局域波分析理论及工程应用 [Theory And Application Of Local Wave Analysis Method] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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盖强 著

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• 局域波分析
• 信号处理
• 数值分析
• 工程应用
• 数学物理
• 振动分析
• 模式识别
• 数据分析
• 时频分析
• 波形分析

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118104851

版次：1

商品编码：11827653

包装：精装

外文名称：Theory And Application Of Local Wave Analysis Method

开本：16开

出版时间：2015-10-01

用纸：胶版纸

页数：192

字数：222000

正文语种：

内容简介

　　局域波分析是一种新的时频分析方法，是近年来非平稳信号处理领域的一次重大创新。《局域波分析理论及工程应用》是作者在该领域研究成果的一次提炼及汇总。全书共6章，内容涉及局域波分析理论、局域波分解方法、局域波多分辨率分析、局域波分析特性以及局域波时频分析软件实现及工程应用。《局域波分析理论及工程应用》的一个显著特点是理论与工程实际紧密相接结合。
　　《局域波分析理论及工程应用》可作为信号处理方向的研究生教材，也可作为从事信号处理及相关方向研究和设计的教学、科研人员的参考书。

目录

第1章 绪论
1．1 傅里叶方法及其局限性
1．2 传统时频分析
1．2．1 短时傅里叶分析
1．2．2 Gabol分析
1．2．3 小波分析
1．3 局域波分析概述
1．3．1 局域波分析基本思想
1．3．2 局域波分析的应用
1．4 本章小结
参考文献

第2章 局域波分析方法
2．1 局域波分析基本概念
2．1．1 瞬时频率
2．1．2 基本内蕴模式函数分量
2．1．3 时间特征尺度
2．2 局域波分析的基本原理研究
2．2．1 局域波分解
2．2．2 希尔伯特变换
2．2．3 希尔伯特时频谱和边界谱
2．3 几种局域波分解方法
2．3．1 基于经验模式分解（EMD）的局域波分解方法
2．3．2 基于自适应时变滤波分解法（ATVFD）的局域波
分析方法
2．3．3 基于极值域模式分解法（EMMD）的局域波分析方法
2．3．4 三种局域波分解方法的比较
2．4 局域波分解边界效应
2．4．1 边界效应产生原因分析
2．4．2 几种边界效应消除方法
2．4．3 几种边界效应消除方法比较
2．5 本章小结
参考文献

第3章 局域波时频谱的频率多分辨率分析
3．1 傅里叶变换的时域分辨特性
3．2 短时傅里叶变换的时频分辨特性
3．3 小波变换的时频分辨特性
3．4 维格纳分布的时频分辨特性
3．5 局域波时频谱频率分辨特性
3．6 本章小结
参考文献

第4章 局域波分析特性
4．1 局域波分解能力分析
4．1．1 采样频率对局域波分解能力的影响
4．1．2 频率差、能量差与局域波分解能力的关系
4．1．3 正（余）弦调幅信号的局域波分析
4．2 局域波基本模式分量的希尔伯特变换分析
4．3 局域波分解的伪分量判断
4．3．1 局域波过分解原因分析
4．3．2 伪分量鉴别方法
4．4 局域波分解完备与正交性
4．4．1 局域波分解完备性分析
4．4．2 局域波分解正交性分析
4．5 局域波分解方法的性质
4．6 本章小结
参考文献

第5章 多维局域波分析方法研究
5．1 二维局域波分析研究
5．1．1 二维基本内蕴模式函数分量的递推形式
5．1．2 二维局域波分解算法的实现
5．1．3 二维局域波时频谱图
5．2 三维局域波分解算法
5．2．1 基于参数化的三维网格模型局域波分解
5．2．2 基于高度的三维网格模型局域波分解
5．2．3 基于基曲面的三维网格模型局域波分解
5．3 本章小结
参考文献

第6章 局域波分析应用研究
6．1 局域波在舰用柴油机磨损故障中的应用
6．1．1 舰用柴油机磨损故障的诊断方法研究
6．1．2 舰用柴油机汽缸爆发信号分析
6．2 多维局域波分析应用
6．2．1 局域波分析在二维图像降噪中的应用
6．2．2 局域波在三维网格中的应用
6．3 本章小结
参考文献

