基于小波变换的后坐过程时-能密度分析

火炮发射后坐力是一种瞬态、非平稳、非周期性的高频信号,发射时的后坐冲击直接影响射击精度和平台的适装性。针对传统分析中后坐力峰值信号的提取不足以反映后坐过程中的频域和能量特征等问题,对测试的后坐力信号进行小波包分解,根据频带对各层信号进行重构,获得信号在不同频带内的随时间的能量分布情况。测试分析表明,测试对象的后坐能量主要集中在低频段,80.48%后坐能量集中在0~19.53 Hz,后坐力的峰值持续时间是后坐过程的3.27%,且在峰值时间内产生的冲量仅占总冲量的1.64%。结果表明,利用基于小波变换的时-能密度分析法对后坐力信号的时域、频域特性分别进行分析,可为后坐过程评估提供新途径,也可为后坐振动抑制提供借鉴。

时-频分析在高分辨率层序地层学中的应用

时频分析方法是利用小波变换原理 ,从地震波的时间域和频率域同时对其作出分析。小波变换具有随信号频率升高时间分辨率也提高的特点。这一特点恰好满足对具有多刻度特征信号进行时频分析定位的要求。经实验发现 ,沉积旋回与主极值频率之间有较好的对应关系 :正旋回沉积对应的主极值频率从下到上由高频变为低频 ;反旋回沉积正相反。利用这一对应关系可进行层序地层划分和生储盖组合的预测。时频分析是在层序地层格架中预测生储盖组合 ,可有效保证预测的准确性。而时频分析法研究的对象是对应沉积旋回的频率变化 ,因此 。

基于小波变换时-能密度分析的爆破开挖过程中地应力动态卸载振动到达时刻识别

初步研究结果表明,高地应力条件下隧洞爆破开挖过程中围岩振动是由爆炸荷载所诱发的振动和开挖轮廓面上的地应力动态卸载所诱发的振动叠加而成,但在实测的时域振动波形中,这2种荷载所分别诱发的振动并没有明确的分界点,这给地应力动态卸载研究带来很大不便,而确定此分界点是分离动态卸载振动的关键一步。将爆炸荷载和地应力动态卸载均看作振动激励源,那么它们都将使振动信号的能量产生突变,而小波变换的时–能密度法具有突出被分析信号能量突变的特点。利用这一原理,通过对比分析瀑布沟水电站地下厂房爆破过程中实测单段围岩振动波形的能量随时间的分布情况,有效识别地应力动态卸载振动到达的时刻。分析结果表明,地应力动态卸载所诱发的围岩振动滞后爆炸荷载所诱发的围岩振动数十毫秒,滞后时间的长短主要受爆破台阶高度或者炮孔深度和炮孔间距的控制,台阶高度或者炮孔深度越大,滞后时间越长。该工作为从实测波形中分离出动卸载振动打下了基础。

瞬变电磁场资料的联合时-频分析解释

本文充分利用瞬变电磁 (TEM)信号包含的信息 ,采用联合时 -频分析方法解释了TEM资料 .文章选取了Wigner_Ville分布和Gabor展开的联合时 -频分布 (或表示 ) ,将一维时间域信号拓展到时 -频二维平面上 ,不仅将不同地电断面的响应成功地区分开来 ,而且所显示的信号特征与地层电性结构之间有着明确的物理意义 ,从时间和频率两个方面同时描述了瞬变涡流场在地层中的激发和衰减的过程 .利用时间窗数据和频率窗数据所进行的联合时 -频反演 ,缩小了拟合差 ,提高了定量解释精度 .

