基于小波时频分析和Inception-BiGRU模型的盾构滚刀偏磨故障诊断

盾构机(tunnel boring machine, TBM)滚刀在重载、冲击和地质复杂的环境中服役,极易发生偏磨等失效故障,因此,掌握滚刀的磨损状态、实现基于数据驱动的滚刀偏磨故障诊断并指导滚刀的运维尤为重要。提出了一种基于小波时频分析和Inception-BiGRU模型的诊断模型以提高滚刀偏磨故障诊断效率。以滚刀为研究对象,在多功能缩比滚刀试验台上进行直线破岩试验,采集滚刀破岩时产生的振动加速度信号。采用连续小波变换获取反映振动信号时频域特征的小波时频图,进而以Inception模块的不同大小卷积核自适应地提取时频图中的多尺度空间信息,并通过添加双向门控循环单元(bidirectional gated recurrent units, BiGRU)使模型可更为准确地学习到时频图中丰富的时序依赖性关系,模型的超参数由贝叶斯优化算法确定。4种不同偏磨程度滚刀的诊断试验表明所提模型能够有效提取时频图中滚刀的偏磨特征并完成滚刀偏磨状态识别,实现端到端的盾构滚刀偏磨故障诊断。模型平均诊断准确率可达到98.5%,其诊断准确度和稳定性均优于其他常用算法,证明了所提方法的可行性。

转子裂纹识别仿真研究中的小波时频分析方法

谐波共振是识别转子裂纹的重要依据 ,但由于转子裂纹的弱激励、非线性、非平稳等特性 ,导致利用传统信号处理方法不能准确有效地获取系统的谐波共振特性 ,从而难于识别出裂纹 ;小波时频分析方法是处理非线性、非平稳信号的强有力工具 ,将小波时频分析方法引入到裂纹识别的仿真研究中 ,基于建立的裂纹转子动力学模型 ,分析了利用小波时频分析方法识别裂纹的可行性。偏心激励转子裂纹故障识别的仿真研究表明了该方法的有效性。

神经元动作电位模式分类的小波时频分析方法

对神经元动作电位进行模式分类是植入式脑机接口研究的前期关键问题。考虑到来自不同神经元的动作电位在时域或频域特征上的相似性,引入小波分析在时频域上对动作电位进行特征描述。首先以db、sym、bior三类小波函数系为例,分别获取了动作电位的高维小波系数特征;然后对特征分量进行非正态分布特性的KS检验,以实现特征降维;最后通过非监督的K均值方法完成动作电位聚类。实验结果表明:在神经信号噪声水平为0.05dB、0.1dB和0.15dB时,各小波基的分类性能略有不同。其中sym5小波性能突出,动作电位错分率基本稳定在1.21%～1.81%。最后与主成分分析法(PCA)进行了分类性能的比较,进一步证实了小波时频分析方法(sym5小波)在抗干扰性和稳定性方面的优势。

水下电场信号源小波时频分析

小波分析方法具有多分辨率分析的特点,能够更准确、有效地表征信号在时、频域上的局部特征。利用小波时频分析方法研究1Hz水下电场信号源特征,基于不同水下电场测量节点获取的数据,在整个时间域上进行等时长取段,对每段数据进行小波包分解,以各分解频带上的小波时频谱能量作为特征,跟踪电场信号源各频段随时间演变特性。数据分析结果表明,信号源电场能量特征与环境特征区别明显,能够有效表征信号在时域和频域上的变化,可用于低频水下电场信号检测。

单侧感音神经性听力损伤患者的失匹配负波小波时频分析

目前,对失匹配负波（MMN）的研究主要集中在时域上观察负波的波形与潜伏期。本研究的目的在于利用小波时频变换对神经认知功能的结构及强度进行分析,以此作为鉴别听力损伤后中枢反应的标志。利用128导联电极记录左侧感音神经性听力损伤人群和听力正常人群的MMN,经过小波时频分析,发现MMN波段能量主要集中在低频段（0~4Hz）,分别统计计算两组人的MMN在低频段的小波功率谱,结果表明,正常人与听力受损患者的小波功率谱值存在显著性差异,可见,这种与功能性神经元网络激活相关的时频小波变换能作为特定神经认知功能的判断工具。

矿用电驱动装置振动时频特性研究

介绍了振动信号时频分析方法,分析了矿用电驱动装置故障诊断的难点,构建了电驱动装置振动测试系统,拾取了电驱动装置振动加速度信号。应用小波阈值去噪方法,滤除了振动信号噪声,评价了去噪效果。利用小波时频分析技术,获得了电驱动装置振动时频图,分析了电驱动装置振动时频特性,计算了振动故障特征频率,诊断了电驱动装置故障并进行了结构改进,测试验证了改进效果。为矿用电驱动装置可靠性提升奠定了基础。

