双垂直楔交叉激波与转捩边界层干扰

针对超声速双垂直楔构型产生的交叉激波与转捩边界层干扰现象,结合风洞试验与数值模拟进行了深入研究。试验在中国空气动力研究与发展中心Φ600 mm脉冲燃烧风洞中开展,来流马赫数3.0,单位雷诺数2.1×10^(6)m^(-1),获得了流场纹影、壁面压力和壁面热流。结果表明:受交叉激波逆压梯度作用,层流边界层在激波交汇附近分离,并在干扰区迅速转捩;在上游安装斜坡型涡流发生器或粗糙带,诱导边界层在干扰前转捩为湍流,分离区被有效抑制,干扰区热流明显下降(热流峰值下降超过25%)。数值模拟和风洞试验得到的激波结构、壁面压力吻合良好,但壁面热流计算值明显大于试验值。对比转捩模型和湍流模型计算结果发现:明显偏高的湍流黏性系数是RANS方法在非分离区过高预测干扰区热流的主要原因。

基于连续交叉小波相干分析和自适应CYCBD的轴承故障诊断

最大二阶循环平稳指标盲解卷积(maximum second-order cyclostationarity blind deconvolution,CYCBD)能从强背景噪声信号中恢复周期脉冲,是轴承故障诊断的有效方法。故障特征频率是CYCBD的关键参数,由于滚动轴承存在制造误差、滚子滑移等现象,导致真实的故障特征频率与理论值存在偏差,降低了CYCBD的有效性。同时,故障轴承测试信号中含有大量噪声和谐波干扰,也降低了CYCBD的故障特征提取能力。对此,提出了一种基于连续交叉小波相干分析和自适应CYCBD的轴承故障诊断方法,首先,利用正常轴承、故障轴承测试信号的交叉小波相干分析获取轴承故障共振频带。其次,基于3种归一化的周期检测指标提出一种新的周期检测技术以获取真实的轴承故障特征频率。最后,基于轴承故障共振频带信号和真实轴承故障特征频率进行CYCBD滤波,并针对滤波信号进行Teager能量算子解调分析得到能量频谱,从而进行轴承故障诊断。仿真信号和高速列车牵引电机轴承试验信号的分析结果表明,该方法能够有效识别轴承故障特征,且优于传统的CYCBD方法。

微波同波道交叉极化技术应用及分析

本文主要针对不同系统的同波道交叉极化技术应用进行对比分析,阐述同波道交叉极化技术大致原理以及传输质量保障手段,并从实际应用层面进行整体框架描述和系统分析、比对,实现对该技术的实际应用层面以及应用场景介绍。

基于交叉小波变换与改进变分模态分解的联合去噪方法

轴承早期的故障信号容易被噪声所淹没,导致其故障特征难以被提取,为此,提出了一种基于交叉小波变换(XWT)与改进变分模态分解(IVMD)联合去噪的信号处理方法。首先,对双通道的原始信号进行了XWT处理,得到了小波相干谱,通过包络谱曲线确定了最佳模态数K;将传统VMD优化为IVMD,利用IVMD将两个通道中峭度值较大的信号分解成为多个固有模态分量(IMFs),再对每个IMF与峭度值较大的信号进行XWT处理;然后,将得到的小波相干谱图与双通道原始信号的小波相干谱图进行了比较,从原始信号中去除了识别出的噪声分量,实现了降噪和故障特征增强的目的;最后,利用K邻近(KNN)算法进行了滚动轴承故障分类,其故障识别率达到了97.51%,与IVMD、VMD-XWT方法相比,该方法故障识别率分别提高了10.83%、4.62%。研究结果表明:该方法可以明显降低噪声干扰,能更好地提取轴承早期的故障信息。

