隨機(jī)共振在信號(hào)檢測(cè)中的研究與應(yīng)用.pdf

1、隨機(jī)共振理論是近三十年才出現(xiàn)的非線性科學(xué)的分支學(xué)科，其理論還處于不斷的完善和發(fā)展的過程中，同時(shí)其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展。本文重點(diǎn)對(duì)兩種非線性模型的隨機(jī)共振特性及其信號(hào)檢測(cè)性能進(jìn)行了研究。
　　 介紹了隨機(jī)共振理論基礎(chǔ)，對(duì)絕熱消去理論、線性響應(yīng)理論這兩種主要的解析近似方法進(jìn)行了介紹。針對(duì)本文涉及的非線性模型難以得到解析近似解的情況，提出用Runge-Kutta方法進(jìn)行數(shù)值求解并對(duì)該方法進(jìn)行了分析研究。分析論證了本文所采用的隨機(jī)共振系

2、統(tǒng)信噪比及信噪比增益定義的合理性。
　　 對(duì)多種非線性模型進(jìn)行了信噪比增益以及信噪比的隨機(jī)共振現(xiàn)象研究。分別以正弦周期信號(hào)和矩形脈沖周期信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)，采用四階Runge-Kutta方法對(duì)傳統(tǒng)雙穩(wěn)系統(tǒng)以及Evstigneev型單穩(wěn)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值研究；采用二階Runge-Kutta方法對(duì)基于單模非線性光學(xué)系統(tǒng)的單穩(wěn)模型、雙穩(wěn)模型以及三穩(wěn)模型進(jìn)行數(shù)值研究。對(duì)于Evstigneev型單穩(wěn)模型以及基于單模非線性光學(xué)系統(tǒng)的單穩(wěn)模型、雙穩(wěn)模

3、型和三穩(wěn)模型，所發(fā)現(xiàn)的信噪比增益隨機(jī)共振現(xiàn)象以及信噪比增益大于1等有意義的結(jié)果，均為對(duì)這些非線性模型隨機(jī)共振研究的新進(jìn)展。這些研究結(jié)果使得這上述非線性模型用于信號(hào)檢測(cè)成為可能。
　　 研究分析了系統(tǒng)參數(shù)對(duì)Evstigneev型單穩(wěn)系統(tǒng)以及單模非線性光學(xué)系統(tǒng)隨機(jī)共振的影響，有助于實(shí)際應(yīng)用時(shí)方便選取合適的系統(tǒng)參數(shù)；研究分析了輸入信號(hào)頻率的適用范圍，發(fā)現(xiàn)輸入信號(hào)頻率只適用于較低頻區(qū)域；為拓展輸入信號(hào)頻率的適用范圍，在本文兩種隨機(jī)共振模

4、型上應(yīng)用二次采樣方法得到很好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；研究發(fā)現(xiàn)適度增加隨機(jī)共振處理的級(jí)數(shù)，對(duì)信號(hào)的信噪比有一定的改善作用；對(duì)實(shí)際工程中的滾動(dòng)軸承故障信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，得到較好的檢測(cè)效果。
　　 結(jié)合混沌和隨機(jī)共振在信號(hào)檢測(cè)中各自的特點(diǎn)，提出了基于隨機(jī)共振的混沌振子弱信號(hào)檢測(cè)的方法，先應(yīng)用隨機(jī)共振方法甄別確定待測(cè)信號(hào)頻率，然后再用混沌振子弱信號(hào)檢測(cè)方法完成待測(cè)信號(hào)幅度的測(cè)量。融合混沌和隨機(jī)共振兩種非線性方法進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)與處理是一種有益的新嘗試。