附录 局域波分析软件包简介

精彩书摘

　　《局域波分析理论及工程应用》：
　　2.2.1局域波分解
　　为了使用瞬时频率的概念，必须把一个信号数据序列分解成基本内蕴模式函数分量。局域波分解的结果是，对于一个复杂的信号（或数据），在一个时刻会有多于一个的瞬时频率。下面介绍局域波分解原理的筛选算法。
　　不同于先前的大多数方法，局域波方法是基于对信号的直接观察得来的。分解所用的基是基于数据本身的，也是从数据中得来的。这种方法的关键是在信号的时间幅度特性上识别它的振荡模式，然后以此为依据分解数据。正如Drazin所说的，数据分析的第一步就是用眼观察数据，通过这些观察，可以从两方面直接地识别出信号的不同特性：
　　（1）通过连续交替的局部最大值与最小值之间的时间间隔。
　　（2）通过连续的过零点之间的时间间隔。
　　这些交错的极值点与过零点给出了复杂的信号数据序列：一个波动骑在另一个波动之上，而它们又可能骑在其他的波动之上。这些起伏波动中的每一个分量都定义了数据的一个特定尺度特征。可用连续极值点之间的时间间隔作为一个局部振荡模式的时间尺度，因为它不但给出了局部振荡模式的更好解析度，而且可用于单一符号的信号数据，不管该信号数据是正值或是负值，或没有过零点。
　　……