时程信号的Hilbert-Huang变换与小波分析

在简要介绍时程信号的小波分析和Hilbert Huang变换 (HHT)理论的基础上 ,通过地震波和其它时程信号实例 ,对比分析了小波变换和HHT变换结果 .比较显示 :HHT变换和小波变换均能用于对非平稳的信号进行分析 ,并能捕捉到信号变化的主要特征 ;与受所选母波影响较大的小波分析不同 ,HHT变换得到的固有模态函数是直接从原始时程数据中分离出来的 ,它更能反映原始数据的固有特性 ;小波分析得到的谱的能量在频率范围内分布较广 ,而HHT变换的Hilbert谱的大部分能量都集中在一定的时间和频率范围内 ,能清晰地刻画信号能量随时间、频率的分布 .因此 ,Hilbert Huang变换不仅是对非平稳信号进行分析的有效方法 。

分数Fourier变换、矩阵群和时-频分析

本文从矩阵群的观点出发讨论了分数Ｆｏｕｒｉｅｒ变换的数学描述并通过数字仿真直观地说明了它进行信号时－频分析的两个特点。结果表明，在矩阵描述下，经典的Ｆｏｕｒｉｅｒ变换相当于一个置换矩阵：一般的分数Ｆｏｕｒｉｅｒ变换相当于一个广义置换矩阵；分数Ｆｏｕｒｉｅｒ变换全体构成的变换族可以用一个矩阵群来描述，多次变换运算完全转化为相应的矩阵乘法运算。最后，数字信号分数Ｆｏｕｒｉｅｒ变换的仿真计算表明，分数Ｆｏｕｒｉｅｒ变换具有独特的时－频分析性质。

心室颤动的时-频分析和胺碘酮的作用

研究心室颤动时主导频率的动态性空间时间变化。在19只犬中建立正交心电图和心脏电除颧系统；诱发心室颤动持续10-30s；使用时-频分析法分析心室颤动时频率的时频变化。另有4只犬在诱发心室颤动后静注胺碘酮100mg以观察主导频率的改变。结果显示：在427个10sVF和335个30sVF的试验中，主导频率的变化与平均频率相差12％～18％；79个使用胺碘酮的试验中，主导频率的均值和变异性均降低。表明：在10～30s心室颤动时心电图主导频率有明显和持续性的变异，胺碘酮可减小心室颤动时的频率和变异。

细胞胞浆Ca^(2+)浓度的时-频分析及ELF脉冲电磁波产生的生物学窗效应

本研究以实验为基础,对细胞胞浆Ca2+浓度进行时-频分析,进而研究ELF脉冲电磁波在细胞胞浆Ca2+浓度时-频域内产生的生物学效应和生物学窗效应。结果表明:细胞胞浆Ca2+浓度在时-频域内有其固有的频谱特征,其中包括连续谱和离散谱。有的参数的电磁波可在细胞胞浆Ca2+浓度的时-频域内产生生物学效应而有的参数的电磁波却不能。若能够产生生物学效应,则有两个特征:一是使胞浆Ca2+浓度在时-频域内的连续谱变窄,具体表现为连续谱中的高能谱分量被抑制;二是使离散谱的分布和离散谱的频率发生了变化。同时,能够在细胞胞浆Ca2+浓度的时-频域内产生生物学效应的电磁波脉冲频率和脉冲强度是离散的和间隔的,这意味着,ELF脉冲电磁波能够在细胞胞浆Ca2+浓度的时-频域内产生生物学窗效应。本研究使用的脉冲频率范围内有两个频率窗,它们是16Hz和45Hz;使用的脉冲强度范围内有一个强度窗,是53V/m。

地球化学场时-空结构分析的方法体系

地球化学场可定义为地球化学变量在各种尺度的区域上的分布．地球化学场是各种地质地球化学作用的对象和空间载体．成矿作用及其他各类地球化学过程都可理解为地球化学场空间结构随时间的演化，即地球化学场的时－空结构．本文把地球化学场时－空结构分析厘定为一维时－空序列的分析、二维场空间结构分析、三维场空间结构分析和数值矿床模型、时－空结构的动力学分析等４部分内容。