基于双变量同化和交叉小波变换的冬小麦单产估测

为进一步提高陕西省关中平原冬小麦产量估测的精度,利用集合卡尔曼滤波算法(EnKF)将CERES Wheat模型模拟的0~20 cm土壤含水率和叶面积指数(LAI)与遥感观测的条件植被温度指数(VTCI)和LAI进行同化,同时利用交叉小波变换分析冬小麦各生育时期同化VTCI和LAI与产量之间的共振周期,通过计算小波互相关度获得各生育时期同化VTCI和LAI的权重,进而构建基于加权VTCI和LAI的冬小麦单产估测模型。结果表明,在样点尺度,经过EnKF同化的VTCI和LAI能够综合表达模型模拟值和遥感观测值的变化趋势;在区域尺度,无论是否同化,经过交叉小波变换的各生育时期VTCI和LAI分别与产量之间存在特定的共振周期,同时发现,同化有助于对关键生育时期的特征提取;相较于未同化构建的估产模型,经过同化构建的估产模型的归一化均方根误差为13.23%,决定系数为0.50,平均相对误差为10.58%,精度略有提升,且估测产量的分布与统计产量的分布更为一致,因此认为将同化与交叉小波相结合构建的双变量单产估测模型精度更高,可为进一步实现高精度的区域产量估测提供研究基础。

基于CEEMDAN-交叉小波变换的爆破延时识别

为更加准确识别延时爆破实际的延时时间,引入一种基于CEEMDAN-交叉小波变换的识别方法。首先,通过CEEMDAN方法对爆破信号进行分解,并基于交叉小波变换识别选择振动信号优势分量;然后,将优势分量进行重构,利用希尔伯特变换求取信号幅值;最后,通过幅值包络图对延时爆破实际延时进行识别。计算结果表明,引入的方法有效地消除了爆破振动信号中的干扰项,可以更加准确的识别延时爆破实际时间,提高准确度。

基于小波变换和神经网络的模拟电子电路故障诊断

电路故障是影响模拟电子电路实验进度和实验效果的重要因素,为实现对故障快速、准确的分类和诊断,提出了一种基于小波变换和神经网络的故障诊断方法。首先,分析了模拟电子电路的实验进程和电路特点,以电路激励和响应信号为切入点,提出了融合小波分解和交叉小波的特征提取方法,获取了包含信号频域特征和相位差信息的特征向量。然后,设计基于L-M优化的神经网络算法,将降维和正则化处理后的特征向量作为模型的输入参数进行训练,得到最终的诊断结果。最后,在共发射极放大电路故障集上的测试结果表明,所提方法能够有效提高不同电路故障诊断的速度和准确率。

基于局部均值分解和交叉小波的全球平均海平面变化与ONI指数多尺度特征研究

为研究全球平均海平面与ENSO(El Niño-Southern Oscillation)的相关性问题,本文提出了一种结合局部均值分解和交叉小波原理的分析方法,揭示全球平均海平面和ENSO的影响机理和因果关联。利用全球平均海平面的时间序列进行局部均值分解得到PF分量和余量,表示海平面变化的高频分量、低频分量和趋势分量。剔除高频分量的影响,利用最小二乘线性拟合趋势分量,得到1991—2000年的全球平均海平面上升速率为3.6 mm/a。接着对PF的低频分量进行距平变换再与ONI指数(Oceanic Niño Index,ONI)分别进行Morlet连续小波变换得到小波功率谱,再将变换的连续小波分别进行交叉小波变换得到交叉小波功率谱和凝聚谱,通过交叉小波功率谱和交叉小波凝聚谱揭示信号在时频空间的能量共振和协方差分布规律,其中交叉小波功率谱体现了共同的高能量区的相关性,交叉小波凝聚谱体现了共同的低能量区的相关性。结果表明,该方法能在多尺度上分析海平面的变化,并能分析ONI指数与全球平均海平面的关系,可为全球平均海平面演变规律分析和预测等方面提供有力工具。

