基于锁相环和混沌振子的微弱信号检测

为精确检测纳伏级微弱正弦信号的频率和幅值,构建了基于锁相环和Duffing振子的微弱信号混合检测系统。首先通过锁定输入锁相环的待测信号,完成信号频率的检测;然后利用锁相环输出的已知频率信号作为混沌系统的内置策动力信号,将输入到混沌系统的待测信号用Duffing振子进行幅值检测。仿真结果表明,混合系统可同时完成纳伏级微弱正弦信号的频率和幅值的检测,检测信号的最低信噪比为-22.23dB,且操作简单,工作量小,易于实现。     

强噪声中弱信号检测的混沌方法及超声系统的实现

本文对混沌振子Duffing方程进行了研究,推导出系统发生间歇混沌现象的频差条件.结合该振子阵列的间歇混沌现象锁定强噪声背景下微弱信号频率,从而可以确定有用信号幅值和相位,并给出超声信号检测系统的实现方法和实验结果分析.     

基于互相关和李雅普诺夫指数的微弱正弦信号混沌检测

微弱信号的幅值通常很小,且常被噪声淹没,难以检测。文中提出基于互相关和李雅普诺夫指数的微弱正弦信号混沌检测方法。该方法利用互相关方法对微弱正弦信号进行初步去噪,再利用混沌检测方法提取有效信号,以充分发挥互相关及混沌检测在噪声抑制及信号提取方面的优势;将最大李雅普诺夫指数作为判断混沌系统相变的量化依据,自动识别混沌系统的临界状态,从而准确给出用于确定微弱正弦信号幅值的策动力临界阈值。仿真实例分析表明,该方法能有效地检测出深埋于强噪声中的微弱正弦信号,且其检测精度较单独的互相关方法和混沌检测方法更优。     

基于混沌振子的微弱信号检测技术研究

分析了Duffing方程的动力学特性,它对白噪声和与混沌振子固有频率相差较大的干扰周期信号具有免疫力,利用混沌振子的这种特性进行微弱信号检测,提出了将被测信号完全作为摄动力进行幅值检测的新方法,另外还给出了利用振子阵列的方法进行频率的检测。仿真实验表明这种方法简便易行,可以有效地检测出有用信号的幅值和频率。     

基于DUFFING阵子的接地网故障诊断弱信号幅值检测新方法

为检测接地网故障诊断中的微弱信号,本文基于混沌Duffing振子和改进型FFT算法,提出了一种可用于接地网故障诊断中微弱信号幅值测量的新方法。首先将含噪声的待测信号加入Duffing系统,依据大周期工作状态下Duffing系统具有优良的噪声免疫特性,在此基础上采用改进的FFT算法计算Duffing系统的输出信号幅值,然后根据系统输入输出之间的关系确定微弱方波（输入信号）的幅值。通过仿真实验,对该方法的测量误差进行了分析。实验结果表明：该方法明显提高了测量精度。     

基于混沌检测原理的高阻接地系统故障选线

中性点经高阻接地系统发生单相接地故障时,受接地电阻、故障位置及故障时刻相位角等因素的影响较大。当上述极端情况出现时,故障线路的稳态零序电流幅值变得很小,难以对其进行检测和分析计算。利用Duffing振子系统对与系统内驱动力同频的外界微弱正弦信号高度敏感的特性,提出基于稳态零序电流和Duffing振子检测原理相结合的选线方法,将各线路稳态零序电流作为外驱动力加入到Duffing振子系统中,通过比较各线路的相轨迹状态一致情况选出故障线路。MATLAB仿真结果表明,算法有较高的抗干扰性。     

基于改进Duffing振子的微弱信号检测方法

研究了一种基于改进Duffing振子的微弱信号检测方法,通过对比分析两种不同的Duffing振子系统的相图和Lyapunov指数图,改进Duffing振子在微弱信号检测方面较常规Duffing振子具有2个优势:能够有效的解决由于振子从混沌态转变到周期态存在过渡区而引起的漏判误判问题且对微弱信号的幅值估算更加准确;具有更好的噪声免疫性。仿真实验结果表明,改进Duffing振子能有效的检测出淹没在背景噪声中的信噪比为-43 dB的微弱信号,最后通过对早期故障轴承的微弱特征信号进行检测,验证所提方法可以应用于工程实际中。     

