Proposed network structures and combined adaptive algorithms for electrocardiogram signal denoising

An electrocardiogram (ECG) signal is a record of the electrical activities of heart muscle and is used clinically to diagnose heart diseases. An ECG signal should be presented as clear as possible to support accurate decisions made by doctors. This article proposes different combinations of combined adaptive algorithms to derive different noise-cancelling structures to remove (denoise) different kinds of noise from ECG signals. The algorithms are applied to the following types of noise: power line interference, baseline wander, electrode motion artifact, and muscle artifacts. Moreover, the results of the suggested models and algorithms are compared with those of conventional denoising tools such as the discrete wavelet transform, an adaptive filter, and a multilayer neural network (NN) to ensure the superiority of the proposed combined structures and algorithms. Furthermore, the hybrid concept is based on dual, triple, and quadruple combinations of well-known algorithms that derive adaptive filters, such as the least mean squares, normalized least mean squares and recursive least squares algorithms. The combinations are formulated based on partial update, variable step-size (VSS), and second iterative VSS algorithms, which are considered in different combinations. In addition, biased NN and unbiased linear neural network (ULNN) structures are considered. The performance of the different structures and related algorithms are evaluated by measuring the post-signal-to-noise ratio, mean square error, and percentage root mean square difference.     

基于小波分析的谐波在线监测系统

针对传统谐波在线监测系统存的结果不准确，无法描述谐波动态变化特点，设计了基于小波分析的谐波在线监测系统。首先设计了谐波在线监测系统的硬件模块，然后谐波在线监测系统的软件模块，依据小波变换分析谐波信号特征，得到的谐波变化率，从而谐波在线监测系统的监测结果，最后采用具体实验进行了谐波在线监测系统性能的仿真实验，由实验结果可知，该系统的谐波监测精度高，可以有效检测各种谐波分量，保证电力系统稳定运行。     

频带能量与样本熵在注意力脑电信号中的对比研究

脑电波是一种复杂的生物电信号,可反应出大脑内部的活动及注意力等精神状态。基于此,论文设计了注意力相关的脑电实验,并完成了受试者脑电数据的采集,对所采集的脑电数据分别从以下两种角度进行研究:从时频分析的角度,采用db4小波基对原始脑电信号进行7层小波包分解,提取了β波/θ波能量占比作为特征量;从非线性动力学的角度,提取脑电信号的样本熵作为特征,并分别对各受试者进行注意力的分级研究。通过对比分析,结果表明两者都能从一定程度上表征注意力水平的状况,但样本熵对于多级注意力的区分度更好。     

1958～2017年右江出口径流量演变特征分析

为了分析右江1958~2017年出口径流量演变特征，选用线性趋势法、累积平距法、Morlet小波分析法、Mann-Kendall突变检验法等多种方法，从全年、汛期、枯水期三种情况分析了右江出口径流量的变化趋势性、周期性、突变性等特点，并探讨了不同情况演变特征差异的原因、水利枢纽建设的影响、近期变化的趋势。结果表明，年均径流量和汛期平均径流量序列整体呈下降趋势，枯水期平均流量序列整体呈上升趋势；年均径流量和汛期平均径流量序列第一主周期均为37年，枯水期平均径流量序列第一主周期为10年；由于金鸡滩水利枢纽施工建设，年均径流量序列在2004~2007年持续突变，汛期平均径流量序列在2007年发生突变，枯水期平均径流量未发生突变；三种情况演变特征存在差异性主要原因是人类对径流量的利用主要在枯水期；近期年均径流量将继续处于偏多状态，汛期平均径流量将由偏少状态转为偏多状态，枯水期平均径流量将持续保持偏少状态。     

梧桐河流域上游径流时序变化特性及趋势

为掌握梧桐河流域上游径流时序变化特性以指导流域水资源开发利用,基于梧桐河上游宝泉岭水文站1951～2013年天然径流序列,采用累积距平法、非参数检验Mann-Kendall法和Morlet小波分析法研究了年、季节径流量的趋势特征、突变特征及周期特征,探讨了引起天然径流量发生变化的主要原因。结果表明,梧桐河流域春、冬两季径流量分别以0.005×10~8、0.004×10~8 m~3/10a平均速率呈增加变化,夏、秋两季径流量分别以0.144×10~8、0.243×108 m~3/10a平均速率呈减少变化,仅秋季径流量减少趋势显著,在季节径流量综合作用下,年径流量以-0.379×10~8 m~3/10a平均速率呈不显著减少变化;年及季节径流量丰枯转变频繁,突变多发生于1960年代中期以前;年及四季径流量存在显著周期特征,第1主周期依次为12、14、12、11、11年;降水减少引起流域径流量减少,使得两者呈基本一致的时序变化特性。研究成果可为流域水资源开发利用及规划管理提供依据。     