基于小波分析的飞行器飞行工况振动环境

根据频带分析需求,对遥测数据依据香农采样定理进行重采样,并利用小波包对原始数据进行降噪处理。随后,对降噪后数据进行小波时频分析,对照空中时序对数据进行了解释。然后,对该数据进行小波谱分析,并且与基于快速傅里叶变换(FFT)的谱分析进行比较,讨论了各自特点。最后,将飞行器飞行工况振动数据进行小波功率谱分析,并绘制出其功率谱包络线,为地面环境振动试验提供真实参考。

基于最优双正交小波基的地质雷达信号定量分析方法（英文）

现有的地质雷达信号定量分析方法易受反射波干涉和回波噪声等因素的影响,存在明显的不稳定性、局限性和准确性差等问题。本文针对地质雷达信号和小波时–频分析的固有特点,运用改进的双正交小波构造方法,构造用于地质雷达信号定量分析的最优双正交小波基(GPR3.3小波基),提出了基于双正交小波基的地质雷达信号定量分析法(QAGBW法),并将该法应用于模拟信号和实测信号的定量分析中。分析结果表明:与Bayesian频率域盲反褶积和现有小波基相比,基于最优小波基的QAGBW法能够有效抑制反射波干涉和回波噪声等因素的干扰,提高地质雷达信号定量分析精度,并使定量分析的最小厚度与地质雷达的垂直探测分辨率相匹配。

地震子波外推方法研究

根据离散反演理论,综合测井和地震资料,充分考虑了地震子波的振幅特点和相位特点,给出了精确计算井旁地震子波的方法。在此基础上,针对测井与地震资料及地层的地质特点,提出了3种无井地震道处地震子波的外推方法,即反距离内插法、相位内插法和虚拟井法。其中反距离内插法是直接按照距离内插井旁子波;相位内插法则只内插井旁子波的相位,无井地震道处的振幅谱通过邻近的地震资料求出;虚拟井法是通过地震层序分析方法,由小波时频分析求出无井地震道处的虚拟反射系数后,进而得到无井地震道处的地震子波。介绍了各种方法的实现步骤,并给出了应用实例。结果表明,尽管各种方法计算的子波不同,但子波的变化是连续的。

基于小波变换脑磁图成像的针刺足三里穴镇痛特异性研究

目的:探讨针刺足三里穴是否在中枢神经存在相对功能特异性的生理表征。方法:采集28名健康被试针刺足三里及旁开假穴的脑磁图成像数据,引入基于小波变换时频分析方法,将大脑分为额叶、颞叶、中央区、顶叶和枕叶五大区域,观测不同频段的响应变化,对比针刺足三里及旁开假穴时频差别反应。结果:针刺足三里穴位和旁开假穴可引发大脑振荡信号活动的不同变化模式。针刺足三里后,位于大脑对侧半球的颞叶部位的MEG传感器显示delta频段能量的持续增强,而在大脑同侧半球响应部位则表现为能量降低,在其他频段则没有引起显著的变化。这一模式与旁开假穴显著不同。结论:针刺足三里穴具有调节对侧颞叶能量增强,同侧区域能量降低的功能特异性。

V型双缸柴油机噪声源及其激励源响应的识别分析

采用基于四阶累积量的JWSmICA技术,对V型双缸柴油机噪声源及其激励源进行识别。该技术首先在不同工况下利用单缸熄火法对机械噪声和燃烧噪声进行了分离与识别,得到了柴油机主要噪声源,然后把基于四阶累积量的联合近似对角化算法(JADE)及小波时频分析结合起来,对标定工况下噪声源的主要激励源响应进行了分离与识别,结合单缸熄火与ICA识别结果,找到了以气门落座冲击和活塞敲击为主的主要机械激励源与燃烧激励源。利用该技术分析得出了降低燃烧激励源响应的中低频振动能量是控制噪声源关键的结论。

柴油机前端齿轮室总成异响源识别分析与改进

针对柴油机前端齿轮室总成在常用转速下产生异响的问题,采用EEMD小波时频分析方法进行了异响源的识别分析;通过整车定置试验和台架试验分析,提取了异响源的时频特征;通过有限元模型仿真分析,计算了齿轮室总成结构的约束模态频率和振型。综合上述分析结果发现,异响原因是壳体件结构局部刚度不足引起的系统共振。通过改进齿轮室总成结构,提高了固有频率,消除了齿轮室总成异响。

高斯型小波在APC识别中的应用

研究了高斯型复小波时频分析方法用于人机耦合振荡(APC)探测的有效性和可行性。基于小波理论分析了高斯型复小波的时域和频域关系,构造了高斯型复小波滤波器。确定了一组识别APC的逻辑模型和参数,并对一起横向APC事件的记录数据进行了分析处理。结果表明,高斯型和双曲高斯型复小波变换都可较准确地探测出APC,但后者实时性更好。