基于改进型Duffing振子模型的变压器局部放电信号检测方法

针对现有Duffing振子在微弱信号检测方面存在的局限性,提出了一种基于改进型Duffing振子的微弱脉冲信号检测的新方法。考虑到变压器局部放电信号的检测涉及到广谱信号的检测问题,而且改进型Duffing振子的临界混沌幅值不会随振子的激励频率和采样频率的改变而发生明显变化,因而有效避免了现有Duffing振子只能检测低频信号的局限性。仿真结果表明,在强噪声背景下,基于改进型Duffing振子的变压器局部放电微弱脉冲信号的检测方法不仅具有良好的噪声免疫特性,而且具有高精度的检测结果,在变压器局部放电信号检测领域中具有重要的应用价值。     

基于混沌理论的电力系统微弱谐波检测方法研究

针对微弱谐波信号时频域分析检测方法在宽谱环境噪声较强场景中无法识别目标信号的缺陷,首先引入混沌系统的随机共振原理,在信号成分完全未知的情况下,利用随机噪声增强微弱目标信号进行频率盲检。进一步引入Duffing混沌系统,利用其对特定频率周期信号幅值的极高敏感性和噪声抵抗力,对检出的各谐波频率分量进行幅值精准检测。在经典随机共振模型的基础上,通过归一化改进了系统参数。结合Duffing混沌系统模型,设计了实时检测控制策略。通过粒子群寻优算法,以系统输入输出信号的互相关系数为适应度函数,寻找最优系统参数。对强随机噪声背景下的多整次谐波与间谐波混叠的谐波信号进行了仿真实验。结果表明,所提方法能在恶劣的噪声环境中,实现各谐波分量的无差频率检测与高精度幅值检测。     

Duffing混沌振子用于交联聚乙烯电缆水树在线检测

交联聚乙烯电缆在线检测对电力电缆的安全运行具有重要意义。交流电压叠加法是目前XLPE电缆水树检测的有效方法,其关键问题是表征水树劣化缺陷的微弱的1 Hz特征信号电流的测量。笔者将混沌控制理论应用于XLPE电缆水树检测中,利用Duffing混沌振子系统对与周期策动力同频的微弱周期信号敏感,而对频差较大的信号及噪声免疫的特性,构造特定的混沌系统,并以测量信号作为混沌振子系统周期策动力的扰动,实现对1 Hz特征信号的精确测量。实验表明,该方法能有效检测该特征电流,并具有高灵敏度和检测精度。     

Adaptive time‐frequency representation for weak chirp signals based on Duffing oscillator stopping oscillation system

To investigate high‐resolution time‐frequency representations for any type of weak chirp signals with a very low signal‐noise ratio, we revisit the inherent deficiencies of conventional Duffing oscillator detection methods and propose a novel Duffing oscillator stopping oscillation detection system. As a result, the detection of chirp signals can be successfully realized, and the influence of nondetection zones and critical thresholds on the detection accuracy is successfully eliminated. Furthermore, we propose an adaptive Duffing oscillator stopping oscillation detection method to measure the instantaneous frequency variation of a highly dynamic chirp signal within a large frequency range. The simulation results indicate that, compared with the conventional Duffing oscillator detection methods and the Choi‐Williams distribution, the proposed method greatly expands the frequency detection range of a single Duffing oscillator and has a lower computing cost and effective real‐time performance in detecting a high‐precision weak chirp signal, which provides a new solution for the time‐frequency representation of weak chirp signals at a lower signal‐noise ration and reveals broad prospects for applications in engineering.     

