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作者：方启明;于庆;张书林;
单位：煤炭科学研究总院有限公司;中煤科工集团重庆研究院有限公司;煤矿灾害防控全国重点实验室;
摘要：煤矿井下环境复杂，光源波动、噪声及环境干扰等因素均会对可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）系统造成影响，导致其一次谐波光谱信号信噪比降低，严重制约气体检测的精度与稳定性。针对上述问题，提出一种基于改进小波阈值的TDLAS系统一次谐波降噪算法。首先，通过枚举算法确定最优小波基与分解层数，得到适配一次谐波光谱信号的最优参数。然后，构建连续可导的阈值函数，解决硬阈值突变与软阈值细节损失的问题。最后，结合一次谐波光谱信号的局部方差设计自适应阈值，使阈值随信号局部特征动态调整，实现噪声与有效信号的精准分离。仿真实验结果表明：与传统小波阈值算法相比，改进小波阈值降噪算法的信噪比提升19.03 dB，均方误差降低98.75%，波形相似系数提升0.083 3，降噪性能优于传统小波阈值算法。甲烷检测结果表明：降噪信号在频段上的噪声能量大幅度减少，有用信号集中于目标频段，说明改进小波阈值降噪算法能够有效抑制一次谐波信号噪声。
关键词：可调谐半导体激光吸收光谱;;小波变换;;改进小波阈值;;硬阈值函数;;软阈值函数;;一次谐波光谱信号;;自适应阈值
基金资助：重庆市科技计划项目（CSTB2024NSCQ-BSX0006）;; 重庆市自然科学基金博士直通车项目（CSTB2024NSCQ-BSX006）;; 天地科技重点项目（2024-TD-ZD013-01）
