基于MATLAB小波分析的软地基加固探地雷达检测处理方法

从小波分解出发 ,利用多尺度分解对探地雷达波进行分析 ,并基于 MATL AB的小波分析对深圳市公安局某工地强夯土石墩地基的检测结果进行处理 。

基于Matlab小波分析的旋回划分及其地质意义——以东海盆地西湖凹陷保椒斜坡带平北段Pb-1井平湖组为例

以东海盆地西湖凹陷保椒斜坡带平北段Pb-1井为例,运用Matlab小波分析Pb-1井始新统平湖组自然伽马曲线包含的地质信息。根据小波变换后的小波变换系数时频能量和小波变换系数曲线特征,将平湖组划分为3个长期旋回和5个中期旋回,显示出小波变换在测井层序地层划分中具有较高的分辨率,能识别沉积作用中的隐蔽旋回特征。在此基础上,探讨了不同尺度内小波变换系数曲线与煤层发育位置之间的关系。结果表明,研究区煤层多发育于小波变换系数曲线峰值相对较小的位置,即对应于长期旋回内三角洲的退积过程及中期旋回内三角洲退积—进积的转换时期。

基于Matlab小波分析的南京北郊大气O_3浓度变化特征研究

以2008年南京北郊大气中O3质量浓度观测资料和常规观测资料为基础,利用Matlab小波分析工具,对O3浓度的年时间序列进行分析,得出该地区的O3日均浓度的变化特征:春、夏季节O3浓度大于秋、冬季节,最高浓度出现在春末夏初,最低浓度出现在冬季;并且全年共有5个突变点;弱高压的天气系统、较高的温度、较低的湿度和晴朗少云的天气是造成南京北郊O3浓度突变的主要气象因素。结合HYSPLIT气流后向轨迹模拟,对污染源来源进行追踪,结果表明:南京北郊O3高浓度污染来源主要分为本地局地污染和外来污染物输送两类;垂直方向上,O3的区域尺度或中尺度的输送主要稳定在混合层的底层。

基于MATLAB小波分析的奇异信号检测的研究

本文在对不同信号的奇异性检测方法进行比较的基础上,总结了基于Wavelet变换的理论,并结合两仿真实例对小波分析在奇异信号检测上的应用进行了分析。

MATLAB在“张量分析”课程教学中的应用

张量分析是一种重要的数学工具,它在相对论、电磁场论和连续介质力学等诸多学科都有着广泛的应用。掌握这种数学工具,已成为从事相关科学研究的必备基础。然而,张量分析中非欧几里得空间局部切标架的存在,增加了张量计算和分析的复杂性。学生在学习“张量分析”课程时面临着抽象概念和复杂公式的理解上的困难。本文提出利用MATLAB工具在绘图、脚本编程和符号推导等方面的强大功能,从旋度分析、坐标变换和定理辅助证明这三个方面,并结合MATLAB脚本代码,展示MATLAB工具辅助于该课程教学的重要作用。教师借助该工具开展课程教学,将帮助学生有效提高对张量分析知识的理解。学生掌握了该课程的基础知识后,便能进一步使用MATLAB的张量工具箱或Pytorch深度学习库进行张量运算操作。

基于希尔伯特-黄变换与小波分析的降雨序列多时间尺度研究

[目的]对比分析不同方法在多尺度周期计算性能方面的差异,为区域水文周期分析方法的选择提供更多参考。[方法]利用2组已知周期和趋势特征的人工序列,对基于多元经验模态分解(Multivariate Empirical Mode Decomposition,MEMD)改进的希尔伯特—黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)与小波分析在多尺度周期计算性能差异上进行了测试、对比与分析;并在此基础上,使用改进的HHT(后称HHT)进一步分析了毛乌素沙地11个站点39年降雨序列的多时间尺度特征。[结果]对于人工序列,小波分析(对称延拓)结果偏大,与预设周期存在显著差异(Sig.=0.003<0.05);而HHT和小波分析(周期延拓)的周期结果与预设周期没有显著差异,且HHT精度(Sig.=0.142>0.05)要略高于周期延拓小波(Sig.=0.109>0.05)。对于实测降雨序列,HHT显示毛乌素沙地的降雨主周期存在明显区域差异:腹地站点降雨主周期为5.5 a,而边缘站点为2.7~3.3 a;分解后的残差分量表明了沙地降雨在时间上呈上升趋势,而空间上呈现由东到西逐渐减少的分布状态。[结论]HHT因其自适应性,无需考虑众多参数的选取,在保持精度的同时可以提取更多水文信息,在区域降雨序列多尺度分析上更具优势,因此具有重要的实际应用价值。