基于混沌振子周期区域的微弱信号检测方法

混沌振子微弱信号检测方法中存在着输出信号时域判别的抗干扰性差、宽频率范围信号检测系统复杂等问题。本文利用混沌振子对噪声处理的优势,提出一种新的强噪声背景中微弱周期信号检测方法。通过提取周期1外轨区域的Poincaré截面,得到一种频率为振子周期策动力与待检测信号频率差的周期信号,而该周期信号对噪声具有很强的抑制。应用所提方法对一个频率段的正弦信号进行检测,实现了低于-110dB信噪比条件下高斯白噪声背景中正弦信号检测。     

基于混沌振子和小波理论检测微弱信号的研究

分别分析了混沌振子检测微弱信号和小波消噪的方法。并在此基础上,提出将小波消噪思想和混沌振子检测方法相结合组成联合测量系统。经过大量仿真实验得出,联合测量系统在检测强噪声背景下的微弱信号中可以得到比较理想的效果,并且进一步提高了检测微弱信号的能力。应用混沌振子和小波消噪相结合的方法对强噪声有一定的免疫力,在微弱信号检测方面,是一种有效的手段。     

基于改进型锁相环和混沌振子的配电网故障选线

当小电流系统发生故障时,各线路零序电流特征呈现出复杂的非线性和非平稳性,并且故障点的电流非常小,给故障选线带来一定的困难,对此给出一种改进锁相环和混沌振子相结合的检测方法,改进型锁相环不但可以准确的跟踪特定频率的信号,而且不需要进行 dq变换和 ab变换;混沌振子系统对于与本身内驱动力同频的信号具有较高的敏度,外加信号不同时,Duffing系统的相图轨迹不同。首先用改进型锁相环锁定零序电流中的五次谐波,将此信号作为混沌系统的待测信号,通过Duffing振子系统检测此信号,正常线路和故障线路的待测信号通过混沌系统表现出来的相图状态是不一致的,由此判断出故障线路。对不同故障条件进行模拟,验证了算法的可靠性。     

Duffing振子信号检测方法用于配电网单相故障接地保护

Duffing振子信号检测技术利用混沌系统的分岔特性来检测外界信号，将待测信号作为Duffing方程周期策动力的摄动，利用初值敏感性可以获得很高的测量灵敏度和良好的抗噪性能。基于Duffing振子信号检测技术提出一种新型的单相接地故障选线方法。故障后故障线路和非故障线路零序电流将使Duffing振子系统分别处于大周期或混沌状态，据此可以选出故障线路，从而将选线问题转化为待测故障信号从无到有的敏感检测问题，简化了选线过程，抗噪性能好，提高了接地保护的灵敏度。文中给出了该方法的具体实现步骤。采用虚拟仪器技术，开发了基于混沌选线方法的小电流接地系统单相接地故障选线仪。实验室物理模拟实验和现场录波数据分析结果证明了该方法的可行性和有效性。     

纳秒级周期脉冲信号检测方法的研究

针对数字信号处理器(DSP)的高速低耗、实时性好的特点,运用混沌测量原理构建了一个特定的混沌系统用于检测纳秒级周期脉冲信号。此系统将不稳定的混沌状态到稳定的大尺度周期状态的跃迁作为检测周期性高速脉冲信号的依据,将待测信号作为影响Duffing振子周期的摄动源设计成混沌检测系统,并根据系统的运动状态(大尺度周期运动态或噪声混沌态)检测高速脉冲信号的幅值与频率。理论分析和实验均表明该检测系统能实时有效地检测出脉冲信号及其特性。     

基于图像识别理论的混沌特性判别方法

利用混沌振子可以检测微弱的周期信号，并且具有很多优点。该文针对Duffing混沌振子在信号检测领域中的应用，提出了基于图像识别理论的混沌特性判别方法。该方法具有直观、算法简单及计算量小的优点。文中阐述了所提方法的原理，并给出了相应的判别程序流程图及仿真实验结果。仿真结果表明，利用该方法可以准确快速地判断混沌特性，并能很好地满足Duffing混沌振子信号检测的需要。将该文提出的判别方法用于处理小电流单相接地故障保护的现场试验数据，获得了好的效果。     

基于Duffing振子的弱信号频率检测研究

现有Duffing振子弱信号检测方法检测频率信号时存在检测频率范围窄的缺点,在检测宽频带信号时需要用到多振子阵列,增加了实现的复杂度。文章充分利用周期信号频率特性和Duffing振子的弱信号检测技术,提出了一种新的Duffing振子检测频率信号的方法,该方法摒弃了传统外加周期策动力的方式,将待测信号直接送入Duffing振子,然后对振子输出量作频谱分析,降低了调谐的难度并增加了振子运行的稳定性。仿真结果表明,该方法可实现对信号频率的精确检测,具有精确度高（10-4数量级）、复杂度低的优点。