基于Morlet小波的高分辨率信号频谱估计

提出了基于 Morlet小波的一种新的高分辨率信号频谱估计方法 .理论和仿真结果都证明 ,在短数据信号情况下 ,这种谱估计方法其频率分辨率和估计精度都要高于 FF T方法 .文中讨论了基于 Morlet小波的谱估计算法 。

HHT和Morlet小波变换在齿轮故障信息提取中的对比研究

文章描述了基于振动信号的Morlet小波变换和HHT(Hilbert-Huang变换)齿轮故障信息提取方法,并分别用来对四类齿轮进行故障信息提取,得到各状态齿轮振动信号的Morlet小波谱和Hilbert谱。实验研究表明:Morlet小波变换和HHT都可用于齿轮故障信息提取,但Hilbert谱分析比Morlet小波谱分析在时间和频率域都有较高的分辨率,且HHT比Morlet小波变换有更高的计算效率,更适用于故障信号微弱、振动信号数据量大的齿轮故障信息提取。

Morlet小波变换在2020年新疆于田6.4级地震预测中的应用研究

2020年6月26日新疆于田6.4级地震发生在新疆和田至西藏日土6.0级左右年度地震重点危险区内部,中期(年度)预测正确,其中核心依据之一为该地区6级以上地震准周期特征。Morlet小波变换定量计算显示11.7年、5.8年和79.5年为主要周期成分,其中11.7年和5.8年周期通过了90%置信度检验,具有显著性。本文在回顾于田6.4级地震前地震活动准周期特征基础上,进一步讨论了区域范围、计算参数、时间序列长度对周期谱稳定性的影响和小波变换在地震预测中的应用等问题。

Morlet小波在确定局部周期中的应用

本文通过引入改进的Morlet小波变换核函数,得到了等幅值的Morlet小波变换(MMWT)和功率谱(MMPS).理论及实验均表明,MMPS不但能够准确的确定信号的局部周期,而且使相同振幅(强度)的谐波产生了相同大小的MMPS,弥补了MPS的不足.对于MMWT还给出了相应的Morlet小波变换尺度与频率转化公式.

基于奇异值能量谱的Morlet小波尺度优化

针对尺度对Morlet小波变换结果具有决定性影响的问题,提出一种奇异值能量谱方法,实现Morlet小波尺度的优化并提取故障特征。首先采用Shannon熵的方法优化Morlet小波中心频率与带宽参数,针对Shannon熵计算结果中无明确极小值点的情况,通过比较不同参数下的小波变换结果,得到了最优小波参数。然后,根据实际频率与尺度的对应关系,选择有效尺度范围进行连续Morlet小波变换。最后,将每一尺度下的小波系数进行奇异值分解并计算奇异值能量谱,通过选择能量谱峰值来确定最优尺度参数,实现对故障特征的提取。对仿真信号和实际轴承信号的分析表明,此方法克服了以往方法的缺点,在低信噪比时具有良好的故障特征提取效果。

基于Morlet小波变换与SVD的故障特征提取

针对Morlet小波变换结果中的特征提取问题,对连续小波变换得到的小波系数矩阵进行奇异值分解(SVD),分析了所获得的奇异值与Morlet小波变换结果中的特征信号以及噪声的对应关系.基于这种关系,通过选择合适的奇异值进行重构,清晰地提取到Morlet小波分解结果中的有效特征信息;进一步计算得到频率-能量谱,根据峰值位置能够提取冲击特征.将该方法应用于轴承振动信号的故障特征提取,并与其他方法进行了比较.结果表明,文中方法所获得的故障波形非常清晰,在低信噪比时具有较好的故障特征提取效果.

基于改进的Morlet小波变换在伊犁盆地南缘层序地层划分中的应用

阐明了小波变换的基本原理及其包含的砂/泥比、砂泥岩互层频率等地质信息,处理手段选择适用性较好的Morlet小波。由于传统的Morlet小波不满足小波的容许条件,引入带宽参数对其进行了改进,用频率参数替换尺度参数,从而获得更高的分辨率,使其能够更加明确地表达出所包含的地球物理意义。利用改进后的Morlet小波基函数,对测井信号进行多频段分解,将一维信号转换为二维深度-频率信息,并进行逆变换恢复为深度-尺度信息。以新疆伊犁盆地南缘苏阿苏地区A4560钻孔为例,选择测井数据中最能体现泥质含量变化的自然伽马测井信号,进行连续小波分析和复小波连续变换,联合应用振幅谱和相位谱进行层序划分,获得了旋回叠加模式、层序界面。与地质资料反复对比确认后,确定了适用于该钻孔的划分标准,推广应用到该地区其他钻孔,经统计与人为划分的结果基本一致。基于改进的Morlet小波分析,能够在排除干扰因素的情况下,有效地利用自然伽马测井曲线准确地识别层序界面,为层序地层划分提供了借鉴。

