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以获得博士学位为新的起点，吴雅进入了人生事业的又一个高潮期。
1991年9月，吴雅被任命为机械工程系机械制造、振动工程、信号处理教研室副主任，不久又提升为主任。
1992年一开年，吴雅便连续获得“湖北省三八红旗手”“武汉地区优秀科技青年”“华工优秀共产党员”等荣誉称号，被聘为湖北省机械工程学会学术委员会委员、编辑委员会委员和中共湖北省高校工作委员会“高等学校知识分子工作咨询组成员”。是年6月，她被提升为机械工程系副教授。
这一切都是以她在教学和科研上成果迭出，一路凯歌为背景的。
她作为第2主要成员完成了华中理工大学基础研究课题“时间序列分析工程应用的基础理论研究”，提出了多维、非平稳、非线性时序模型的快速建模方法；进行了系统辨识与分析、预测、神经网络建模等研究，经有关方面项目鉴定意见为“达到国际先进水平”，并获国家教委1992年科技进步二等奖；作为主着者之一最终完成了专着《时间序列分析的工程应用》（上、下册），由华中理工大学出版社出版后，获第6届中国图书节二等奖；合作编着的《机械故障诊断的时间序列分析方法》，由西安交通大学出版社出版。
她作为第1主要成员完成了湖北省高等院校教学研究项目“机械类研究生专业基础课程设置与教材建设”，参与编辑研究生教材《机械震动系统》，由华中理工大学出版社出版，项目鉴定意见为“国内先进水平”，获湖北省教学研究成果一等奖。
她作为课题负责人完成了国家自然科学基金项目“现代信息处理方法及系统”，“基于知识的设备诊断基础理论与应用方法”双双被鉴定为“达到国际先进水平”；完成了华中电管局项目“汽轮发电机组工况监视与故障诊断专家系统”，鉴定为“国际先进水平”。
除此之外，她还主持或参与了10余项重大科研项目的工作，单独或作为主要作者在全国各地的重要学术刊物上发表了《机床切削颤振的定常与时变特性》《机械产品模型的研究与评述》《带通信号处理技术》等广受关注的学术论文。
1993年1月，吴雅获得华中理工大学学术带头人特殊津贴。
同年2月，杨叔子和师汉民两教授联名推荐吴雅申报霍英东教育基金会高等院校青年教师奖。当时这一奖项刚在国内开评不久，申请相当不易，但杨叔子和师汉民都认为吴雅具备了竞争实力，在他们分别亲笔书写的推荐书中，据实例举了吴雅在教学和科研中所表现出的优秀品质和出色才干以及众多成果，表达了强烈的推荐意见。
杨叔子写道：“……吴雅是一位出类拔萃的优秀青年骨干教师和学术带头人。她理论基础雄厚，专业知识丰富；既能动脑，又能动手；既能出谋划策，又能真抓实干；对新兴学科敏感，又熟悉多种学科领域；作风严谨，实事求是，敢于开拓，也善于开拓；埋头苦干，吃苦在前，能团结群众，不计个人得失，对事业有执着的追求；对于一位妇女，这些尤为可贵与难得。我认为她具有获得霍英东青年教师奖的条件，谨以郑重推荐。”
师汉民写道：“……吴雅同志理论基础扎实，学术思想开阔，工作作风严谨，脚踏实地，勤奋工作，团结同志，不计个人得失。她是经过严格系统的深造和长期实际工作锻炼成长起来的成绩卓着的优秀青年骨干教师和学术带头人。根据她的突出学术水平和科研成果，特郑重推荐她申报霍英东青年教师奖。”
吴雅果然不负众望，一举荣获得当年的霍英东青年教师奖。
在此前后，吴雅开始涉足国际工程学术界刚兴起不久的小波理论，针对机械故障诊断中对突发性故障的诊断，提出了突变信号的识别与特征提取的小波方法。“小波”，也叫“短时窗”，在研究机械故障时，截取其某一个频率段，逐一研究相关频率的特征，滤去与颤振无关的其他频率，专门观察研究经过“纯化”后的与颤振有关的频率的变化规律，将现象和本质对上号，更精确地找出故障发生的原因。因为基础扎实，思路开阔，在杨叔子的指导下，吴雅很快就进入角色，与手下的几位年轻教师和博士生蔡志强、吴波、何岭松、康宜华、周笠、管在林等人一起，在利用小波分析方法进行机械切削加工过程中的状态监控特别是故障诊断的研究方面，拿出了一批引人注目的成果。提出了对连续小波变换、离散二进小波变换和小波包变换的快速算法，开发了阵图、色图和局部最大点图等二次处理方法；提出了小波滤波器设计的频带可调式小波分析算法；针对机械故障诊断中对突变信号的识别，提出了信号的奇异性检验、特征提取和干扰信号剔除的小波方法；并用于时变切削颤振分析、柴油机压力波形的特征提取、钢丝绳断丝信号识别等。