前言/序言

《微观尺度下的物理现象与宏观工程的关联：一种新兴的分析视角》 本书旨在探索一种全新的视角，以理解和解决我们在工程实践中遇到的复杂问题。在传统的工程分析方法中，我们常常将宏观现象与微观机理割裂开来，各自采用不同的工具和理论进行研究。然而，越来越多的前沿研究表明，微观尺度的物理行为，无论是材料内部的晶格振动，还是介质中的弹性波传播，亦或是流体中的湍流涡结构，都对宏观工程系统的性能、稳定性和可靠性产生着至关重要的影响。本书便致力于填补这一认识上的鸿沟，深入剖析微观物理过程如何直接映射到宏观工程表现，并提供一套系统性的分析框架，以指导工程师们更精准地理解和操控工程系统。 第一章：从原子振动到材料特性——微观世界的宏观印记 本章将从最基本的物理层面——原子和分子的振动——出发，探讨其如何构成材料的宏观弹性、热学及电学特性。我们将回顾晶格动力学理论，介绍声子（phonon）的概念，并阐述晶格振动对材料的杨氏模量、泊松比、热导率等关键参数的影响。在此基础上，我们将深入分析不同材料结构（如晶体、非晶体、聚合物）的微观振动模式如何导致其宏观性能的差异。例如，为何某些合金在高温下依然保持优异的力学强度，而另一些材料则容易发生塑性变形。我们将通过分析材料内部原子键的特性、排列方式以及它们之间的相互作用，来解释这些宏观现象。 具体而言，我们将探讨： 晶格振动的本征模式： 介绍横波和纵波在晶格中的传播，以及它们与宏观声速的联系。 声子谱与材料响应： 探讨不同声子模式的能量分布，以及它们如何影响材料的比热容和热膨胀系数。 缺陷对晶格振动的影响： 分析点缺陷、位错、晶界等微观缺陷如何散射声子，从而降低材料的热导率和影响其力学性能。 量子效应的宏观体现： 简要介绍在低温下，量子效应如何影响材料的导电性和磁性。 我们将通过一系列具体的材料实例，如金属、陶瓷、半导体和聚合物，来展示微观原子振动如何塑造其宏观的工程应用价值。例如，在高温合金的设计中，理解晶格缺陷如何影响声子散射，对于提高材料的高温强度和抗蠕变性能至关重要。在半导体器件的设计中，微观电子-声子耦合是决定器件性能和功耗的关键因素。 第二章：波在介质中的传播与能量耗散——从地震波到超声检测 本章将聚焦于波在连续介质中的传播行为，并探讨能量如何在传播过程中发生耗散。我们将从经典的波动方程出发，分析不同类型波（如P波、S波、表面波）的传播特性、速度及其在不同介质中的变化规律。在此基础上，我们将深入研究波传播过程中的关键物理现象，包括反射、折射、衍射以及最重要——衰减。 我们将详细分析引起波衰减的内在机制，例如： 粘滞耗散： 讨论流体介质的粘度如何将弹性势能转化为热能，导致波的衰减。 摩擦耗散： 分析固体材料内部微观滑动、颗粒间的摩擦以及界面之间的相互作用如何引起能量损耗。 共振效应： 探讨介质结构与波的频率匹配时发生的共振现象，以及其对能量传输的影响。 散射效应： 分析介质中的非均匀性、颗粒、孔隙等对波的散射作用，以及由此造成的能量损失和波形畸变。 我们将以地震波的传播为例，阐述如何通过分析地震波的到达时间、振幅变化和频率特征，来推断地下地质结构的复杂性，并为地震预测和灾害评估提供依据。同时，我们将介绍超声波检测技术在材料无损评价中的应用，例如通过检测超声波的衰减程度和回波特征，来识别材料内部的缺陷、裂纹和夹杂物。 本章还将涵盖： 相速度与群速度： 区分两种速度的概念，并探讨它们在解释复杂波现象中的作用。 频散（Dispersion）： 阐述波速随频率变化的现象，以及其在信号传播和信息传递中的重要性。 非线性效应： 简要介绍在强波场作用下，介质的非线性响应如何改变波的传播特性。 通过理解波在介质中的传播与能量耗散机制，我们可以更好地设计和优化声学器件、地震勘探设备、医学成像设备等。例如，在设计高效的声学吸声材料时，我们需要深入研究材料内部微观结构如何增强声波的散射和摩擦耗散。 第三章：流体中的湍流与混沌——微观涡结构的宏观影响 本章将转向流体动力学领域，重点关注湍流现象及其与工程应用之间的深层联系。我们将从流体的基本守恒定律出发，介绍纳维-斯托克斯方程，并探讨其在描述流体运动中的核心地位。然而，由于湍流的复杂性和混沌特性，直接求解纳维-斯托克斯方程在许多情况下是极其困难的。因此，本章将侧重于理解湍流的统计学特性和微观涡结构，以及它们如何影响宏观的流动行为。 我们将深入剖析湍流的几个关键方面： 湍流的统计学描述： 介绍平均流、脉动流、雷诺应力等概念，以及如何通过统计方法来描述湍流的宏观影响，例如阻力、传热和混合效率。 涡的尺度级联： 阐述湍流能量如何在不同尺度的涡结构之间进行传递，从大尺度涡到小尺度涡，直至能量耗散进入粘滞尺度。 微观涡结构与宏观输运： 探讨微观涡结构（如涡丝、涡核）在促进动量、能量和物质混合中的作用。例如，在燃烧过程中，湍流涡结构如何加速燃料和氧化剂的混合，从而提高燃烧效率。 边界层湍流： 分析物体表面边界层内的湍流现象，以及其对气动阻力、传热和声学噪声的影响。 