基于小波变换的时-能密度分析

能量是信号分析的一个重要物理量 ,它随时间和频率的分布反映了信号的特征。本文在小波变换的基础上提出了时 -能密度分析的新方法 ,该方法能够分析信号在不同频带内的能量随时间的分布情况 ,从而能提取信号特征。滚动轴承故障信号的仿真和实际运用都能表明时

瞬变电磁场探测中低阻屏蔽层影响的时-频分析

瞬变电磁法在低阻覆盖层地区施工时会受到低阻层的屏蔽影响。虽然观测数据如感应电动势有较大的数值,但实际上探测深度却大大减小了。当有上覆低阻层存在时,要探测同样的深度,需要较长的观测时间。采用平滑伪Wigner-Ville分布和Gabor展开,分别将典型的二层地电模型(D、G型)与三层地电模型(H、A、K、Q型)的感应电动势衰减曲线映射成为时间-频率平面上的二维信号,通过对时-频能量谱的分析及模型之间的对比研究表明,瞬变电磁场能量在低阻层中聚集和损耗,尤其是对于描述我国华北型煤田的A型地电模型(地表为低阻层),瞬变电磁场的能量在由地面向下扩散的过程中,能量通过基底以上各低阻层的聚集和损耗,到达最有观测意义的底层界面(奥灰与煤系的界面)时,已经消耗殆尽。因此,当在A型模型地层地区进行瞬变电磁勘探时,应充分考虑低阻屏蔽层的影响,在施工设计时应选择较长的观测时窗以保证探测深度,并采用大功率仪器来提高信噪比。

基于5Hz频率光诱发的脑电信号θ波的时-频分析

通过时-频法研究5 Hz频率光刺激前、光刺激中平均脑电信号θ波能量百分比的差异性。研究发现光刺激中能量百分比在前额(F8)、顶部(P4)、中央(C3)、颞区(T6)和枕部(O2)均有显著性增加。在枕部(O2)区域光诱发最初20 s内α波能量百分比从45%下降到30%,θ波能量百分比从25%上升到35%,θ波能量百分比呈上升趋势;中间20 s内,θ波能量百分比呈下降趋势,最后20 s,θ波能量百分比恢复到基线。以上结果说明在20～30 s,5 Hz频率光刺激能够驱动脑电信号从优势脑波α波转向以θ波为主。对研究低频率光诱发响应,应用时-频脑电波能量百分比方法是一条新的途径。

基于时-能密度分析的滚动轴承故障诊断

根据滚动轴承局部故障振动信号的特征 ,提出了基于小波变换的时 -能密度分析的新方法。轴承旋转元件通过故障部位产生的脉冲力的频率决定了模态频率带信号能量随时间的分布情况。利用小波基将滚动轴承故障振动信号变换到时间 -尺度域 ,对模态频率区间的时 -能密度作谱分析 ,不仅能检测到滚动轴承故障的存在 ,而且能有效地识别滚动轴承的故障部位。

一种自适应的ISAR图像时-频分析方法

提出一种自适应的逆合成孔径雷达 (ISAR)图像的时频分析方法 ,它将时频信号分解算法—自适应高斯基表示 (AGR)方法与ISAR图像处理相结合。得益于高斯基函数方差的自适应调整 ,可自动地将图像中的理想点散射中心与非点散射结构区分开来。分别对ISAR图像的径向与横向距离轴进行上述变换 ,可解构出非点散射中心随角度或随频率变化的特性。应用该方法对仿真数据及飞机目标实测数据所成的ISAR图像进行时 -频分析 ,结果表明该方法正确可行 。

地震信号的时-频分析

通过对单频正弦波和实际地震信号的对比分析 ,表明时频分析应用于地震信号处理是有效的和可靠的 ,尤其是在希望获得频率成分随时间变化的规律时有普通傅里叶变换所不具有的优点 .