这些研究成果均已写成论文发表，比如《故障诊断与切削颤振的小波分析》《基于小波变换的波形特征抽取与识别》《小波分析及其在设备故障诊断中的应用》《突变性故障特征识别的两种实用小波技术》《两类小波函数的性质和作用》等等，并总结大量应用实践的经验，研制成功集信号处理的常规方法、时序方法和小波方法于一体的“现代信号处理系统”，得到广泛认可和采用。法国巴黎居里大学流体热力学实验室使用该系统进行汽液两相流分析，“取得了很有益的成果”；东风汽车公司发动机厂使用该系统进行空压机运行状态监控，评价为：“为保障我厂压缩站的正常工作，发挥了重要作用”。所有这些，都被视为小波研究在华工大所取得的具有开创意义的成果。
机械工程系女博士生蒋向前在听了吴雅关于小波理论的学术报告之后，深受启发，下来之后专门向吴雅请教，提出利用小波方法进行“表面微观形貌的测量和分析”，得到吴雅的大力支持和帮助，后来她以此申请国家自然科学基金项目获得成功，并成为由着名港商李嘉诚资助的“长江学者”，后来蒋向前赴英国赫德士·菲尔德大学任教后，继续钻研小波理论，又取得了一系列重大成果。蒋向前的导师李柱教授对这位“读书既有灵气又有韧性”的学生十分赏识，说当初她来到他门下读研时，只是个初中生，一两年工夫就完全跟上来了。他称蒋向前是从华工走出去的小波理论的优秀继承者和发展者，而在此中，吴雅对其的帮助，尤其是前期的帮助功不可没。
早在攻读博士期间，吴雅就在杨叔子的指导下，开始从事机械行业最新前沿学科的智能制造的研究，并作为“基于参数模型的智能化预测系统及其应用”的课题负责人，与欧阳普仁、雷鸣等青年教师一道，于1990年前后在国内率先提出了预测的智能化是预测工作的发展方向，从理论与应用两方面研究了多种预测模型的特性与适用范围；研究了智能化预测的知识表达与基于规则知识的正向推理、混合推理、置信度推理；首次采用人工神经网络实现了基于样本知识的联接推理，用于预测模型的智能化选择；研究了线性与非线性时间序列的神经网络建模与预测；研究了智能化预测系统的开发技术，提供了相应的系统；完成了山东省嘉祥县工商税收的预测，年度与月度预测准确率分别在95%和90%以上；完成了第二汽车制造厂设备故障停机台时的月度预测，预测准确率在90%以上；完成了汉江机床厂丝杆磨削加工误差预测，预测准确率在80%以上。此项研究成果分别在《振动工程学报》《机床》《华中理工大学学报》上发表后，引起广泛关注。
1993年，吴雅作为主要成员编着的《机床颤振研究与控制的新进展》和个人专着《机床切削系统的颤振及其控制》分别由华中理工大学出版社和科学出版社出版。
杨叔子曾不止一次地与人谈及吴雅：“吴雅求知欲望强烈，对学问有一股锲而不舍的钻劲，执着、认真、百折不回，而且善于总结经验……我认为‘天才在于勤奋’这句话，就是对她这样的人说的。”
早在80年代末90年代初，在国内高等院校中声名卓着的华工机械工程系，就做出了一个攸关长远重大的战略决策：不能只守着机床、刀具、工艺方面的“看家本领”过日子，一定要瞄准现代机械工业的发展趋势，给学科设置来一次“大手术”。系里陆续开设了若干接近前沿科技的二级学科，并设立自动化研究所、现代制造技术研究所等若干个研究所，国家重点实验室、计算机集成制造中心、硕士、博士点和博士后流动站等，以瞄准世界科技前沿，加速发展自动控制、超精密加工、数控技术、智能制造、机器人技术、计算机图学等先进制造技术，致力于培养面向21世纪的国际一流的机械工程人材。
这一年，已身为中国科学院院士的杨叔子调任华工大校长兼研究生院院长，在离开机械工程系时，他力荐吴雅接替自己担任工程信息与智能技术研究所所长，并认定：“她是最合适的人选！”当时机械工程系的科研人员处于青黄不接的状态，科研项目也严重不足，工程信息与智能研究所亦不例外。要维持一个研究所的运转并有所成就，谈何容易！杨叔子在时，吴雅是大树底下好乘凉，杨叔子一走，这副重担就完全落在了她的肩上。为此杨叔子语重心长地向她“临别赠言”
“科学启蒙时期那种由个别科学家关在房间里发现规律、推导定理的时代已经一去不返了，现代科学研究需要组织起来，进行跨学科、跨领域的联合攻关，只有把自己融于集体之中，与大家真诚合作，才能有所成就，对科学的发展和社会进步有所贡献。”
吴雅铭记恩师的教诲，摆正位置，走马上任。她身先士卒，带领全所同仁埋头苦干，奋力拼搏，一点一滴地做，一步一个脚印地前进。