湍流建模的挑战与进展： 简要介绍现有的湍流模型，如RANS、LES等，并讨论它们在模拟复杂流动中的优缺点。 我们将以飞机机翼表面的气流为例，说明湍流边界层如何产生巨大的阻力，而改变其微观结构（例如通过表面纹理设计）则有可能显著降低阻力，提高燃油效率。我们还将探讨湍流在管道流动中的应用，如如何通过优化管道内壁的粗糙度来控制湍流强度，从而影响输送效率和能耗。 本章还将涉及： 自组织现象： 讨论在某些流体系统中，微观扰动如何自发地组织成具有宏观规律的结构。 混沌理论在流体中的应用： 探讨混沌系统对初始条件的高度敏感性，以及其在解释某些流体现象（如天气模式）中的意义。 通过理解湍流的微观机制，我们可以更有效地设计高效的流体机械（如涡轮机、泵），优化传热设备，控制污染物的扩散，以及提高交通工具的空气动力学性能。 第四章：工程实践中的微观-宏观耦合分析 本章将整合前几章的理论知识，重点探讨如何在实际工程问题中应用微观尺度的分析方法。我们将提供一套系统性的分析框架，指导工程师如何识别和量化微观物理过程对宏观工程性能的影响，并提出相应的解决方案。 我们将讨论以下关键点： 识别关键微观机制： 在一个具体的工程问题中，如何准确地判断哪些微观尺度的物理现象是决定宏观性能的关键。例如，在考虑桥梁结构的疲劳寿命时，需要分析材料内部微裂纹的萌生和扩展机制。 多尺度建模与仿真： 介绍如何结合不同尺度的计算方法，例如将微观的分子动力学模拟与宏观的有限元分析相结合，以实现对复杂工程系统的全面仿真。 实验验证与数据融合： 强调微观尺度理论分析的实验验证的重要性，包括介绍各种先进的实验技术，以及如何将实验数据与理论模型进行融合，以提高预测精度。 材料设计与性能优化： 探讨如何基于对微观机制的深入理解，设计具有特定宏观性能的新型材料，或者优化现有材料的微观结构，以达到性能提升的目的。例如，通过控制合金的晶粒尺寸和第二相粒子的分布，来改善其强度和韧性。 失效机理分析与寿命预测： 阐述如何通过分析微观尺度的失效机理，例如应力腐蚀开裂、疲劳断裂、磨损机制等，来预测工程结构的寿命，并提出有效的预防措施。 案例研究： 本章将穿插多个具体的工程案例，例如： 高强度钢的开发： 分析微观晶体结构和第二相粒子对钢材强度的贡献。 复合材料的界面行为： 探讨纤维与基体之间微观界面的粘结性能如何影响复合材料的整体力学性能。 半导体器件的可靠性： 分析电迁移、热应力等微观机制如何导致器件失效。 燃烧器的火焰稳定性： 解释湍流涡结构和化学反应之间的耦合如何影响火焰的稳定性和燃烧效率。 本书的最终目标是赋予工程师一种全新的思维方式，使他们能够超越传统的工程范式，深入到物理现象的本质，从而在复杂多变的工程挑战面前，找到更具创新性和有效性的解决方案。我们相信，对微观世界与宏观工程之间深刻联系的理解，将是未来工程技术发展的重要驱动力。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的第一印象是它对前沿研究成果的快速响应和整合能力。在当今科学技术飞速发展的时代，掌握最新的理论工具，并将其应用于解决实际工程难题，显得尤为迫切。《局域波分析理论及工程应用》这本书，正如其名，似乎正是扮演着这样一个桥梁的角色。我尤其感兴趣的是它如何将抽象的“局域波分析”理论，转化成切实可行的工程应用。这不仅仅是理论的罗列，更需要对不同工程领域——比如声学、电磁学、力学乃至生物医学信号分析——中的具体问题进行细致的解构，并提出针对性的解决方案。想象一下，在医疗诊断领域，如何通过分析局部组织产生的微弱生物电信号，来早期发现病变？或者在航空航天领域，如何通过监测飞行器表面局部的应力波，来预警结构性损伤？这本书如果能够提供这方面的思路和方法，哪怕只是引导性的，也足以让我感到振奋。我期待它能涵盖从理论基础的构建，到算法的实现，再到实际案例的验证，形成一个完整的知识链条，让读者不仅知其然，更知其所以然，并能触类旁通，将所学应用于自己感兴趣或正在研究的领域。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我一种沉静而专业的感觉，暗示着其内容的深度和学术性。《局域波分析理论及工程应用》这个标题，勾起了我对信号分析领域一种更精细化方法的探索欲望。在我个人的工程实践中，常常会遇到一些信号，它们的全局特征并不明显，但却在某些局部区域蕴藏着重要的信息，例如传感器数据中的短暂异常脉冲，或者系统运行过程中发生的瞬时扰动。如何从海量、噪声干扰严重的信号中，精确地捕捉并分析这些“瞬时”、“局部”的波信号，是我一直思考的问题。这本书如果能够为我提供一套系统的理论框架和实用工具，来解决这类问题，那我将感到无比欣喜。我尤其关注它在“工程应用”这一部分，期待它能提供跨学科的应用案例，例如在工业故障诊断中，通过分析设备振动信号的局部异常来预测潜在的故障；或者在通信系统中，如何利用局域波特征来增强信号的鲁棒性。希望这本书能够打开我的思路，为我提供解决实际工程难题的创新方法。

