( 1:length( f)));title( 'spectrum of initial signal');

subplot(414) ;plot(f,E( 1:length( f)));title( 'spectrum of initial signal after filtering');

得到如下图，但觉得既然是陷5Mhz的信号，剩下的应该是噪声，而图中的结果却是信号，

该信号与原信号相比， 噪声部分幅度很接近，但回波信号部分

幅值降低了，是滤波器只对回波信号起作用了？


想听听老师们的意见，另外stft处理的话会不会时间代价很高，不能满足实时要求，

小文2456

顶一下，同问。
楼主做超声波检测的吗？我也是，一起学习啊

songzy41

原帖由 james551304 于 2009-10-31 22:23 发表

                               
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谢谢宋老师的及时回答，给我指明了方面， 看到了曙光，呵呵，:lol 我按这个思路走下去

参考网络上的程序， 使用了自适应陷波器来获取5Mhz的信号
clear all

load data.txt
Fs = 80000000;
N = 3200;
  ...

从数据来看，回波信号不是一个5MHz的单频信号，因此用自适应陷波器的结果也不甚理想。回波信号有一定的带宽，可以用带通滤波器来获得回波。这里设计了一个FIR波波器，通带是4-6MHz，程序为
ws1 = 0.05*pi; wp1 = 0.1*pi;
wp2 = 0.15*pi; ws2 = 0.2*pi;
As = 50;
deltaw= min((wp1-ws1),(ws2-wp2));
N0 = ceil(6.2*pi/deltaw);            
N=N0+mod(N0+1,2);  
wdbla = (hamming(N))';     
wc1 = (ws1+wp1)/2; wc2 = (wp2+ws2)/2;   
hd = ideal_lp(wc2,N) - ideal_lp(wc1,N);
h = hd .* wdbla;                  
freqz(h,1);
figure
x=load('data.txt');
fs=80000000;
N=length(x);
n=1:N;
t=(n-1)/fs;
subplot 211; plot(t,x); grid;
title('initial signal');
% 滤波
y=filtfilt(h,[1],x);
subplot 212; plot(t,y); grid;
title('initial signal after filtering');
figure
plot(t,x,'r',t,y,'b'); grid;
xlim([1.6e-5 2.1e-5]);
legend('回波滤波前波形','回波滤波后波形')

回波滤波前后的波形比较为下图。

lsplf

小波去噪好像效果不错