负荷随机扰动下的电力系统小波模态参数识别

采用小波变换方法从负荷随机扰动下的响应轨线中估算电力系统机电振荡模态。首先推导出随机激励下响应轨线的小波功率谱与系统右特征向量之间的关系,获得从响应轨线估算电力系统模态参数的小波方法,然后针对振荡频率接近的模式,提出采用小波相干系数的方法来区分其模态信息。以平稳激励下的4机2区域系统为例,仿真验证了小波方法识别随机激励下系统模态参数的有效性,与傅里叶方法相比,对于能量较弱的模式小波方法具有较好的模态辨识效果。

浙江省夏秋季降水量时空分布特征及趋势演变规律

夏、秋季是浙江省旱涝灾害最为频发的时段,研究夏、秋季降水量的时空分布特征和趋势演变规律,对防旱抗涝、防灾减灾有着重要的指导意义。根据1971-2009年浙江省65个台站6-11月的逐月降水量资料,利用趋势分析、等值线分布和EOF分解等方法研究浙江省近39a夏、秋季降水量的时空分布特征,再运用Morlet连续小波变化及功率谱检验等方法分析降水量的周期性演变规律。结果表明:近39a来,浙江省夏、秋季降水量总体呈现缓慢上升趋势,约每10a增加10.92mm。在空间上呈现东南沿海地区偏多,其它地区相对偏少的"东-西"向分布特征,在时间上存在不同时间尺度的周期振荡,以6～10a周期的振荡较为明显,并且8.7a周期振荡最显著,功率谱通过了95%的置信度检验。

新疆年降水量的时空变化特征

根据新疆1961—2005年88个气象站点的年降水量资料,采用气候趋势系数、Kendall-τ检验、REOF/RPCA、Morlet小波分析以及交叉谱分析等方法,分析了新疆年降水量的变化趋势,并对年降水量场进行客观分区。新疆年降水量场可划分为6个子区域:北疆西部及北疆沿天山型、中天山及吐鲁番盆地型、南疆西部型、北疆北部及东天山型、塔里木盆地型、南疆东南部型。在此基础上,研究了新疆年降水量变化的区域特征和年代际、年际变化的多时间尺度的周期特征,并分析了各子气候区平均年降水量变化之间的相关关系。结果表明,新疆大部分区域最干旱时段在1960—1970年代。1980年代以来,除沙漠盆地外,新疆年降水不同程度地呈现出显著增加趋势。新疆各子气候区平均年降水量的年代际或年际周期变化并非均相同,而且具有显著的6年准耦合振荡。北疆西部沿天山与中天山在多个频域段上具有显著的耦合振荡,其次是与北疆北部及东天山也具有较好的耦合振荡,与南疆西部具有显著的5,6年的反位相耦合振荡,与塔里木盆地仅在6年周期中具有显著的反位相耦合关系。除6年的耦合振荡外,新疆年降水量自然气候分区的异常变化大多从北向南,从西向东依次出现。

地震信号可变分辨率匹配追踪频谱成像方法

基于传统的Morlet时频原子库的匹配追踪时频表征方法存在时频分辨率不可调的缺点,解决实际问题的能力受到限制。通过引入分辨率调节参数,使Morlet小波的时频分辨率灵活可控,在此基础上提出了可变分辨率的匹配追踪时频表征方法,实现时间分辨率和频率分辨率分别可调的目的。在薄层频谱成像中,利用可变分辨率匹配追踪时频表征方法来提高匹配追踪时频分布的时间分辨率,可以有效避免复杂地质背景的干扰,实现薄储层的清晰成像。

综合传动装置齿轮故障诊断研究

介绍了基于Morlet组合小波的频谱细化与解调方法的基本原理。将两种方法相结合,先进行细化分析观察频谱细微结构,再进行解调分析提取故障特征频率。实践表明,该方法能够有效地诊断出综合传动装置齿轮调制性故障。

非平稳地震动过程模拟方法(Ⅱ)

在总结回顾具有同一统计特征非平稳地震动过程模拟的研究基础上,提出了一个模拟产生与某个给定地震动记录具有同一统计特征时变功率谱的非平稳地震动过程的方法.方法具有如下一些特点:模拟产生的样本过程在幅值上和频率上均是非平稳的,幅值和频率的非平稳性均取决于目标时变功率谱;任意一个样本过程的时变功率谱未必符合目标谱,但在统计意义上却严格符合目标谱.最后,论文以Landers地震的一个加速度记录为例对方法进行了验证.

