基于隨機(jī)共振原理的微弱信號(hào)檢測(cè)方法研究及其硬件電路實(shí)現(xiàn).pdf

1、本論文研究的內(nèi)容受國(guó)家自然科學(xué)基金“機(jī)械故障診斷中基于非線性理論的微弱信號(hào)檢測(cè)與處理技術(shù)研究（50875070）”項(xiàng)目資助。本論文在研究隨機(jī)共振現(xiàn)象原理和調(diào)制隨機(jī)共振原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出開環(huán)參數(shù)可調(diào)的調(diào)制隨機(jī)共振系統(tǒng)，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了建模、仿真計(jì)算和電路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了對(duì)于大頻率微弱信號(hào)檢測(cè)的有效性。在此基礎(chǔ)上，利用SOPC技術(shù)進(jìn)行了閉環(huán)自適應(yīng)調(diào)制隨機(jī)共振電路的設(shè)計(jì)，并用FPGA可編程芯片開發(fā)出相應(yīng)的閉環(huán)調(diào)制隨機(jī)共振系統(tǒng)的硬件電路和軟件

2、系統(tǒng)。
　　全文主要內(nèi)容如下：
　　第一部分：解釋了隨機(jī)共振原理的基本概念，詳細(xì)介紹隨機(jī)共振原理的發(fā)展史，以及作用在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、本論文的課題背景與意義。
　　第二部分：分析了隨機(jī)共振現(xiàn)象的機(jī)理，簡(jiǎn)要闡述各種經(jīng)典與非經(jīng)典隨機(jī)共振理論，并詳細(xì)介紹了隨機(jī)共振中非線性雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)的原理，簡(jiǎn)要分析了隨機(jī)共振現(xiàn)象所產(chǎn)生的原因及條件和常用測(cè)量方法等。
　　第三部分：通過隨機(jī)共振系統(tǒng)功率譜特性分析，引出尺度變

3、換隨機(jī)共振和調(diào)制隨機(jī)共振兩種對(duì)大頻率信號(hào)的檢測(cè)方法。并深入研究?jī)烧唔憫?yīng)特性的差異。
　　第四部分：利用調(diào)制隨機(jī)共振原理，并結(jié)合模擬電路知識(shí)設(shè)計(jì)出開環(huán)調(diào)制隨機(jī)共振系統(tǒng)電路，主要介紹隨機(jī)共振電路模塊和自掃頻電路模塊的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　第五部分：通過對(duì)自適應(yīng)信號(hào)概念的引入，研究了調(diào)制隨機(jī)共振系統(tǒng)的閉環(huán)自適應(yīng)算法：基于對(duì)隨機(jī)共振系統(tǒng)參數(shù)a的最大估值為基礎(chǔ)，以及運(yùn)用此法設(shè)計(jì)出閉環(huán)調(diào)制隨機(jī)共振電路的整體方案，并通過實(shí)例仿真和信

4、噪比SNR方法對(duì)此算法進(jìn)行了評(píng)估。為下一章具體實(shí)現(xiàn)完成理論基礎(chǔ)。
　　第六部分：詳細(xì)介紹隨機(jī)共振閉環(huán)自適應(yīng)算法FPGA實(shí)現(xiàn)的具體軟硬件方案。主要完成FPGA外圍電路和內(nèi)部電路的設(shè)計(jì)，以及完成數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和閉環(huán)控制模塊的軟件架構(gòu)。
　　本文作為隨機(jī)共振理論方面的基礎(chǔ)應(yīng)用研究，以開環(huán)自掃頻隨機(jī)共振電路設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，推導(dǎo)出隨機(jī)共振系統(tǒng)參數(shù)選擇的自適應(yīng)的算法，并以SOPC為指導(dǎo)思想，設(shè)計(jì)出閉環(huán)隨機(jī)共振硬件電路和軟件