评分☆☆☆☆☆

初次捧读这本《局域波分析理论及工程应用》，我怀揣着对理论深度和实践价值的双重期待。这本书的名字本身就透露出一种严谨而前沿的气息，尤其“局域波分析”这个概念，在我看来，它触及了信号处理和物理现象分析的核心，暗示着一种对局部细节的精细洞察能力，这在很多复杂工程问题中至关重要。我期待它能为我提供一套系统性的分析框架，能够剥离掉信号中的噪声和全局干扰，专注于那些真正具有指示意义的局部特征。例如，在地震波的传播分析中，传统的全局模型往往难以捕捉到地质构造的不连续性和局部异常引起的复杂波形变化，而“局域波分析”如果能提供更精细的工具，必将大大提升预测的准确性。同样，在材料科学领域，材料内部微观结构的缺陷如何影响宏观力学性能，也常常表现为局部的波传播异常，这本书若能深入浅出地阐释这些原理，并给出相应的工程化解决方案，对我而言将是无价之宝。我设想书中可能会详细介绍几种经典的局域波分析算法，比如小波变换的变种，或者专门针对某些特定场景设计的局部谱分析技术，并辅以大量的案例分析，让我能够将理论知识与实际操作紧密结合。

评分☆☆☆☆☆

从内容上看，我希望《局域波分析理论及工程应用》能够为我提供一种全新的视角来审视那些我熟悉的工程问题。很多时候，我们习惯于用宏观的、全局的眼光去理解和解决问题，但现实世界的复杂性往往就隐藏在那些被忽略的局部细节之中。这本书记载的“局域波分析”，听起来就像是一种“放大镜”和“显微镜”的结合，能够让我们深入到现象的“肌理”之中。我好奇这本书会从哪些学科的角度切入？是侧重于数学模型的严谨推导，还是偏向于工程算法的实现技巧？又或者，它会巧妙地融合两者，通过扎实的数学基础来支撑实用的算法开发？我希望书中能够提供不同类型局域波的分类和辨析，以及它们在不同介质中的传播特性。如果能再加入一些关于如何利用机器学习或人工智能技术来辅助局域波分析的讨论，那将更加契合当下的技术发展趋势。我期望这本书能够像一本“武功秘籍”，传授我一套能够“化繁为简，洞察秋毫”的分析利器，让我能够更有效地应对那些看似棘手却蕴藏着关键信息的工程挑战。

评分☆☆☆☆☆

初次翻阅《局域波分析理论及工程应用》，脑海中立刻浮现出在一些复杂的工程场景下，如何精准定位和理解局部异常的困扰。在很多工程项目中，我们常常会被整体趋势所迷惑，而忽略了那些隐藏在细节中的关键信息。这本书的名字“局域波分析”，正是一种对这种“局部”洞察的强调。我非常期待它能为我打开一扇新的窗户，让我能够以一种更加细腻和深入的方式来理解物理现象。我设想这本书会从多个维度去阐述“局域波”的概念，可能包括其数学本质、传播机制、以及在不同物理场中的表现形式。更重要的是，我希望它能详细介绍如何将这些理论应用于具体的工程问题。例如，在城市轨道交通的结构健康监测中，如何通过分析局部应力波的变化来预警结构损伤？或者在环境监测领域，如何通过分析局部大气波动的异常来预测极端天气事件？如果这本书能够提供一套行之有效的分析流程和相应的技术工具，并将理论与实践紧密结合，那么它将成为我宝贵的学习资源。