基于小波的植物电信号降噪及其应用研究
植物电信号是植物体内重要的生理信号之一，是反映植物细胞生命活动的电磁信号，其物理规律和生物学意义对植物生命运转机理的解读具有重要意义和深远影响。但是，迄今为止有关植物电信号的研究很少。本文首先综合评述了植物电信号的发展背景、研究进展、传播机制、产生机理和应用前景，对植物电信号的采集技术和分析方法进行了细致讨论，然后根据植物电信号的特征搭建了植物电信号采集系统，提取出了理想的植物电信号，重点分析了基于小波的植物电信号降噪方法。最后研究了环境胁迫下植物体内电信号特征值的变化规律。详细研究内容如下: (1)在植物电信号采集技术中采用灵敏的贴片式电极，有效降低了在电信号采集过程中因引导电极对植物造成的破坏性伤害而产生的干扰信号。同时通过严格控制检测环境、自制法拉第笼以达到良好的屏蔽效果，成功采集到了稳定的植物电信号。 (2)由于植物电信号是微弱信号，极易湮没在噪声中，对植物电信号的降噪分析是植物电信号研究的关键技术之一。小波降噪是近年来发展起来的新技术，在植物电信号方面未见研究。本文采用基于小波分析的三种降噪方法，对玉米电信号进行降噪处理，通过对信噪比未知的植物电信号进行噪声高斯拟合的方法对三种降噪结果进行比较分析，得出了较为理想的植物电信号小波降噪方法，同时也验证了植物电信号的微弱低频的特征。 (3)在得到理想的降噪方法后，采用两种不同浓度的CuCl2溶液对绿豆幼苗进行胁迫，从时域和频域两个方面分别对绿豆幼苗电信号的变化趋势进行了分析讨论。基于傅里叶变换选取了中心频率和功率谱熵，基于小波变换选取了小波方差和小波熵，通过这些参数的变化分析和阐述电信号的变化规律。实验结果表明，经过高低两种浓度CuCl2胁迫后的绿豆幼苗电信号的各个参数变化差异极大，但是，相同浓度胁迫后的绿豆幼苗各参数之间的联系十分紧密，起到了相互补充相互说明的作用。为了阐述植物电信号变化隐含的生物学意义，本文还同步分析了CuCl2胁迫下植物的生物学指标丙二醛(MDA)的变化规律，得到了一些有意义的结果，为植物电信号的深入研究积累了资料。
植物电信号采集;小波分析;降噪方法;铜胁迫
西安理工大学
硕士
物理电子学
习岗
2013
中文
TB535;X173
64
2013-10-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）