关联白噪声作用下双模激光增益模型的随机共振

运用线性近似方法,计算得到了关联白噪声和输入周期信号共同作用下双模激光增益模型输出信号光强的自关联函数、功率密度谱和信噪比.讨论了信噪比随系统参数的变化.研究发现:在噪声关联程度λ0时,信噪比随噪声强度的变化出现了传统的随机共振现象,系统双模参数都会影响信噪比大小和共振现象;在输入信号频率Ω较小、净增益系数a1较大时,信噪比随自饱和系数c2及双模交叉耦合系数b的变化均出现随机共振,且随着Ω的增大或a1的减小,共振现象逐渐减弱,直至消失.     

改进型双稳随机共振系统及其在轴承故障诊断的应用

针对经典双稳随机共振系统(CBSR)的输出饱和现象降低系统输出信噪比的问题,提出一种改进型双稳随机共振系统。将CBSR中限制粒子运动的四次型势函数改进为分段二次型双稳势函数,并代入到由势函数、噪声以及微弱周期信号驱动的朗之万方程中,得到非饱和分段双稳随机共振系统。该系统结构简单,可通过调节系统参数实现最佳随机共振。进一步,通过绝热近似理论,得到表征系统性能的输出信噪比表达式,当输出信噪比随系统参数以及噪声参数增加呈现非单调变化时,系统发生随机共振。将改进系统应用于轴承故障诊断,结果表明,在相同参数下,改进系统的输出信噪比共振曲线整体高于CBSR及分段非线性双稳随机共振系统(PNBSR),系统能够有效检测出故障信号频率,在内外圈故障诊断中,输出信噪比较PNBSR系统分别提高了2.4 dB与1.8 dB,证明改进系统可有效增强系统输出信噪比。     

自适应随机共振降噪下的结构模态参数识别

针对强背景噪声下结构模态参数难识别以及传统自适应随机共振单参数优化的不足,提出一种基于改进多粒子群协同优化算法的多参数同步优化的自适应随机共振方法,结合利希尔伯特变换来识别出结构的模态参数.该算法能够更快得到最佳随机共振系统结构参数,自适应地实现非线性系统、输入信号和噪声之间的最佳匹配,削弱强背景噪声响应中的噪声,提高响应的输出信噪比.数值仿真和试验均表明,该方法参数寻优效率高,简单易行,能够成功识别出强背景噪声下结构的模态参数.     

交叉关联噪声驱动的饱和激光模型的随机共振现象研究

考虑噪声对不同的激光模式的影响是统计物理学中研究的一个热点问题.以关联噪声驱动的饱和激光模型的场强方程为基础,导出光强满足的有周期信号策动的郎之万方程,采用线性化方法得到了受信号调制后系统的输出功率谱和信噪比,研究了交叉关联高斯白噪声驱动的饱和激光模型系统的随机共振现象.结果表明信噪比随量子噪声强度,泵噪声强度变化产生随机共振,输入信号的振幅,噪声关联强度对信噪比具有重要的影响.文章对认识饱和模型激光系统的随机动力学性质,提高饱和模型激光系统的工作效率和输出稳定性等都具有重要的理论指导意义.     

随机共振模型结构参数自寻优方法与应用

在随机共振微弱周期信号检测过程中,如何确定结构参数值非常关键.已有的结构参数选择方法在应用上存在着局限性,如由于模型输入信号的干扰噪声未知,通常定义的信噪比无法获得.针对该问题,首先改写了随机共振模型的数学表达式;然后定义了一种随机共振模型输出信噪比,并给出了计算方法;最后在此基础上,以输出信噪比为评价指标,提出了一种结构参数自寻优方法,用于构建性能优良的随机共振模型.仿真信号分析表明该方法能较好地解决输入信号背景噪声未知的问题,所构建的随机共振模型可有效检测出低频率和高频率的微弱周期信号.通过对转子试验装置上的转子系统早期不平衡故障分析的应用,验证了所提出方法的有效性和实用性.     

关联噪声驱动下单模激光系统的随机共振现象

研究了具有实虚部关联的量子噪声和泵噪声驱动的单模激光系统受信号调制后的输出信噪比,发现输出信噪比随量子噪声实虚部间关联系数的变化曲线有极大值,即存在随机共振现象,且信噪比极大值处对应的量子噪声实虚部间关联系数λq=0,分析了量子噪声强度、泵噪声强度、输入信号振幅、净增益对随机共振的影响．     

非线性单稳态系统中基于内禀振荡的随机共振

通过考察具有内禀振荡的单稳态非线性系统的随机振荡行为,研究了内禀振荡对噪声背景中微弱信号检测性能的影响.结果表明,输出信噪比和系统信噪比增益都表现出随机共振行为;该随机共振现象依赖于系统的选频特性,而系统的选频特性源于内禀振荡.该单稳态非线性系统表现出的这种源于内禀振荡的随机共振,可能为微弱信号检测系统的设计提供新思路.     

信号调制噪声的单模激光随机共振

将噪声和信号以相乘的形式引人单模激光系统,采用线性化近似方法计算了具有色关联的色泵噪声和色量子噪声驱动下光强的相关函数,通过对相关函数的傅里叶变换,得到光强的功率谱及信噪比．研究结果表明,不仅信噪比随着泵噪声自关联时间r1的变化可以出现随机共振现象,研究输出总信号功率随着泵噪声自关联时间τ1的变化时也发现了共振现象．并详细讨论了输入信号频率Ω及激光系统本身性质的参量γ对随机共振的影响．     

基于差分Poincaré映射的间歇混沌信号判别方法

针对混沌振子微弱信号检测中间歇混沌信号难以判别的问题,利用混沌系统的参数敏感特性,提出一种差分Poincar6映射判别方法,实现强噪声干扰下输出间歇混沌信号的判别.该方法选取周期激励幅值具有微小差异的两个混沌振子的Poincaré映射进行差值运算,利用周期状态下输出信号收敛,而混沌状态下输出信号分离的特点,降低了噪声对周期区域的影响,使可检测输入信号的信噪比达到了-87 dB.实验表明,在时域或Poincaré映射已经无法进行分辨的情况下,该方法仍然实现了检测系统输出间歇混沌信号的有效判别.     