基于小波分析的空心电抗器匝间短路磁场探测方法研究

为了解决目前干式空心电抗器匝间短路检测方法灵敏度和准确度不足的问题,根据故障发展期探测线圈感应电压的异常变化,提出一种新的基于小波分析的空心电抗器匝间短路磁场探测方法。首先,对电抗器故障发展期探测线圈电压信号进行仿真分析,得到电抗器不同位置匝间短路时探测线圈信号变化特征。再基于信号分解小波系数中有用信号与噪声相对比值最大的原则,逐层自适应选取最优小波基函数,利用小波变换对信号进行阈值去噪,提取故障特征量从而实现对电抗器匝间短路发展期及时准确地判断,避免故障进一步发展。通过搭建电抗器匝间短路故障检测系统实验平台,验证了基于小波分析磁场探测法的灵敏度和可靠性,为电抗器的安全稳定运行提供有效保障。

超声造影联合剪切波弹性成像技术对肝脏良恶性肿瘤诊断价值的Meta分析

目的 研究超声造影(CEUS)联合剪切波弹性成像(SWE)对肝脏肿瘤的诊断价值。方法 本研究根据PRISMA指南完成,PROSPERO注册号:CRD42023491288。检索Pub Med、Embase、Cochrane Library、中国知网、维普、万方数据库关于CEUS联合SWE诊断肝脏肿瘤的文献,检索时限为2000年1月—2023年10月,经筛选共纳入12篇文献,包含1 328例患者。以QUADAS-2工具对纳入的文献进行质量评估。采用Stata 15.0软件计算合并灵敏度、特异度、阳性似然比、阴性似然比、诊断比值比及异质性,绘制综合受试者工作特征曲线(SROC)并计算曲线下面积(AUC)。结果 纳入病例中,包含病灶1 457个,其中恶性病灶764个,良性病灶693个,阳性率为52.44%,阴性率为47.56%,计算得到合并灵敏度、特异度、阳性似然比、阴性似然比、诊断比值比分别为0.94(95%CI:0.91~0.96)、0.92(95%CI:0.87~0.95)、12.00(95%CI:7.40~19.40)、0.06(95%CI:0.04~0.10)、191(95%CI:87~417),异质性检验结果为Q=54.78,df=11.00,P<0.001,I2=79.92%,95%CI:69.18%~90.66%,AUC为0.98。结论 CEUS联合SWE技术对于肝脏良恶性肿瘤具有较高的诊断价值,值得临床推广使用。

起伏地形多道面波分析方法

传统多道面波分析方法不适用于起伏地形条件,限制了其的应用场景.首先,基于聚束分析原理,提出了一种适用于地表起伏、地层界面水平的地质模型的多道面波频散曲线正演方法.数值分析结果表明,相对基于水平地形假设的传统频散曲线正演方法,本文方法正演的频散曲线与模拟地震记录提取的频散曲线吻合度更高.其次,提出以地层横波速度和地层界面高程为反演参数的反演策略,实现起伏地形多道面波频散曲线反演.通过起伏地形下模拟地震记录反演结果可知,相比传统多道面波分析方法,利用本文建立的起伏地形多道面波分析方法获得的横波速度剖面与地质模型一致性更好,验证了方法的有效性.

基于振动信号和同步压缩小波变换的电动机测速方法及实验分析

针对部分工业现场电动机无法安装测速传感器,提出一种基于振动信号和同步压缩小波变换的电动机测速方法。对电动机振动信号进行Hilbert变换得到包络信号,解调出其中与转速相关的振动分量;利用同步压缩小波变换分析计算出包络信号的时频图;引入脊线的四分位距和方差对代价函数法进行改进,并利用该方法提取基频振动分量的时频脊线,得到电动机的转速曲线,达到无转速计测速的目的。实验与仿真分析表明,所提方法无论在稳态还是在非稳态工况下都能准确检测出电动机转速,且误差不超过5%。该方法的研究与实践过程可加深学生对调制解调、时频分析等理论知识的理解,提高理论联系实际的能力。

