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微弱信号检测的变尺度Duffing振子方法

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电子学报 2020年第4期48卷 734-742页

作者：行鸿彦吴慧刘刚南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室江苏南京210044

针对强噪声背景下微弱信号检测问题,本文把互补集总经验模式分解(CEEMD)方法和变尺度Duffing振子结合,提出了一种新的微弱信号检测方法.利用CEEMD将复杂含噪信号分解为不同的固有模态函数(IMF),通过Duffing系统分岔图及其变化找到相轨... 详细信息

针对强噪声背景下微弱信号检测问题,本文把互补集总经验模式分解(CEEMD)方法和变尺度Duffing振子结合,提出了一种新的微弱信号检测方法.利用CEEMD将复杂含噪信号分解为不同的固有模态函数(IMF),通过Duffing系统分岔图及其变化找到相轨迹变化的临界阈值,实现含噪信号的信息检测.结果表明,本文所提方法不仅可以很好地免疫噪声,而且能有效检测出信噪比低至-73dB的多频率周期信号.

关键词：微弱信号检测混沌分岔图互补集总经验模式分解方法

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微弱信号检测的3种非线性方法

电力自动化设备 2008年第4期28卷 82-86页

作者：李楠刘福东北电力大学信息工程学院吉林吉林132012 吉林建筑工程学院土木工程学院吉林长春130021

阐述了随机共振法、混沌振子法及差分振子法3种方法的基本监测思想,确定了数学模型。随机共振系统(SR)是一个非线性双稳态系统,存在着在某一最佳输入噪声强度下,使系统产生最高信噪比输出,达到抑制噪声、放大微弱信号的目的。SR系统数... 详细信息

阐述了随机共振法、混沌振子法及差分振子法3种方法的基本监测思想,确定了数学模型。随机共振系统(SR)是一个非线性双稳态系统,存在着在某一最佳输入噪声强度下,使系统产生最高信噪比输出,达到抑制噪声、放大微弱信号的目的。SR系统数学模型可由非线性Langevin方程定义,并进行了分析及仿真。混沌系统具有对初值敏感性及对噪声免疫的特点,数学模型选用Holmes型Duffing方程为监测器,进行了分析及仿真。差分振子法是基于差分方程构造监测器,以二维离散性系统作为数学模型,进行了分析及仿真。将3种方法应用于同步发电机转子匝间短路故障监测和异步电动机转子断条故障监测的实例中是成功的,证明了3种方法的有效性和准确性。

关键词：微弱信号检测非线性系统随机共振混沌振子差分振子

随机共振动力学机理及其微弱信号检测方法的研究

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物理学报 2014年第11期63卷 111-121页

作者：范剑赵文礼张明路檀润华王万强河北工业大学机械工程学院天津300401 台州学院机电工程系台州318000 杭州电子科技大学机械工程学院杭州310018

目前已有的随机共振理论对于随机共振系统的非线性动力学行为及其发生机理阐释得不够具体和明晰,本文从分析一阶非线性Duffing方程的动力学特性入手,推导得到非自治Duffing方程的吸引子曲线,基于该曲线和输入信号之间的映射关系分析了... 详细信息

目前已有的随机共振理论对于随机共振系统的非线性动力学行为及其发生机理阐释得不够具体和明晰,本文从分析一阶非线性Duffing方程的动力学特性入手,推导得到非自治Duffing方程的吸引子曲线,基于该曲线和输入信号之间的映射关系分析了系统输出的动力学行为,并由此进一步定性分析了随机共振现象发生的动力学机理;研究表明:作用于系统的内禀信号能推动系统动点沿吸引子曲线移动,它对系统的输出起内在的和本质的作用,而噪声在一定条件下能够诱发系统产生跃迁行为;文章最后利用该动力学机理对已有的调参数和调阻尼等基于随机共振的微弱信号检测方法作了统一和延拓.

关键词：随机共振微弱信号检测吸引子曲线

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自适应随机共振算法用于微弱信号检测

高等学校化学学报 2001年第5期22卷 762-763页

作者：王利亚印春生蔡文生潘忠孝中国科技大学应用化学系合肥230026

An adaptive algorithm for extracting weak signal based on the theory of stochastic resonance(SR) was proposed. It was implemented by investigating the self correlation of the outputs of the bistable system(with different μ ). The results show that the self correlation will reach maximum when a sudden change of output occurs, and hence prove that SR is sensitive sharply to the change of the parameters μ , and also provide one novel method to express the outputs which hasnt been solved till now. The adaptive algorithm was also applied to analyze the weak Laser Raman spectrum of a CCl 4 sample(liquid in capillary) which was measured with SPEX 1403 Laser Raman spectrometer from 250 cm -1 to 418 cm -1 on 5 mW(output power of laser) . The spectrum was analyzed with the adaptive algorithm by varying the data to (-4 13, 3 50) and declining μ from 2 0 with step 0 01. The results obtained show that the adaptive algorithm was able to detect the weak signal automatically and correctly.

关键词：随机共振微弱信号检测自适应算法喇曼光谱四氯化碳谱图解析

类Liu系统在水声微弱信号检测中的应用研究

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物理学报 2016年第7期65卷 40-50页

作者：刘剑鸣杨霞高跃龙刘福才燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室秦皇岛066004

利用三阶混沌系统构造了一种新的微弱信号检测系统——类Liu系统,对类Liu系统进行了深度的理论分析.类Liu系统中,当输入待测信号幅值大于某临界值时,系统可达到平衡点S0,S0中系统变量x平衡于摄动力信号,系统变量y,z收敛于零态,且S0对应... 详细信息

利用三阶混沌系统构造了一种新的微弱信号检测系统——类Liu系统,对类Liu系统进行了深度的理论分析.类Liu系统中,当输入待测信号幅值大于某临界值时,系统可达到平衡点S0,S0中系统变量x平衡于摄动力信号,系统变量y,z收敛于零态,且S0对应的Lyapunov指数小于零.通过Matlab仿真、Multisim电路仿真以及实际电路证明了类Liu系统的周期态收敛性及广域检测性,解决了传统Duffing系统进行微弱信号检测时周期态不收敛、只能进行窄域检测等问题,同时谱级信噪比范围仍可达-46.57 d B.类Liu系统采用了全新的设计理念,具有较高的实用价值,对未来海洋物联网中的水声通信有一定参考价值.