结合数字滤波技术的随机共振弱信号检测

应用数值计算研究强噪声背景下弱信号的随机共振检测. 探讨了大频率条件下非线性双稳态系统随机共振的输出信号幅值、 信噪比与随机噪声的关系, 数值计算结果表明, 非线性双稳态系统对大频率噪声具有较大的压制特性, 通过随机共振系统可以检测强噪声背景下的大频率弱信号. 结合数字滤波技术提取了大频率弱信号, 并获得被检测大频率弱信号的特征频率谱线及时域图像.      

FitzHugh―Nagumo神经元模型非阈下响应的随机共振

研究了当FitzHugh-Nagumo(FHN)神经元模型在弱信号激励下只有阈上振荡响应时的随机共振。研究结果表明:随着FHN神经元模型的分岔参数的增加,发生了一个由两个吸引子(阈上振荡和阈下振荡)变化到一个吸引子(阈上振荡)的分岔;当FHN神经元模型的分岔参数位于分岔点的右边时,在弱信号激励下系统的响应只有阈上振荡存在,此时在外噪声或者内噪声的调制下,系统响应的能量向输入信号频率处集中,而信噪比随噪声强度的变化曲线呈现出单峰曲线,随机共振发生了,并且此时随机共振发生的机制是由于系统运动在分岔点左右三个吸引子(两个在分岔前一个在分岔后)之间的跃迁而产生的。     

具有周期矩形信号的延迟非对称双稳系统的随机共振

在绝热近似条件下研究了具有周期矩形信号的延迟非对称双稳系统的随机共振现象.通过小时间延迟近似方法得到了非对称双稳系统的FPK方程,并推导得出了系统在延迟情况下的信噪比表达式,进一步研究了加性噪声强度Q、乘性噪声强度D、静态非对称性r、延迟时间τ以及噪声强度比率R对信噪比SNR的影响.研究发现在延迟情况下,改变加性噪声强度比改变乘性噪声强度更容易产生随机共振,且延迟时间对信噪比的影响是与噪声强度有关的.     

一种分数阶随机共振系统的弱信号检测研究

在利用随机共振系统进行弱信号检测的研究中大多是以整数阶朗之万方程为主,针对分数阶随机共振的鲜有研究。对过阻尼分数阶朗之万方程的随机共振特性进行深入研究分析,对于分数阶朗之万方程求解这一难题,引入Oustaloup算法对其近似化,搭建分数阶朗之万方程的近似仿真模型,找出了产生随机共振的阈值,实现了对满足绝热近似理论的微弱信号的检测,且讨论了不同分数阶阶次和噪声强度对分数阶朗之万方程产生随机共振的影响。数值分析表明,在一定阶数时,分数阶朗之万方程可以产生随机共振,且对微弱信号的检测及放大效果明显好于整数阶。该研究拓展了朗之万方程随机共振的研究范围,在信号检测与处理以及通信领域有着重要的应用价值。     

信号调制三值噪声作用下有源低通滤波器中的随机共振

研究了具有信号调制三值噪声的低通滤波器电路中的随机共振现象。基于线性系统理论,利用三值噪声的统计性质,推导出了系统输出幅度增益的解析表达式。研究表明,输出幅度增益是输入信号的频率、滤波器电路的电容值、电阻值、噪声的幅度及平坦度的非单调函数。系统截止频率和带宽比没有噪声时明显增大。     

获取高输出信噪比的一种新方法

用电子线路模拟的方法对杜芬方程进行随机共振(SR)实验研究。发现在一定条件下通过改变阻尼系数可获得较高输出信噪比(SNR)。     

The design of adaptive sigma-delta A/D converter

The signal to noise ratio （SNR） of conventional sigma delta analog to digital converter （∑△ADC） reduces with input signal strength. The existing concept of adaptive quantization is applied to the design of ∑△ADC to improve SNR with high dynamic range. An adaptive algorithm and its circuit implementation is proposed. Because of the error due to the circuit implementation, an error self-calibration circuit is also designed. Simulation results indicate that SNR can he nearly independent of the signal strength.     

单结管电路在周期激励下的临界动态研究

非线性系统在临界点附近存在有意义的动态行为，实验采用单结管作为非线性元件和周期信号作为扰动源；观察非线性元件的动态轨迹在临界点附近的动态。一旦变化控制参数使非线性元件的动态轨迹越过临界点后，电路能产生丰富的非线性模态。非线性元件的动态轨迹越过临界点后便产生随机跳跃曲线，这些随机跳跃曲线的形状可分为三类Ｃａｎａｒｄ极限环轨迹。在临界点附近，非线性元件的动态轨迹的负阻段有一个临界阈值区域，经过此区域的轨迹跳跃分离成不同类型和不同尺度的Ｃａｎａｒｄ曲线。     

混沌干扰下的随机共振研究

利用随机共振现象可以实现弱信号检测,目前大量的研究是在白噪声或色噪声背景下进行的,对于混沌干扰下的随机共振的研究却很少。研究了混沌背景干扰下的信号检测,发现在混沌干扰下双稳系统也会发生随机共振现象,因此可以检测出淹没在混沌干扰中的信号;在混沌与噪声同时存在的混合背景下,随机共振现象仍然存在,混合背景可以发生与单一噪声背景类似的随机共振现象。