基于小波理论的跨坐式单轨车辆振动源研究

轨道不平顺是跨坐式单轨车辆振动的主要激励源,开展跨坐式单轨车辆振动源研究对于车辆和轨道梁维护具有重要意义。文章基于SIMPACK多体动力学软件建立跨坐式单轨车辆动力学模型,对构架加速度时域信号和不平顺信号进行连续小波变换,以连续小波变换系数为指标进行时频分析,确定车辆振动和不平顺信号能量主要集中的频段;采用交叉小波变换和小波相干方法对多工况下的加速度时域信号进行小波相关性研究,以平均小波相干值评价轨道梁不平顺对车辆横向和垂向振动的贡献度。结果表明:导向面表面不平顺在0.5Hz、2Hz和14Hz处存在横向平均小波相干峰值,分别为0.93、0.71和0.66,垂向平均小波相干值在0.3附近波动;稳定面表面不平顺在6Hz处存在横向平均小波相干峰值(0.44),垂向平均小波相干值在0.3附近波动;走行面不平顺在6Hz处存在横向平均小波相干峰值0.53,垂向平均小波相干值稳定在0.98;轨道梁整体变形产生的不平顺在14Hz处存在横向平均小波相干峰值0.41,在2Hz处存在垂向平均小波相干峰值0.47。

气象因素对水果产量的影响及小波分析研究

【目的】充分了解气候变化对山西省水果产量的影响,为山西省应对水果产量受气候变化的影响提供理论依据和决策支持。【方法】以1978年—2018年气候资料和水果产量资料为基础,采用CEEMD方法分离水果产量,通过M-K突变分析和趋势分析研究山西省各气候要素的变化特征,采用交叉小波分析气候产量与气象因子周期共振性,研究气候变化对水果单产的影响,并建立水果单产和气候因子之间的一元线性回归模型。【结果】山西全省降水呈无明显上升趋势,相对湿度和日照时数均呈显著明显下降趋势,年均气温上升幅度较大;苹果、梨和葡萄单产都有较大幅度的提高,对应的气候产量有较大的波动,但提高的速度较慢,其中苹果的气候产量有明显的提高趋势;苹果、梨、葡萄的相对产量符合相应气候产量趋势,说明气候变化显著影响水果产量;水果单产与气候因子的回归模型整体显著,且相对湿度和日照时数与水果单产之间呈负相关,降水和年平均气温与水果单产之间呈正相关。【结论】不同气候变化对不同水果的响应程度各不相同,山西省应采取选育抗逆性强的品种、改变栽培种植方式等合理措施,促进水果产量增长和品质提高。

基于交叉小波的天山乌鲁木齐河出山径流多尺度特征研究

运用连续小波对新疆天山北坡的乌鲁木齐河上游1958-2006年的月均气温(MMT)、月降水量(MP)和月均径流量(MMR)变化进行了多时间尺度特征分析.结果表明:1960—2005年月均气温、月降水量和月均径流量三者始终存在着12个月左右尺度的主周期,并呈现出全局性特征,信号的强弱依次为MMT、MP和MMR;同时,MMT存在66个月和96个月的次周期,MP存在6个月、30个月和72个月的次周期,MMR亦存在6个月、24个月、36个月和72个月的次周期.在此基础上,对其进行交叉小波分析后发现,MMR与MMT、MP的相关程度除了表现为12个月的主周期和6个月的次周期外,MMT对MMR的影响还表现在34个月和72个月的次周期上,而MP对MMR的影响也表现在24个月、36个月和72个月的次周期上.MMT对MMR的影响除了12个月的主周期表现为正相关外,6个月的周期相位亦存在正负交错的现象,说明在该尺度上MMT对MMR的影响既有正面的也有负面的;MMT对MMR的影响在其他次周期上均表现为负相关或近似负相关;而MP对MMR的影响在主次周期上均表现为显著的正相关.