滨海滩涂地区降水变化的多尺度周期特征分析与趋势预测

利用1953—2011年共59a的长序列降水资料，采用Morlet小波和MexicanHat小波变换，分析滨海滩涂地区东台市年降水量及各季节降水量的多尺度周期振荡特征和演变趋势。两种小波分析的综合比较表明，Morlet小波在揭示滨海降水序列周期细节特征和提升主周期特征的显著性水平方面更具优势。研究结果表明，滨海滩涂地区降水量变化以年代际尺度为主周期，其中夏季降水与年降水周期均具24a、16a和9a的第一、二、三主周期，春、秋和冬季降水主周期则分别为16a、23a和17a；研究区降水量在年代际尺度上的周期特征与江淮地区降水量的整体特征一致，但是滨海地区地理位置的特殊性使其降水量在年际尺度上的周期振荡显著水平较低；根据研究区降水量在年代际尺度主周期上的振荡特征，预测研究区未来8—12a的年降水和夏季降水，未来8a的春、冬季降水，未来11～12a的秋季降水均可能呈整体偏少趋势。研究结果可拓展小波分析的适用机制理论研究领域，对滩涂围垦和气候变化背景下的滨海地区气候变化研究以及农业稳定发展提供理论依据。

频谱细化方法在干式真空泵故障诊断中的应用

基于小波变换的频谱细化方法可提取信号所需频率成分的特征。通过合理选择小波参数,利用多个单Morlet小波组成的组合小波可构成具有零相移、平顶通带及快速衰减过渡带特性的带通滤波器,再采用频谱细化方法对干式真空泵轴承的振动信号作频谱分析,提取出故障特征频率,并将该方法与功率谱分析做了对比。结果表明,基于小波变换的频谱细化方法比功率谱分析法有较高的频率分辨率,可更有效地应用于故障诊断,且实现过程也比较简单。

浙江省日照时数时空分布特征

为了了解浙江省日照的时空分布特征,更好地为农业生产服务。根据1971—2009年浙江省65个台站逐月日照资料,利用Morlet连续小波变化、功率谱检验及Mann-Kendall检验,研究了浙江省日照时数的时间变化趋势、周期演变规律和突变转折点;并通过等值线分布和EOF分解等方法,分析了浙江省近39年的日照时数的空间分布特征。结果表明:浙江省日照时数存在不同尺度的周期分量,6～9年的周期振荡较强烈,其中8.7年周期通过了功率谱95%的置信度检验;Mann-Kendall检验表明浙江省日照在全时域表现为一致的减少趋势,并且在70年代中后期存在突变;浙江省日照时数空间分布上呈现自东北向西南减少的趋势,EOF分析得出全省日照距平表现为整体一致的减少趋势。

高精度地震时频谱分解方法及应用

由于受测不准准则的制约,应用小波变换、广义S变换等线性算法无法同时获得高时间分辨率和高频率分辨率,而应用匹配追踪算法可克服窗函数的限制,能在时间域和频率域同时精细表征信号特征。本文在阐述地震信号匹配追踪时频谱分解的算法原理基础上,通过对标准Morlet小波进行合理改造,完备了时频原子库,有利于提高地震信号匹配分解的精度;依据Morlet小波的时宽对地震道进行开时窗,可在多个时窗内同时动态扫描匹配小波原子,可以适当提高计算效率。模型试验与实际数据分析表明,基于改进Morlet小波的地震信号匹配追踪算法更精确更高效,且具备一定的抗噪能力,适合定量分析地震资料的频谱变化特征,有助于研究储层及油气的分布范围。

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.

基于小波变换的干涉信号包络提取方法研究

为了实现对宽谱光源自相干函数的测量,必须对宽谱光源干涉信号的包络进行提取。因此,宽谱光源干涉信号包络的提取就成为了测量光源自相干函数的关键因素。针对现有的包络解调方法的不足,建立了基于复Morlet小波的干涉信号包络提取方法。该方法采用复Morlet小波作为母小波,通过选择适合尺度参数和位置参数,可以有效地提取干涉信号的包络并具有良好的抗噪能力;利用计算机Matlab仿真证明了该方法的有效性;最后利用该方法对韩国Fiber Pro公司的白光干涉仪干涉输出信号进行包络提取,动态范围达到-60dB。

直接序列扩频信号的检测方法研究与仿真

直接序列扩频信号(DSSS)具有很强的抗干扰能力、很低的被截获概率和良好的码分多址能力,在个人通信网、无线局域网、第三代移动通信、卫星通信以及军事战术通信等领域得到了广泛应用,因此对它的研究是宽带微弱信号检测与估计以及通信对抗领域的一个重要研究课题。本文针对直扩信号,以双相移相键控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)为例,运用小波变换和循环谱相关方法相结合,在非合作情况下,从干扰的角度出发,给出了BPSK信号的参数检测方法和Matlab的仿真结果,为直扩信号的检测探讨了一种更有效的方法。