关键词：类Liu系统 Duffing系统混沌电路微弱信号检测

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混沌海杂波背景下的微弱信号检测混合算法

物理学报 2015年第4期64卷 48-54页

作者：行鸿彦张强徐伟南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏省气象探测与信息处理重点实验室南京210044

基于经验模态分解理论,提出了一种基于粒子群算法的支持向量机预测方法.采用总体平均经验模式分解法将混沌信号分解为若干固有模态函数和趋势分量,将复杂的非线性信号转化为具有不同尺度特征的平稳分量.利用粒子群算法对支持向量机的惩... 详细信息

基于经验模态分解理论,提出了一种基于粒子群算法的支持向量机预测方法.采用总体平均经验模式分解法将混沌信号分解为若干固有模态函数和趋势分量,将复杂的非线性信号转化为具有不同尺度特征的平稳分量.利用粒子群算法对支持向量机的惩罚系数和核函数进行优化,结合支持向量机建立混沌序列的单步预测模型.从预测误差中检测淹没在混沌背景中的微弱信号(包括瞬态信号和周期信号).对Lorenz系统和实测IPIX雷达数据进行仿真实验,结果表明,该方法能够有效地从混沌背景噪声中检测出微弱目标信号,Lorenz系统得到的均方根误差0.000000339(-102.8225 d B时)比传统支持向量机方法的均方根误差0.049(-54.60 d B时)降低了5个数量级,从海杂波中检测出具有谐波特性的微弱信号,表明预测模型具有更低的门限和误差.

关键词：粒子群算法支持向量机混沌海杂波微弱信号检测

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基于光学相干和微弱信号检测的干涉探测技术

光学学报 2017年第2期37卷 119-125页

作者：董磊王斌刘欣悦中国科学院长春光学精密机械与物理研究所光电探测部吉林长春130033

在前人工作的基础上,分析了干涉探测的基本工作原理;采用波动光学理论、平面波近似和非相干叠加等方法对干涉探测技术进行了理论分析和数学建模,并通过计算机仿真验证了该技术的可行性。通过与传统光电探测技术的比较发现,干涉探测技术... 详细信息

在前人工作的基础上,分析了干涉探测的基本工作原理;采用波动光学理论、平面波近似和非相干叠加等方法对干涉探测技术进行了理论分析和数学建模,并通过计算机仿真验证了该技术的可行性。通过与传统光电探测技术的比较发现,干涉探测技术更适用于在强天光背景下对暗弱目标的搜索。

关键词：测量相干光学干涉探测白光干涉微弱信号检测信噪比

基于随机共振的任意大频率微弱信号检测方法研究

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仪器仪表学报 2013年第3期34卷 566-572页

作者：樊养余李利品党瑞荣西北工业大学西安710072 西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室西安710065

通用非线性随机共振系统(参数a=1,b=1)在检测微弱信号时受小频率参数和弱信号幅度的约束,给实际应用带来了很大困难。针对这一情况,提出了一种能够检测大频率微弱信号的随机共振检测方法,通过调整系数k改变非线性参数b,使输入弱信号满... 详细信息

通用非线性随机共振系统(参数a=1,b=1)在检测微弱信号时受小频率参数和弱信号幅度的约束,给实际应用带来了很大困难。针对这一情况,提出了一种能够检测大频率微弱信号的随机共振检测方法,通过调整系数k改变非线性参数b,使输入弱信号满足共振幅度要求;调整系数R改变非线性参数a、b,将共振频率提高R倍,从而实现了大频率微弱信号的随机共振。通过理论分析和数值仿真,研究了系数k和R的调整方法、步长等,构建了一种可实现的大频率微弱信号检测方法。

关键词：随机共振参数调节共振频率微弱信号检测

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基于双共振的微弱信号检测方法与试验研究

机械工程学报 2014年第12期50卷 11-16页

作者：郑俊林敏中国计量学院计量测试工程学院杭州310018

将两个单一双稳系统经非线性耦合而成耦合双稳系统,其中一双稳系统为被控系统,受到弱输入周期信号作用;另一双稳系统为控制系统,受到控制信号的作用。分析控制信号作用下的耦合双稳系统的双共振特性,当控制信号频率两倍于弱输入周期信... 详细信息

将两个单一双稳系统经非线性耦合而成耦合双稳系统,其中一双稳系统为被控系统,受到弱输入周期信号作用;另一双稳系统为控制系统,受到控制信号的作用。分析控制信号作用下的耦合双稳系统的双共振特性,当控制信号频率两倍于弱输入周期信号频率时,耦合双稳系统中发生控制系统中的共振与被控系统的随机共振。提出基于双共振的随机共振增强方法,并设计耦合双稳系统双共振硬件电路,电路系统试验结果证实了耦合双稳系统中存在着双共振,且能有效增强被控系统中的随机共振。将该双共振电路系统应用于实际轴承故障信号检测中,系统输出功率谱在特征频率处的谱值大幅增强,可准确检测出强噪声背景中的微弱轴承故障信号,为基于随机共振原理的信号检测电路设计提供一种新方案,具有良好的应用前景。

关键词：双共振耦合双稳系统硬件电路系统微弱信号检测