黑河出山径流过程与气象要素多尺度交叉小波分析

运用交叉小波对黑河上游野牛沟气象站1959-2010年和祁连气象站1957-2010年年降水（AP）与年均气温（AAT）、北极涛动指数（AOI）和莺落峡站（1944-2010年）的年均径流量（AAR）进行了多尺度分析。结果表明：AOI存在3~5 a尺度的显著周期,AAT存在3 a尺度的显著周期,AP存在3 a和4~6 a尺度的显著周期,AAR存在3 a、2.5~4 a和5 a比较显著的周期;黑河上游径流的增加主要是受＂暖湿＂气候影响;AAR与AOI、AAT呈现出3 a的负相关和3~4 a的近似负相关共振周期,AAR与AP存在2~7 a的显著性的共振周期,降水对径流的影响很大,为径流的主要补给来源;受AOI的影响,AAR在1987年发生3 a周期的＂丰-枯＂转换,受AAT的影响,AAR在1974年和1996年发生3 a周期的＂丰-枯＂转换,受AP的影响,AAR在1986年发生3 a周期的＂丰-枯＂转换。降水和气温是影响径流变化的主导因素。

基于交叉小波变换和相关系数矩阵的局部放电特征提取

针对局部放电特征量的高维性及对噪声的高敏感性,提出一种基于交叉小波变换和相关系数矩阵的局部放电特征提取方法。基于交叉小波变换对信号的时频域分析功能以及对噪声的免疫功能,采用交叉小波变换分析变压器局部放电信号,并获得表征交叉小波谱图特性的特征量;然后利用相关系数矩阵对获得的特征量进行相关性分析,剔除具有较强相关性的特征量;最后将提取到的特征量送入概率神经网络与BP神经网络分类器进行放电模式识别。仿真及实例分析证明了该方法的有效性。

地磁Ap指数与太阳黑子数的交叉小波分析及R/S分析

利用1932～2009年间的地磁Ap指数和太阳黑子数资料,用交叉小波方法和R/S方法分析了地磁Ap指数和太阳黑子数的关系。分析结果表明,①地磁Ap指数和太阳黑子数在高频段上显著带的形状有一定程度的相似性,具有显著和稳定的8.02～11.35 a的振荡周期;在低频部分,地磁Ap指数和太阳黑子数4～6月的周期变化不连续,仅在部分年份通过了95%的红噪声检验。②地磁Ap指数和太阳黑子数在8.02～11.35 a的频段上具有显著的共振周期,且在此频段上地磁Ap指数落后太阳黑子数1.5 a左右稳定的相位变化。地磁Ap指数和太阳黑子数在低频部分存在4～6月共振周期,但二者的位相关系不稳定。③地磁Ap指数和太阳黑子数时间序列的Hurst指数分别为0.79和0.81,表明地磁Ap指数和太阳黑子数都是持续的时间序列,且未来的变化将持续过去的变化趋势,具有长期记忆性和混沌特征。

基于交叉小波的变压器振动信号幅频特征量提取方法

为了分析变压器的振动特性和诊断变压器故障,结合变压器不同测试位置的振动信号,通过交叉小波变换提取变压器本体振动数据的主成分,以数据主成分的幅值和频率构成变压器振动信号的幅频特征量。并搭建了振动信号测试平台,采集不同条件下的变压器振动信号,对比分析了变压器空载、短路和带负载运行时的振动信号幅频特征量之间的关系,最后应用幅频特征量诊断变压器绕组松动和铁芯磁路故障。结果表明:幅频特征量能反映变压器振动信号的幅值和频率特征;空载、短路和带负载运行时振动信号的特征频率均为100 Hz,特征幅值存在差异;绕组松动故障主要影响振动信号特征频率,绕组松动后特征频率变大;铁芯磁路故障会导致振动信号的特征频率和幅值均增大。

基于交叉小波与小波相干的西太平洋副高与东亚夏季风系统的关联性分析

采用交叉小波变换与小波相干方法，利用NCEP／NCAR再分析资料以及NOAA卫星观测的OLR资料，分析了2006年夏季西太平洋副高的异常活动及其与东亚夏季风系统相关的时延位相特征。分析结果表明，副高指数与东亚夏季风系统成员特征指数的交叉小波功率谱和小波相干谱能够有效揭示周期尺度为14～20d的不同影响因子与副高指数的时频特征和时滞相关性。分析证实，马斯克林高压和南亚高压对副高的西伸、北跳有较好的预报意义；热带ITCZ和副热带高空急流的加强北移与副高脊线的北跳同步；副高北跳利于降水在华南发生，反过来，雨带的产生又有利于副高的进一步西伸。