早期高血压弦脉脉象特点及其瞬时波强技术参数特征分析

目的:应用瞬时波强(WI)技术探测早期高血压弦脉患者颈总动脉各参数,分析早期高血压弦脉的脉象特点;提取弦脉脉象判别的特征参数,探讨早期高血压弦脉患者颈总动脉WI参数的特点,以期为弦脉的精准分型及信息解读提供客观依据。方法:选择52例早期原发性高血压弦脉、50例生理性弦脉、50例平脉受试者,分析其颈总动脉的WI参数,总结早期高血压弦脉的脉象特点,并运用SIMCA14.1统计软件提取脉象分型的主参数。结果:早期高血压弦脉组与平脉组及生理性弦脉组比较,瞬时加速度波强(W1)、负向波面积(NA)值增高,W1-W2间期降低(均P<0.01);而平脉组与生理性弦脉组W1、NA、W1-W2间期比较,差异均无统计学意义(均P>0.05)。平脉组、生理性弦脉组、早期高血压弦脉组的血管压力应变弹性模量(EP)、脉搏波传导速度(PWV)、血管硬化参数(β)数值均逐渐增高(均P<0.01)。平脉组血管顺应性(AC)高于其他2组(均P<0.01),生理性弦脉组AC高于早期高血压弦脉组(P<0.05)。3组R-W1间期比较差异无统计学意义(P>0.05)。基于主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA),生理性弦脉组与平脉组样本区分明显,表明2组WI各参数比较差异均有统计学意义(均P<0.05),特征性的WI参数[投影重要性(VIP值)>1]为EP、PWV、β、AC,其中贡献率为EP>PWV>β>AC。基于PCA和OPLS-DA,生理性弦脉组与早期高血压弦脉组样本区分明显,表明2组WI各参数差异均有统计学意义(均P<0.05),特征性的WI参数(VIP值>1)为EP、PWV、NA、W1、β,其中贡献率为EP>PWV>NA>W1>β。结论:区分早期高血压弦脉组与生理性弦脉组的WI特征性参数为EP、PWV、β、NA、W1。区分平脉组与生理性弦脉组特征性参数为EP、PWV、β、AC。WI技术可为脉象的精准分型和信息解读提供客观依据,值得进一步推广应用。

小波分析概述:从信号处理的视角

本文从信号处理的视角对20世纪80年代末兴起的小波分析做一个通俗的概述.内容包括小波分析产生的基本问题背景和关键历史事件,小波分析的基本理论,及其对信号处理的意义和作用.希望透过本文能科普性地展示小波的基本理论以及为什么要建立这样的理论.除此以外,笔者还对小波分析之后时频分析领域所出现的经验模型分解方法和图信号处理的基本问题给出简要的介绍.作为中山大学百年校庆的约稿综述,本文对中山大学小波分析研究团队的基本阵容以及历年来所开展的重要学术事件进行了简单的回顾.

气候政策不确定性与传统国际能源价格的影响关系研究——基于TVP-VAR模型和小波相干性分析

基于2010年1月到2022年12月3种国际代表性传统能源煤炭、原油和天然气期货价格,以及反映气候转型风险的气候政策不确定性指数月度数据,运用TVP-VAR模型和小波相干性分析法研究了气候政策不确定性与3种传统国际能源产品价格之间的影响关系。结果表明:(1)3种代表性能源品价格与气候政策不确定性指数之间存在着相互影响的时变关系,并呈现出显著的正、负交替的差异性特征,且原油和天然气分别与另两种能源品在不同滞后期和不同时点上的表现存在差异;(2)能源品价格与气候政策不确定性指数之间相互的冲击效果均在短期和中期效果不明显,在长期效果最为明显,并且在重要气候事件节点上,冲击效果更加明显;(3)能源品价格与气候政策不确定性指数在不同时域上,中期和后期较为明显;在不同频域内,低频和中频区相干性较为明显,总体表现为能源品价格引导气候政策不确定性指数变化。

基于小波多尺度分析大气边界层高度提取方法研究

大气边界层物理演变特征及复杂边界层结构对大气污染过程的影响机制研究中,迫切需要边界层精细化结构的探测手段。通常使用梯度法和小波协方差变换法的方式进行边界层高度提取,但由于该方式容易受到噪声和气溶胶层结构的影响,实验误差较大。提出使用小波多尺度分析方法细化边界层特征结构,从而筛选出有效的细节信息,提高对探索边界层高度的准确性。此外,基于GBQ L-01激光雷达设备实测合肥地区全天气溶胶分布情况,使用小波多尺度分析方法分析对应的平行分量距离平方矫正信号、垂直分量距离平方矫正信号和退偏振比全天分布情况。实验结果表明,该方法准确性高,与梯度法、小波协方差法相比具有更高的稳定性与连续性。对特殊时间点进行数据分析,明确主要影响边界层高度的主要因素,并确定各个时间段的大气边界层高度值。

黄河源区汛期降水径流序列多尺度小波分析

基于黄河源区15个地面站点日降水数据、唐乃亥水文站逐日径流数据以及小波分析方法,分析了黄河源区1961—2020年汛期降水和径流的周期规律、变化趋势及相关关系。结果表明,1)黄河源区近60 a汛期降水、径流均存在多时间尺度的变化特征,且不同时间尺度汛期降水、径流丰枯变化趋势均不同;2)汛期降水、径流序列均具有63 a左右、35 a左右特征时间尺度的主周期,两个时间尺度下的平均周期分别为41、25 a左右,汛期降水、汛期径流具有一定的正相关性;3)在63 a特征时间尺度可预测2020年之后未来5~10 a内黄河源区汛期降水、径流整体均呈减小趋势。

