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2022

该不该去掉噪声

这个问题，很多人想都不想，直接给我来一句：肯定要啊。过往我接触的人，特别是高校的同学们（No mean to offend），拿到数据后事情就是想起小波或者它的亲戚小波包之类，恨不得把所有的噪声都去掉。其实，我要说的是：噪声真的很有用。

要理清楚去不去噪声，或者噪声有没有用，首先要明白噪声来自哪里、噪声代表了什么，明白这些了，自然心里就有答案了。大类而言，噪声来自两个地方：振动源、信号拾取过程。接下来我分别谈谈。

振动源的噪声，我喜欢称之为“机械噪声”。如常见的齿轮、轴承机械传动装置，当然也包括流体管道、泵阀类机械了，产生明显的机械噪声时，一般都代表着已经发生了比较严重的磨损等问题。在这里大家先记一句话，至少小编我这么多年都是这么认为的：所有的机械振动问题，如果是以渐变式磨损为机理的话，发展都一定是噪声的整体抬高。虽然我们的机械设备个头也许很庞大，但里面齿轮副的啮合、轴承滚道与滚珠的游隙等，都是很精密和“紧密”的，相互之间只容得下以um为单位的油膜。当磨损增大时，相互咬合和配合的间隙都变大了，在旋转配合过程中带来了额外的冲击。冲击型输入，在频谱上就是宽频响应，并且冲击带来的非线性输入在频谱上将产生高阶谐波。因此，在由于磨损造成间隙过大的过程中，一般先出现所谓的转频幅值升高，出现转频高阶谐波，再到后来的背景噪声抬高。

信号拾取过程的噪声呢？在这里小编要先吐一下苦水：行业上会采集数据、能好好采集数据的厂家们，真心不多啊。关键是，很多的厂家压根不知道自己采集的数据有问题。其实，老外品牌的数据采集设备，虽然价格高，分析功能手段老旧单一，但他们都有一个共同点：数据采集得准确、漂亮。同一款设备不管设置怎么样的采样频率，得出的结果都有一样的很高的信噪比。

吐完苦水了，继续进入正题：信号拾取过程，引入噪声的途径有：传感器本身抗干扰能力、线缆屏蔽与固定、采集设备抗电磁环境干扰、接地噪声、采集算法等。重点提两点：1、“地”不都是一样的，信号地、逻辑地、保护地，对参考电位是不完全一致的；2、采集过程要明白“Sigma-Delta”原理，要理解物理抗混、数字抗混、降采，甚至插值等。以上的这些没做好的，往往就在信号中引入了较多的干扰噪声，具体表现为：宽频的均匀白噪声底、全频段布满电气干扰线频等。有时甚至在时域波形上，都能明显的看到混叠问题。

讲了这么多，大家应该明白了噪声有“机械噪声”、“干扰电气噪声”两大类了吧？前者，代表着设备的健康情况，而且往往是磨损变得很严重了才引起明显机械噪声。而后者，则是测量过程引入的不必要的干扰。因此，噪声方面，自然要想方设法的从源头抑制“干扰电气噪声”，注意哦，是从源头抑制，而不是拿到数据后再后期处理。而“机械噪声”呢？毫无疑问，得保留~