时间信号时-频联合分析的几种方法

本文介绍了时-频联合分析的几种方法,其中似正交吉勃离散展式和自适应高斯基表达式是信号分析领域有重要意义的最新成果,为地震数据处理开辟了新的途径。文中还给出了时-频联合表示的地震记录处理实例。

睡眠剥夺对大脑状态影响的时-频-空分析

结合脑电信号EEG的小波变换和非负矩阵分解,寻求正常睡眠和睡眠剥夺(sleep deprivation,SD)两种条件下,大脑状态在时域、频域和空域的主要差异,探讨其发生机制,并建立综合评价方法.为此,获取两种条件下11名受试者的听觉诱发电位,对脑电gamma频段做小波变换得到时频信息,采用ANOVA统计计算每个时频点的F检验值,对此进行两分量的非负矩阵分解.结果表明,SD引起的大脑状态变化主要发生在40 Hz左右,刺激后约400 ms处的额叶和前额叶位置.基于此,分别从时频复合域、时域和空域的角度来分析具体的变化,发现SD引起gamma振荡减少,活动时间延迟,额叶功能区兴奋性降低,推断SD的作用机制在于降低了神经元的活动和同步化效应.分析表明结合EEG的小波变换和非负矩阵分解,可以建立一条从时、频、空三域全面评价大脑状态主要变化的途径.

电路分析的时-频混合方法

随着高速集成电路及ＭＭＩＣ（微波单片集成电路）的发展，提出了对时－频混合表示电路进行分析的任务．本文用统一的观点考察了通常属于高速电路互连与封装分析、非线性电路稳态响应分析两个不同方面的混合分析问题，指出这类问题的实质是要求解一个时-频混合的电路方程，给出了求解这一方程的基本思路，阐明了现有的各种方法是如何从这一基本思路导出的．这可为认识这些方法的本质与联系，促进它们的应用与发展提供参考．此文还探讨了某些方法之间的相互借鉴，提出了若干新的想法．

细胞内自由钙离子浓度变化的时-频分析

了解细胞内自由钙离子浓度([Ca2+]i)的变化规律是探知细胞乃至相关生物组织生存及健康状况的手段,而采用时-频分析方法则可获得其变化规律中较多的深层次信息。为了更好了解癌细胞与正常细胞内[Ca2+]i变化规律间的差异以及各自的特征,选取3种癌细胞和4种正常细胞作为实验对象。首先,用荧光试剂对各细胞样品进行负载,再用激光扫描共聚焦显微镜对细胞内的荧光强度进行测量,以获得细胞内[Ca2+]i的时域数据;接着,对时域数据进行时-频分析,并给出时-频分布函数的等值线图。结果表明,虽然癌细胞和正常细胞内[Ca2+]i的变化在时-频域内均有连续出现和离散出现的两类谱带,但癌细胞与正常细胞间的差异却是明显的。差异主要表现在:癌细胞中连续谱带的宽度大于正常细胞连续谱带的宽度,癌细胞中只有1条离散谱带,而正常细胞中却有2条离散谱带;不同癌细胞中离散谱带的中心频率相同,而不同正常细胞离散谱带的中心频率却各不同;癌细胞离散谱带中各频谱分量的相对振幅大于正常细胞各频谱分量的相对振幅。这些结果既为鉴别癌细胞提供一个新的指标,也为认识不同正常细胞的健康状况提供新的参考数据,同时可为电磁波的生物学窗效应机理研究奠定生物学自身的内禀依据。

一种时-频分析算法识别Scholte波算法研究

在浅海域,舰船航行时会产生海底地震波,其中,Scholte波沿海水和海底交界处的流-固界面传播。本文分析了Scholte波的特性和质点运动轨迹的极化特性,提出匹配追踪算法和时-频分析方法中的魏格纳分布联合的新算法。用新算法对海底地震波信号的频率、能量和对应传播时间进行分析,识别出Scholte波,并用极化滤波的方法验证Scholte波。