何岭松回忆说，有一次他和一些学生跟随吴老师和另一位郑老师前往葛洲坝发电厂检查水轮发电机的振颤问题，进行测试必须在半夜用电负荷最小的时段进行，每天从晚上8时做仪器准备，半夜进入现场，一直工作到凌晨四、五点方能结束，而且必须钻进发电机里面进行观察。当时正是暑天，已经运行了一个白昼的发电机里面的温度高达摄氏六、七十度，人在里面就像要被烘干似的，但吴老师和郑老师自始至终都奋不顾身地跟学生们一样爬进爬出，直到整个工作结束。研究所的年轻人说，不管多艰苦的工作，只要有吴老师在场，大家就会抱成团往前冲，没有人好意思叫苦偷懒，后来这成了所里每个人的自觉行为。正是靠了这种精神，研究所终于挺过了最困难的时期，陆续完成了多个研究项目，比如华中理工大学青年科学基金项目、与山东省嘉祥县合作研究的课题：“基于参数模型的智能化预测及其应用”；承担总体设计、智能化预测理论和系统研制，完成了嘉祥县工商税收、第二汽车制造厂设备故障停机台时、汉江机床厂丝杆磨削误差三项预测，项目鉴定意见为“达到国际先进水平”；继续推进国家八五科技攻关项目“300MW汽轮发电机组工况监视与故障诊断专家系统的研究”和国家863计划项目“基于神经网络模型的制造过程状态与质量信息处理系统”，并取得阶段性成果；在完成和推进项目的同时，还拿出了《时序模型预测、组合预测与预测的智能化》《时序建模及预测的神经网络法》《基于参数模型的智能化预测及系统研制》《基于参数模型的智能化预测系统及其应用》《智能化预测系统的工程应用》等一大批有分量和创见的论文。
在学校和学院的大力支持下，研究所自身的软硬件基础建设也得到一定发展，付出获得报偿，工作出现起色。
研究所陆续中标参与了一系列重大项目的科研工作，包括：国家自然科学基金的项目“现代信息处理方法及系统”“制造智能理论及处理技术的研究”“非线性机械振动中分形几何与小波分析的应用研究”“智能制造技术基础”，华工大基础研究基金项目“信息处理的新方法、智能化及其系统的研究”，葛洲坝电厂课题“水轮发电机非电量监测二次开发”，东风汽车公司课题“输送链爬行问题的研究与对策”，国家八五科技攻关项目“桥梁承载力的鉴定试验车的研制”等等；继续参与推进国防科技预研基金项目“基于神经网络的质量保证系统”，高校博士点专项基金项目“基于神经网络的精密加工误差智能控制补偿理论与方法”，船舶工业暨国防工业科研重点项目“052舰动力装置工况监视、故障诊断及预测专家系统”等科研工作；并与新加坡南洋理工大学进行智能制造国际合作的研究工作；除此之外，研究所还未雨绸缪，陆续盯上并提出若干重大后备项目，积极申报、立项。所里出现了上下齐心，团结奋进的局面。
在吴雅的带领下，工程信息与智能技术研究所形成了一个强有力的学术群体，从事相关研究的有教授4人，博士9人，博士、硕士研究生近20人，其他人员6人。机械工程系的科研鉴定数和获奖数在华工大一直遥遥领先，而信息智能所则成为系里实力最强，科研最活跃，成果最多的研究所之一。
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1993年5月，升任副教授仅一年的吴雅被破格提升为教授。这当时在华工是空前的，在国内亦属罕见，对此，华工校园里一度出现了两种不同看法。
一种看法认为：尽管吴雅确实优秀，在教学和科研中发挥的作用已不逊于一般教授，而且发展势头看好，但像这种重要的提拔还是应当有个过程，并遵循一定的章法，否则并不利于被提拔者今后的成长，也会挫伤其他同志的积极性，力主此事的杨叔子校长有爱徒心切，揠苗助长之嫌，
另一种看法认为：首先，吴雅的学术实力和科研成果已经完全达到了教授水平，甚或有所超越，她的勤奋努力，比之那些得过且过的人，一年可以顶上五年、十年，所谓“破格”实际上是名至实归；其次，对于师资队伍正处于严重青黄不接的华工来说，这种举措对于中青年教师的成长进步无疑具有相当的激励作用，对于学校的现实工作和长远发展都是必要的；杨叔子校长既实事求是，又审时度势，敢于打破常规，唯才是举的胆识，值得称道和提倡。
尽管持后一种看法的人明显地占多数，仍使吴雅感到了某种压力。
此前系里也曾有过另一种议论，认为她的学术论文如此之多，与题目分得太细不无关系，许多内容相关的论文原本是可以合起来做的。当时她对这种说法不是太能接受，因为杨叔子和师汉民等导师一直以来就要求他们：“将论文的内容分得专一些、细一些，说得深一些、透一些，不要什么都想说，结果什么都说不清楚。”实际上，就是她把那些“内容相关”的论文都合起来，其论文数量在中青年教师中依然遥遥领先。