内孤立波作用下FPSO载荷数值分析

针对内孤立波对固定海域中工作浮式生产储油卸油装置(floating production storage and offloading,FPSO)造成的危害,运用数值模拟方法分析FPSO受到内孤立波载荷情况。首先,构建与实验水槽尺寸一致的数值水槽,将FPSO沿吃水方向划分为不同分层的数值模型,研究在不同分层模型的内孤立波波形生成情况;然后,分析不同分层模型模拟的FPSO所受到的内孤立波载荷情况;最后,分析了FPSO周围流场情况。研究结果表明:利用五层模型所模拟的内孤立波与eKdV理论解一致性较好;利用五层网格模型和七层网格模型所获得的FPSO内孤立波载荷与实验结果更接近。综合计算结果一致度和计算成本考虑,认为五层网格数值模型更适用之后的载荷成分分解及理论预报模型研究。

实测畸形波的数值重构及机理分析

为研究畸形波的生成机理,本文基于非静压模型,利用时间反转法重构2个现场测量的畸形波、新年波和Yura波,并与实测数据对比验证。通过小波分析和谐波分析方法探究其生成机理,结果表明:畸形波在传播过程中,其小波能谱的能量存在明显的聚焦-焦散变化;新年波中高阶谐波的作用最高占比为47.1%;Yura波中最高占比为30.7%;新年波和Yura波在演化过程中振幅谱存在明显变宽现象,说明新年波和Yura波是在色散聚焦、高阶谐波以及三阶共振的联合作用下形成的。在实际海况下,畸形波生成机制可能并不单一。

基于故障录波数据的变电站故障分析系统研究

基于故障录波数据的变电站故障分析系统是针对电力系统故障处理中的实际需求而设计的一种关键技术手段。本文系统通过对变电站故障录波数据的深入分析和处理,实现了对电力系统故障的快速准确诊断和处理,为保障电力系统的安全稳定运行提供了重要保障,期望能够为相关人员提供参考。

脉动热管温度信号的小波分析及流型识别

脉动热管中的温度波动信号具有较复杂的瞬态波动特征,采用连续小波变换方法可以较好地分析此类信号特征。采用全玻璃脉动热管,在可视化实验基础上,应用小波分析方法,重点研究PHP温度振荡信号及流型识别。结果表明,采集频率、管壁材料以及热通量等会影响温度信号的主频值。当热通量较高(q=2.65~3.18 W/cm^(2))时,1 Hz的采集频率容易导致信号失真,应采用10 Hz及以上的采集频率。玻璃管的热惰性会导致温度信号失真,尤其在高热通量(q=2.65~3.18 W/cm^(2))时不可忽略。总体来看,随着热通量的增加,蒸发温度波动幅度减小、频率增加。当热通量从0.35 W/cm^(2)增加到3.18 W/cm^(2),流体温度信号的主频值从0.02 Hz增加到3.88 Hz。相应地,管内流型由弹状流逐渐向环状流转变,并出现单向大循环流。由管内流体温度信号求得的主频值可推广至铜管或其他金属材料的脉动热管,有助于识别其内部流型及流态变化,更好地理解其传热特性。

轻骨料水泥基多功能吸波材料的制备及有限元分析

为分析轻骨料种类及粒径对吸波材料性能的影响,采用五种从微米级至毫米级粒径的轻骨料制备了轻质水泥基吸波材料,测试其电磁参数和反射损耗(RL),采用有限元分析方法构建了二维截面模型,模拟吸波材料内部电磁场分布情况,并测试了吸波材料的力学性能和导热系数。结果表明,增加轻骨料掺量和增大粒径可改善水泥基材料的阻抗匹配性能,提升平均RL,拓宽有效吸波频宽,吸收峰向高频移动。20 mm厚度时,吸波材料在低频1.2 GHz处最优RL为-29.1 dB,在较高频5.9 GHz处最优RL为-20.9 dB,有效吸波频宽最宽可达14.49 GHz。有限元模拟结果表明,轻骨料可改变电磁波传输方向,增加电磁波损耗途径,相邻骨料之间可产生较强损耗,其次是在骨料内部产生损耗,这为骨料种类、粒径选择与轻质吸波材料设计提供理论基础。增大轻骨料粒径会降低吸波材料的密度、力学强度与导热系数,使其吸波效能更好,保温效果更优。