基于PW-Maankenall和小波分析法的山东黄河段水沙变化

分析黄河水沙特征变化,对中下游农业灌溉、耕地资源管理配置等具有指导意义。文章基于黄河山东段逐年径流量、输沙量数据,运用PW-MaanKendall、Morlet小波分析方法,对1961—2020年间水沙变化规律进行解析。结果表明:近年来黄河山东段径流量、输沙量均呈现显著减少趋势,径流量与输沙量变化周期同步,以2~4a短周期为主,次周期为8~12a。研究结果为河道治理及防洪提供参考。

混合弹性边界下板类结构的动力学分析方法

板结构与其他构件的装配关系可用不同的边界条件进行模拟,然而针对不同边界条件的板结构进行动力学特性分析,目前缺乏统一的数学建模方法。以混合弹性边界条件下加筋、开孔的板类结构的横向振动为例,利用Rayleigh-Ritz法和模态叠加法求解矩形加筋多孔板在简谐激励下的动力学响应问题。采用将开孔板与加强筋沿交界面进行分离,结合改进的傅里叶级数设定开孔板的横向振动位移函数,利用不同刚度弹簧模拟混合弹性边界,推导加筋矩形开多孔板和边界弹簧系统的动能与势能,求解其在简谐激励下的动力学响应。经对比,理论计算结果与有限元(Finite Element Method,FEM)结果吻合良好。此外,用同样的方法分析不同孔尺寸对结构固有频率和响应的影响。研究发现,可通过改变加筋板的开孔形状、尺寸对结构的振动特性进行调整。研究成果可为混合弹性边界板结构动力分析提供一种新的技术途径,可以简化加筋开孔板结构动力分析的步骤。

基于最优Morlet小波和自项窗的混合时频分析方法研究

提出一种基于最优Morlet小波和自项窗的混合时频分析方法。对和机械冲击信号波形相似度较高的Morlet小波进行改进,采用交叉验证法和Shannon熵方法设计了改进Morlet小波参数和小波变换尺度,对信号进行连续小波变换(CWT)以实现滤波消噪;然后,设计了自适应自项窗函数,对Wigner-Ville分布(WVD)交叉项进行移除,消除WVD交叉项的干扰。仿真和实验验证了所提出的方法可以有效地对含噪信号进行滤波消噪、并去除WVD中干扰项的影响,提高时频分析的分辨率和能量聚集性。

基于复Morlet小波谱峭度图包络分析算法的改进

基于复Morlet小波谱峭度图的包络分析方法具有自适应选取带通滤波优化中心频率和带宽的优点.但原算法存在构造的滤波器带宽并非理想的-3dB带宽,且各级滤波器组所覆盖分析频带不一致的问题,其可导致包络提取错误.本文提出了一种优化算法,该算法可在实现确定带通滤波器优化中心频率和带宽的同时,可确保各滤波器组中滤波器的交叠点为-3dB带宽处和各滤波器组覆盖频带的一致性.试验验证了该方法的有效性.

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。

基于小波分析的除尘机清灰系统故障检测方法

脉冲清灰装置是袋式除尘器的重要组成部分,如果脉冲清灰装置存在故障,将严重影响除尘器的除尘效率,进而影响工业生产。为了保障除尘器的除尘效率,通过对脉冲清灰装置进行系统的研究,详细的介绍了一种基于小波分析提取除尘机清灰系统故障特征的方法,该方法将采集的气包压力信号进行小波变换,并提取得到清灰系统不同故障的相关特征量,通过与无故障的特征量进行对比,可实现对脉冲清灰系统中脉冲电磁阀不喷吹故障和漏气故障的精确诊断和定位。

基于Morlet小波分析的潍坊市降水量周期规律分析

降水量时间序列具有概率统计意义上的周期性,识别判定序列的周期性对于降水规律的预测分析、灾害防御预判具有重要意义,近年来,随着水旱灾害防御工作对“预报、预警、预演、预案”要求越来越高,有针对性的降水量周期性研究的重要性更加凸显。为支撑“四预”工作,研究降水时间序列规律,文章以潍坊市年平均降水的系列资料为基础资料,采用Morlet小波对其进行多时间尺度分析,判定在不同时间尺度下,潍坊市年降水量丰、枯变化的过程和特性,分析得出潍坊市年降水量变化的趋势自2020年后将慢慢转入降水量逐年减少的周期中的结论。

基于小波分析的示波器数据通信异常识别方法

针对现有方法的误识率和漏识率较高等问题,提出基于小波分析的示波器数据通信异常识别方法。先采集示波器的通信数据,并完成去噪等预处理,然后利用小波分析技术对通信数据进行变换,提取数据的时频域特征,得到通信数据极大值点的分布情况,最后利用Lipschitz指数法计算出通信异常值,实现数据通信异常识别功能。实验结果表明,设计方法的误识率和漏识率均低于1%,具有良好的应用前景。