基于Copula函数的郑州市夏季双重城市热岛及其影响因素关系分析

城市热环境变化影响城市小区域气候，探究影响因子与其作用机制，可有效减缓城市热岛现象。利用郑州市1960～2017年长序列数据，从相对热岛（RHI）和绝对热岛（AHI）两个层面探究驱动因子降雨（R）、蒸发（E）、建成区面积(B_BUA)、城镇化率(U_UR)的影响关系，利用交叉小波和小波相干探究热岛与降雨的雨热关系，采用Copula函数计算影响因子在不同取值条件下与热岛的遭遇概率。结果表明，相对热岛-相对降雨在短中周期、绝对热岛-降雨在短周期上均呈负相关关系，雨热关系不同步，且绝对热岛-降雨的关系最为显著；影响因子B_BUA、U_UR取值越大，R取值越小，则与RHI、AHI的遭遇概率越大；不同影响因子在不同评价层面，敏感性强弱不同，E在不同层面的反馈机制也不同，可见选取合适评价分析层面，有利于准确量化影响程度。     

基于间接示功图测量的电潜柱塞泵故障诊断研究与应用

在分析电潜柱塞泵工作原理的基础上,结合柱塞式抽油泵的结构,建立了机组运行的理论示功图,对其进行了深入分析。以功率信号作为故障信息,提出一种基于间接示功图测量的电潜柱塞泵故障诊断方法,并描述了小波去噪方法绘制实测示功图的主要过程。针对机组典型故障,在室内模拟平台和现场油井上对该方法的准确性进行了验证实验与分析。测试结果表明:故障诊断效果较好。     

Characteristic scales of two‐dimensional turbulence in polymer solutions

An experimental study has been performed to investigate the relationship between the extensional viscosity of polymers and the turbulent drag reduction. Self‐standing flowing soap film was used to generate two‐dimensional (2‐D) turbulent flow to eliminate shear stress. Two types of polymers having different flexibilities were added to the 2‐D turbulence. The effects of these polymers were visualized by the interference pattern of flowing soap films. The vortex deformation by adding polymers was analyzed by Fourier transformation and wavelet transformation. The scaling exponents of the power spectrum of interference patterns indicate that the mechanism of turbulence laminarization due to the extensional viscosity is anisotropic. A wavelet analysis reveals the high and low fluctuations of the polymer‐added flow. Results from wavelet analysis indicate disappearing of original vortices, and appearing of new structures in low frequency in 2‐D flow. © 2014 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 60: 1854–1862, 2014     

基于最小二乘支持向量机测定重油中金属含量

运用微波消解样品预处理技术,对训练集光谱测试数据进行小波压缩,然后用最小二乘支持向量机建立数学模型,并用检验集光谱数据考察模型的优劣,表明小波压缩—支持向量机建立的数学模型泛化能力好。试验表明,用建立的方法,测定重油中的铁、镍和钒,使测试时间由2 d缩短为5 h,与原子吸收的测试结果一致。     

基于小波分析的双频激电法在西藏墨竹工卡帮浦铅锌矿区中的应用

帮浦铅锌矿是西藏自治区墨竹工卡境内规模较大的一处矿山,经过多年开采目前已处于资源枯竭期,急需开展深、边部找矿。本文介绍了矿区地质成矿基本信息,利用双频激电法对矿区进行勘查,根据总结的成矿模型结合其它相关地质资料,分析了成矿地质要素与视电阻率及视幅频率异常之间的关系,针对区内视幅频率异常干扰较为严重,提出利用小波分析手段对视幅频率进行分解和重构,对重构后的视幅频率异常,根据其与成矿地质要素的密切程度,筛选出区内可能与成矿相关的视幅频率异常,通过钻探验证取得了预期找矿效果。