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中科院1区Top | IF=7.7
2024.09.25在线发布|本文作者详情如上图
图文概要
植物电信号是植物对外界刺激的快速响应，其特征变化与植物的生命活动密切相关。但由于其微弱及低频的特性，采集到的信号往往会受到较大的噪声干扰，因此研究合适的去噪方法对后续的数据分析至关重要。本研究采用基于16通道阵列电极的植物电信号同步采集系统，采集并存储无刺激、光刺激和电刺激条件下的玉米叶片表面电位。针对原始植物电信号中噪声过大的问题，提出一种将变分模态分解(VMD)与经验小波变换(EWT)相结合的去噪方法(VMD-EWT)。
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基于通过这些方法获得的去噪多通道数据，分析植物叶片电信号的传输特性和变化规律。结果表明，分别采用传统小波硬阈值、软阈值去噪方法和VMD+EWT方法对电刺激下植物表面电位数据进行去噪，综合评价指标包括去噪后信号在时域、频域、时频域上的能量比例和波形分析。
综合评估认为，VMD+EWT方法的去噪效果优于本文另外两种方法。进一步对电刺激下玉米叶片表面电位进行分析发现，信号频率主要集中在0～30 Hz，特别是在0～1 Hz频率范围内能量集中明显，且在电刺激下产生动作电位时，能量集中程度较高。进一步研究电刺激下玉米叶片表面电位的传输特性发现，叶片电位传输速度为29～51 mm/s。
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图1 捕获电极设计图
图2 VMD -EWT方法的流程图
图3 VMD分解结果
图4 三种去噪方法的频域比较
图5 传输特性分析过程
图6 传输特性分析图
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编辑：李明
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