改进的低应变反射波法及其对既有桥梁基桩检测的适用性分析

文章阐述了常规低应变反射波法应用于基桩检测的基本理论,针对双柱墩带系梁结构基桩,分析了上部结构对低应变反射波曲线的影响。通过改进传统低应变反射波法的激发和接收方式,总结反射波在既有桥梁基桩的传播规律,对低应变反射波法检测既有桥梁基桩进行了适用性分析。在实际工程中,通过在系梁处激振和拾振,对既有桥梁基桩进行改进的低应变反射波法检测,进行了桩底识别和完整性评价,通过地质资料和钻芯资料对比验证,证实了改进的低应变反射波法对既有桥梁基桩检测的可靠性和准确性,总结了既有桥梁基桩低应变反射波法检测的实践经验,为既有桥梁基桩检测提供了新思路。

复Morlet小波方法遥感反演海浪波长和水深的仿真分析

利用海浪造成的遥感影像波纹状特征,可以基于小波方法反演海浪波长,进而利用海浪波长随水深变浅而变短的特点反演浅海水深.选择复Morlet小波方法,采用理想波面数据和FUNWAVE模式数值模拟的波面数据代替遥感资料进行仿真研究,讨论资料分辨率和子图分割对波长及水深反演的影响.理想波面数据反演波长的结果表明,在波长空间无变化的情况下,子图长度大于波长、子图内均匀分布的资料点数在9个以上时,资料分辨率对海浪波长反演结果基本无影响,可以用波长能量谱解释其原因;在波长空间变化的情况下,子图长度大于2倍波长、每个波长内资料点数在4个以上,可以得到较好的波长反演效果.数值模拟波面数据反演波长对子图长度和资料点数也有类似的要求,水深反演误差在子图尺度太大时略有增大,随资料分辨率降低也略有增大.

基于小波变换的近70年燕山水库径流演变特征分析

气候变化和人类活动的双重影响使得燕山水库入库径流发生了较为明显的变化。为准确揭示燕山水库入库径流演变特征,采用1955—2018年的入库径流资料,综合运用基尼系数和Mann-Kendall(M-K)非参数检验方法分析了径流年内、年际变化特征,并应用Morlet小波变换的多辨分析功能分析了径流序列多尺度周期变化特征。结果表明:①燕山水库入库径流量年内分配极不均匀,其过程线呈单峰型,月径流峰值在20世纪80年代有峰值前移特点;②燕山水库年径流呈下降趋势,年径流突变点大致发生在1963年和1993年;③全年径流变化主周期为15年,春、夏、秋、冬季径流变化主周期分别为14年、12年、11年、3年,同时存在显著的“丰—枯”循环交替变化特征。研究结果可为燕山水库防洪调度和水资源合理利用提供参考。

最优Morlet小波滤波及其在机械故障特征分析中的应用

分析了Morlet小波及其滤波特性,结合小波变换技术和奇异值分解技术,提出了基于最优Morlet小波和奇异值分解的滤波消噪方法,解决了传统小波去噪方法的不足,即如何选取小波基、阈值方法和阈值。依据最优Morlet小波滤波方法,研发了基于小波变换的故障特征分析仪,并应用于轴承故障的特征提取,实验结果表明,该方法具有良好的去噪性能,用于故障特征提取是有效的。

基于时频分析的高频地波雷达目标检测算法

为提高海事监测中高频地波雷达(High Frequency Surface Wave Radar,HFSWR)对运动目标的检测准确率,提出了一种基于频谱细化和小波尺度谱重排时频分析的运动目标检测算法.对HFSWR的接收信号进行频率细化处理以提高后续时频分析的频率分辨率;然后,进行基于Morlet小波的时频分析以提取目标的时频分布特征,为提高时频分布的集中性和抑制交叉项干扰,对小波尺度谱进行重排;根据得到的时频分布特征实现可疑目标区的精确检测.实验结果表明:该算法能有效检测多普勒频率相差很小的运动目标以及海杂波附近的运动目标,可用于对常规目标检测算法无法判定的可疑目标区域进行精细、准确的目标检测与分析.

基于Morlet小波技术的北京平原地面沉降周期性分析

北京市地面沉降自20世纪60年代发现以来一直呈快速发展的趋势。不均匀地面沉降导致建筑物开裂、地基下沉,损害地下管道工程等基础设施,威胁城市安全。为了研究地面沉降发展的特征,分析其演化趋势,本文选取2011—2014年的27景Radarsat-2数据,采用干涉点目标分析技术,获取该时段北京平原区地面沉降时序监测信息;在此基础上,结合Morlet小波分析方法,根据相干点密度差异选取4个典型地面沉降区,分析其地面沉降多尺度演变特征。结果表明:地面沉降速率在空间分布上存在差异性,最大沉降速率为162.70mm/a,年均沉降速率50.08mm/a;地面沉降在时间域具有明显的局部周期性变化特征。在28T(1T表示1个24d的时间段)的时间尺度下,存在着约13.3月的时间周期,不同位置还存在不同的不稳定震荡周期。

