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以獲得博士學位為新的起點，吳雅進入了人生事業的又一個高潮期。
1991年9月，吳雅被任命為機械工程係機械製造、振動工程、信號處理教研室副主任，不久又提升為主任。
1992年一開年，吳雅便連續獲得“湖北省三八紅旗手”“武漢地區優秀科技青年”“華工優秀共產黨員”等榮譽稱號，被聘為湖北省機械工程學會學術委員會委員、編輯委員會委員和中共湖北省高校工作委員會“高等學校知識分子工作谘詢組成員”。是年6月，她被提升為機械工程係副教授。
這一切都是以她在教學和科研上成果迭出，一路凱歌為背景的。
她作為第2主要成員完成了華中理工大學基礎研究課題“時間序列分析工程應用的基礎理論研究”，提出了多維、非平穩、非線性時序模型的快速建模方法；進行了係統辨識與分析、預測、神經網絡建模等研究，經有關方麵項目鑒定意見為“達到國際先進水平”，並獲國家教委1992年科技進步二等獎；作為主著者之一最終完成了專著《時間序列分析的工程應用》（上、下冊），由華中理工大學出版社出版後，獲第6屆中國圖書節二等獎；合作編著的《機械故障診斷的時間序列分析方法》，由西安交通大學出版社出版。
她作為第1主要成員完成了湖北省高等院校教學研究項目“機械類研究生專業基礎課程設置與教材建設”，參與編輯研究生教材《機械震動係統》，由華中理工大學出版社出版，項目鑒定意見為“國內先進水平”，獲湖北省教學研究成果一等獎。
她作為課題負責人完成了國家自然科學基金項目“現代信息處理方法及係統”，“基於知識的設備診斷基礎理論與應用方法”雙雙被鑒定為“達到國際先進水平”；完成了華中電管局項目“汽輪發電機組工況監視與故障診斷專家係統”，鑒定為“國際先進水平”。
除此之外，她還主持或參與了10餘項重大科研項目的工作，單獨或作為主要作者在全國各地的重要學術刊物上發表了《機床切削顫振的定常與時變特性》《機械產品模型的研究與評述》《帶通信號處理技術》等廣受關注的學術論文。
1993年1月，吳雅獲得華中理工大學學術帶頭人特殊津貼。
同年2月，楊叔子和師漢民兩教授聯名推薦吳雅申報霍英東教育基金會高等院校青年教師獎。當時這一獎項剛在國內開評不久，申請相當不易，但楊叔子和師漢民都認為吳雅具備了競爭實力，在他們分別親筆書寫的推薦書中，據實例舉了吳雅在教學和科研中所表現出的優秀品質和出色才幹以及眾多成果，表達了強烈的推薦意見。
楊叔子寫道：“……吳雅是一位出類拔萃的優秀青年骨幹教師和學術帶頭人。她理論基礎雄厚，專業知識豐富；既能動腦，又能動手；既能出謀劃策，又能真抓實幹；對新興學科敏感，又熟悉多種學科領域；作風嚴謹，實事求是，敢於開拓，也善於開拓；埋頭苦幹，吃苦在前，能團結群眾，不計個人得失，對事業有執著的追求；對於一位婦女，這些尤為可貴與難得。我認為她具有獲得霍英東青年教師獎的條件，謹以鄭重推薦。”
師漢民寫道：“……吳雅同誌理論基礎紮實，學術思想開闊，工作作風嚴謹，腳踏實地，勤奮工作，團結同誌，不計個人得失。她是經過嚴格係統的深造和長期實際工作鍛煉成長起來的成績卓著的優秀青年骨幹教師和學術帶頭人。根據她的突出學術水平和科研成果，特鄭重推薦她申報霍英東青年教師獎。”
吳雅果然不負眾望，一舉榮獲得當年的霍英東青年教師獎。
在此前後，吳雅開始涉足國際工程學術界剛興起不久的小波理論，針對機械故障診斷中對突發性故障的診斷，提出了突變信號的識別與特征提取的小波方法。“小波”，也叫“短時窗”，在研究機械故障時，截取其某一個頻率段，逐一研究相關頻率的特征，濾去與顫振無關的其他頻率，專門觀察研究經過“純化”後的與顫振有關的頻率的變化規律，將現象和本質對上號，更精確地找出故障發生的原因。因為基礎紮實，思路開闊，在楊叔子的指導下，吳雅很快就進入角色，與手下的幾位年輕教師和博士生蔡誌強、吳波、何嶺鬆、康宜華、周笠、管在林等人一起，在利用小波分析方法進行機械切削加工過程中的狀態監控特別是故障診斷的研究方麵，拿出了一批引人注目的成果。提出了對連續小波變換、離散二進小波變換和小波包變換的快速算法，開發了陣圖、色圖和局部最大點圖等二次處理方法；提出了小波濾波器設計的頻帶可調式小波分析算法；針對機械故障診斷中對突變信號的識別，提出了信號的奇異性檢驗、特征提取和幹擾信號剔除的小波方法；並用於時變切削顫振分析、柴油機壓力波形的特征提取、鋼絲繩斷絲信號識別等。這些研究成果均已寫成論文發表，比如《故障診斷與切削顫振的小波分析》《基於小波變換的波形特征抽取與識別》《小波分析及其在設備故障診斷中的應用》《突變性故障特征識別的兩種實用小波技術》《兩類小波函數的性質和作用》等等，並總結大量應用實踐的經驗，研製成功集信號處理的常規方法、時序方法和小波方法於一體的“現代信號處理係統”，得到廣泛認可和采用。法國巴黎居裏大學流體熱力學實驗室使用該係統進行汽液兩相流分析，“取得了很有益的成果”；東風汽車公司發動機廠使用該係統進行空壓機運行狀態監控，評價為：“為保障我廠壓縮站的正常工作，發揮了重要作用”。所有這些，都被視為小波研究在華工大所取得的具有開創意義的成果。