几种常用水声信号的特性研究

水声信号是水下导航定位通信的主要信息载体,对其特性进行研究尤为重要。水声常用信号主要有连续波信号、线性调频信号和双曲线调频信号,研究了这三种常用信号的时域、频域以及功率谱波形,对它们的模糊函数、模糊度、模糊函数ξ=0和τ=0截面进行了计算,研究了这三种信号的自相关函数及小波时频分析,研究结果表明实验结果与理论值符合较好。

南京市细菌性痢疾时间变化特征及趋势预测

目的分析南京市1951-2019年细菌性痢疾流行变化特征,为细菌性痢疾的防控提供依据。方法运用移动平均、joinpoint分析和小波分析方法,对南京市1951-2019年细菌性痢疾年发病率时间变化进行分析。结果细菌性痢疾发病率在南京市整体呈下降趋势,5年移动平均曲线呈现先台阶式后滑道样线形下降。joinpoint分析显示平均年度变化百分比为-5.60,细菌性痢疾流行过程中有3个转折点,分别在1965年从升到降、1968年由降到略升和1984年下降。Morlet小波法时频分析小波系数实部和模方显示12和31为2个中心尺度,呈现的周期为20年和38年。小波方差显示有2个主周期,第一主周期在31尺度。从细菌性痢疾的周期、趋势分析结果看,目前南京市进入细菌性痢疾高发周期中。结论依据细菌性痢疾的变化特征,当前应该加强对细菌性痢疾的监测,及时做好疫情处置。

连续小波变换变压器绕组变形故障检测

利用脉冲频率响应法在线检测电力变压器绕组变形故障时,传统频率响应曲线并不能刻画暂态信号的时域特性,且快速傅里叶变换的局限性可能造成有用信息的缺失。本文提出利用连续小波变换处理脉冲在线注入法获得的暂态信号,研究利用小波时频图检测绕组变形故障类型。从理论推导入手,构建了单绕组仿真模型,开展了不同故障类型仿真分析;进行了绕组故障试验研究,分析检测信号时频特性,采用矩阵相似度量化评判检测信号的差异性。仿真分析与实验测试的数据处理结果,均初步证实了本方法的可行性。

超声检测数字信号处理方法研究

以钛阶梯试块为研究对象采集超声信号,以不同的信号处理方法分别从时域和时频域处理采集信号,通过短时傅里叶时频二次分析和小波时频分析分别做出频率集中处的能量分布图,并根据始波和一次底波能量峰值的采样点数差值计算其时间间隔,根据已知声速测量试块的厚度;通过小波去噪和经验模态分解对去噪后的信号找出始波和一次底波峰值,并根据其采样点数差值计算其时间间隔,根据已知声速测量试块厚度。通过对信号处理后的波形测量试块厚度比较不同超声信号处理方法。

地球物理处理技术在层序地层学中的应用

层序地层学是指导沉积盆地分析的基本理论，其对于油气乃至于沉积矿产的预测和勘探起着非常重要的作用。传统的层序地层学解释方法只是仅仅使用了常规的地震剖面和测井曲线。通过对地震资料和测井资料采取振幅强化特征点、波阻抗反演、瞬时相位、小波变换时频分析和神经网络等技术进行处理，将这些处理成果应用于层序地层的界面识别和层序内部的叠加方式研究中。实际工作表明这些技术是可行的，也是适用的。

负荷对船用低速柴油机燃烧噪声的影响机理

负荷对船用低速柴油机的燃烧特性有较大影响,而燃烧特性的改变会使燃烧噪声发生变化。为分析负荷对船用低速柴油机燃烧噪声的影响机理,通过实验获得船用低速柴油机不同负荷条件下的缸压曲线。利用声压级公式和小波时频分析方法研究负荷对燃烧噪声的影响机理。分析结果表明,增大负荷会使中频段燃烧噪声降低,高频段燃烧噪声升高。同时负荷的增加也会增大缸内高频压力振荡在时域和频域的影响范围,并使高频压力振荡开始出现的频率降低。

连续梁桥钢阻尼滑板支座隔震性能评价研究

为了评价钢阻尼滑板支座在地震作用下的隔震性能,以一联两跨的连续梁桥为试验实桥,结合振动台试验,得到桥面板和盖梁在不同地震波作用下的加速度响应信号,利用加速度放大系数评价隔震性能。为克服响应峰值偶然性误差的影响,提出了考虑振动全过程的小波包能量谱的评价指标——能量比权值方差ERWV。结果表明:桥面板相较于盖梁的动力响应在小波时频图中主要表现为频带能量向低频偏移;考虑振动全过程的能量比权值方差指标能够有效评价不同隔震支座的隔震能力;0.382g地震作用下钢阻尼滑板支座纵桥向隔震效果要优于高阻尼和板式橡胶支座。