基于Mann-Kendall法和小波分析的降水变化特征研究——以重庆市沙坪坝区为例

以重庆市沙坪坝区1959—2008年50年的日降水资料为基础数据,以Mann-Kendall法和小波分析为主要研究方法,分析了沙坪坝区的降水变化特征.结果表明:近50年来沙坪坝区年降水量和汛期降水量成上升趋势,但变化不显著,非汛期降水量有较显著的上升,将有助于解决区域水资源在时间尺度上供需不平衡问题;年内分配的年代际变化分析表明,该地区年内分配极为不均,汛期多年平均降水量为843.9 mm,约占年平均降水量的77%;根据年降水和汛期降水的小波方差图的比较可知,年降水的变化在很大程度上受汛期降水变化的控制.

基于小波和M-K方法的商丘气温时间序列分析

利用1955—2011年商丘气象站地面逐日气象数据,集成Morlet小波分析法、Mann-Kendall分析法、回归分析法、变异系数等方法,分析近57 a商丘气温序列的年、季周期变化特征、突变特征、变化趋势及年际变率特征。结果表明:根据回归分析、5 a滑动平均分析,商丘年平均气温呈增温趋势,年际变化倾向率为0.17℃/10 a;各季节气温变化趋势差异明显,夏季气温呈下降趋势,年际变化倾向率为-0.08℃/10 a,冬春秋季气温呈增加趋势,冬季增温最显著,冬季气温年际变化倾向率为0.35℃/10 a。根据Mann-Kendall分析,年平均气温突变点为1992年,夏季气温不存在明显突变,冬季气温突变点为1986年。根据小波分析,20世纪50—80年代商丘年平均气温存在准17 a周期信号,之后该周期信号消失,80年代和90年代出现准32 a周期信号,在本研究的整个时间序列上存在准5 a和准2 a周期信号,周期信号显示未来几年可能会出现低温年。商丘年平均气温的年际变异系数为0.04,年际变率较小,年际变化较平稳。商丘作为重要的粮食生产基地,集成多种方法的气温变化特征和趋势预测分析,对该区域的农业种植活动具有重要的指导意义。

基于小波分析的高层建筑气动阻尼评估方法

将小波分析应用到结构风工程领域,介绍了一种基于小波分析的高层建筑气动阻尼评估方法,该方法不仅适用于单自由度高层建筑气弹模型的气动阻尼比识别,而且适用于多自由度高层建筑气弹模型的气动阻尼比识别。运用改进的随机减量技术(IRDT)对一多自由度高层建筑气弹模型风洞试验数据进行分析,得到顺、横风向顶部加速度的随机减量特征信号(RDS),然后对该特征信号进行连续的复Morlet小波变换,最后计算得到该高层建筑顺、横风向侧向振动的一阶气动阻尼比,并且总结出其变化规律。

基于小波分析法与滚动式时间序列法的风电场风速短期预测优化算法

为实现风电场风速的超前多步高精度预测,提出一种基于小波分析法与滚动式时间序列法混合建模的优化算法。该优化算法引入小波分析法对风电场实测非平稳风速序列进行分解重构计算,将非平稳性原始风速序列转化为多层较平稳分解风速序列,利用对传统时间序列分析法改进后的滚动式时间序列法对各分解层风速序列建立非平稳时序预测模型,并通过模型方程实现超前多步滚动式预测计算。仿真结果表明:该优化算法实现了风速的高精度短期多步预测,将传统时间序列分析法对应超前1步、3步、5步的预测精度分别提高了54.22%,26.44%和19.38%,其预测的平均相对误差分别为1.14%,3.06%和4.41%;优化算法具有较强的细分与自学习能力。

水文时间序列多时间尺度分析的小波变换法

以长江宜昌站近 10 0年 (1890～ 1987)年平均流量过程为例 ,利用Marr小波和Morlet小波变换对水文序列的多时间尺度演变特性进行了分析。研究结果表明 ,其年际及年代际时间尺度在时间域中分布很不均匀 ,具有明显的局部化特征。小波变换法分析水文水资源系统多时间尺度是优越的。

基于振动模态分析的钢轨中超声导波传播特性数值计算方法

针对钢轨等复杂异型波导结构中超声导波频散特性难于求解的问题,通过振动模态分析提取出钢轨中超声导波传播特性。基于振动特征频率和波动解互相转化的原理,将振动模态分析获得的特征频率解,转换成波动解,进而提取出钢轨的频散特性。同时,还可以由结构振动分析中获得的变形信息,计算出超声导波的波结构。通过对计算出的钢轨中低阶超声导波模态频散特性和波结构分析,选择出适合钢轨无损检测的超声导波模态类型和频率范围,为后续专用超声导波传感器设计和检测实验提供理论支持。