基于经验模态分解及t检验的X射线衍射谱噪声去除方法研究

作者：凌梦旋; 卢素敏; 孙浩; 刘丹; 卞希慧^*

来源：Chinese Journal of Analytical Chemistry, 2023, 51(03): 445-453.

DOI：10.19756/j.issn.0253-3820.221534

• 去噪
• 经验模态分解
• t检验
• X射线衍射
• 仿真信号

X射线衍射（X-ray diffraction, XRD）技术因其能够快速分析材料成分、材料内部原子或分子结构形态等优点而被广泛应用于分析测试领域。然而，由于仪器振动和电磁干扰等因素的影响，X射线衍射仪测得的XRD谱噪声较大。本研究引入经验模态分解（Empirical mode decomposition, EMD）结合t检验的方法对XRD谱进行去噪。首先，采用EMD将XRD谱分解，得到一系列频率不同的固有模态函数（Intrinsic mode functions, IMFs）分量。高频的IMFs分量代表噪声，低频的IMFs分量代表有用信息。但是，噪声和有用信息有时难以区分。因此，本研究引入统计学t检验的方法判断IMFs分量均值与零之间的显著性差异，将无显著性差异的分量删除，并重构有显著性差异的分量，得到去噪后的XRD谱，通过一个仿真XRD谱和两个实测XRD谱验证本方法的可行性。结果表明，与Savitzky-Golay(SG)平滑相比，EMD结合t检验的方法能够有效去除XRD谱中的噪声。

• 单位
  天津工业大学; 山东大学