交叉小波变换在水轮机非平稳信号分析中的应用

水压脉动是影响水力发电机组振动的主要因素之一。分析水压脉动与机组振动之间的相关性对于研究水压脉动对机组振动的影响机制具有重要意义。该文应用交叉小波变换在时频空间中分析水轮机导轴承振动和尾水管出口、蜗壳进口、顶盖下等3个典型水压脉动之间的相关性,提取机组振动与水压脉动之间的相关性随时间和频率变化的特征。分析结果表明:水压脉动以低频为主,不同测点的水压脉动会引起机组在不同时刻产生不同频率的低频振动,其时变特征与机组运行条件密切相关。与传统的互相关分析对比,交叉小波变换更能全面精细地刻画出2个信号之间相互联系的结构特征。

我国西北地区气候变化与北极涛动的交叉小波分析

运用交叉小波方法分析了近56 a来我国西北地区气候变化与北极涛动指数（AOI）、欧亚纬向环流指数之间的联系,讨论了西北地区冬季气温和夏季降水变化与同期AOI之间的多时间尺度相关。结果表明,AOI、西北地区降水和气温变化都存在着不同尺度的周期振荡,西北地区降水与AOI之间存在准3 a尺度的显著共振周期,而AOI与西北地区气温变化的多时间尺度相关表现为准2a、3-5 a和8-11 a左右的显著相关振荡且以8-11 a共振周期的凝聚性最强;AO对西北地区气温变化的影响比对降水的影响更显著,与其年代际尺度的相互作用有关。当冬季北极涛动处于正相位时,欧亚纬向环流偏强,西北地区冬季气温偏高。夏季西北地区降水变化与前期北极涛动指数异常密切相关,这对于西北地区夏季降水变化预测具有重要的参考意义。

交叉小波变换在河南降水时频分析中的应用

在利用 Marr小波对时间序列进行连续小波变换的基础上 ,采用交叉小波变换方法 ,分析了河南省近 50 a降水与 ENSO之间的关系。结果表明 ,河南降水距平(ΔR)、海面温度距平 (ΔTSS)以及南方涛动指数距平 (ΔISO)序列中都存在着不同时间尺度的周期分量 ,并且各周期分量的强度是不同的。同时研究了 ΔR与 ΔTSS、ΔISO之间 2～ 4a和 5～ 7a周期尺度的相关振荡及各尺度上的时频特征。

交叉小波变换在区域气候分析中的应用

将交叉谱与小波变换分析方法相结合,与传统的交叉谱方法相比,交叉小波变换方法用于区域气候变化与大气环流系统之间耦合振荡行为的相关分析更具优越性,不仅可以弥补经典交叉谱分析方法存在的缺陷,而且能够发挥小波变换在时频两域都具有表征气候信号局部化特征的作用;该方法具有较强的耦合信号分辨能力,便于描述耦合信号在时频域中分布状况的优点。采用交叉小波变换分析北极涛动指数(AOI)距平与河南省月平均降水量距平、气温距平序列之间的联合统计特征及其在时频域中的相关关系,根据小波互相关系数、交叉小波凝聚谱和小波位相谱分析北极涛动对河南省气候变化的可能影响。应用结果表明:河南省降水量和气温变化与AOI之间存在着多时间尺度的显著相关振荡,年代际尺度周期上的互相关系数明显大于年际尺度周期,相关程度随耦合振荡频率的增大而减小,相关显著性取决于两者的时频域联合统计特征,时域中小波互相关系数、小波凝聚谱和小波位相谱的分布具有明显的局部化特征;说明北极涛动年际和年代际异常对河南省气候变化具有显著影响。