以工程實(shí)踐中被強(qiáng)噪聲淹沒(méi)的微弱信號(hào)檢測(cè)為背景,提出了一種基于調(diào)制隨機(jī)共振的微弱信號(hào)頻率檢測(cè)方法。針對(duì)常用的隨機(jī)共振系統(tǒng)檢測(cè)受到信號(hào)的小頻率和小幅值的約束,采用調(diào)制隨機(jī)共振檢測(cè),進(jìn)而使大頻率信號(hào)變?yōu)檫m宜隨機(jī)共振處理的小頻率信號(hào)。在Matlab平臺(tái)上對(duì)微弱正弦信號(hào)檢測(cè)進(jìn)行了仿真研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法能夠有效地檢測(cè)出微弱信號(hào)的頻率。文中最后給出了調(diào)制隨機(jī)共振實(shí)現(xiàn)電路。 

【文章來(lái)源】：儀表技術(shù)與傳感器. 2014,(08)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：3 頁(yè)

【部分圖文】：

圖1雙穩(wěn)隨機(jī)共振模型

第8期李忠虎等:基于調(diào)制隨機(jī)共振的微弱信號(hào)頻率檢測(cè)方法105圖2雙勢(shì)阱示意圖2調(diào)制隨機(jī)共振絕熱近似法以及其近似理論研究表明:隨機(jī)共振的應(yīng)用在小參數(shù)的條件下才有明顯優(yōu)勢(shì)，這樣限制了其在工程中的應(yīng)用［4］。對(duì)于信號(hào)頻率遠(yuǎn)大于1Hz的情況下，可以采用對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、采樣頻率壓縮、時(shí)序步進(jìn)采樣、調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)等方法，相對(duì)于其他方法，采用調(diào)制后的方法比較簡(jiǎn)單，系統(tǒng)的工作量比較低，也便于實(shí)現(xiàn)。調(diào)制隨機(jī)共振的基本思想是將被測(cè)信號(hào)用載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制［5］，調(diào)制后的信號(hào)引入到雙穩(wěn)隨機(jī)共振系統(tǒng)中。調(diào)制后的低頻信號(hào)滿(mǎn)足小參數(shù)的隨機(jī)共振條件要求，可以產(chǎn)生隨機(jī)共振。最后對(duì)隨機(jī)共振系統(tǒng)的輸出信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理，這樣就得到了被測(cè)信號(hào)。調(diào)制隨機(jī)共振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如3所示。圖3調(diào)制隨機(jī)共振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖設(shè)待測(cè)信號(hào)S(t)=Acos(2πf0t)，噪聲為n(t)，頻率可變的載波信號(hào)V1(t)=cos(2πfct)。經(jīng)過(guò)調(diào)制后進(jìn)入隨機(jī)共振系統(tǒng)的信號(hào)為X(t)=［S(t)+n(t)］·V1(t)=S(t)×V1(t)+n(t)·V1(t)(3)=Acos(2πf0t)cos(2πfct)+n(t)cos(2πfct)因?yàn)楦咚拱自肼暯?jīng)過(guò)調(diào)制后還是白噪聲，這樣，進(jìn)入隨機(jī)共振系統(tǒng)的信號(hào)為X(t)=12Acos［2π(f0－fc)t］+12Acos［2π(f0+fc)t］+n(t)(4)由式(4)可知，經(jīng)過(guò)調(diào)制后得到了2個(gè)不同頻率的信號(hào)，當(dāng)調(diào)節(jié)載波信號(hào)接近待測(cè)信號(hào)頻率時(shí)，差頻信號(hào)相當(dāng)于絕熱條件下的小頻率信號(hào)，進(jìn)而產(chǎn)生隨機(jī)共振。因?yàn)楹皖l信號(hào)的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1Hz，不滿(mǎn)足絕熱條件下的小頻率信號(hào)檢測(cè)的要求，所以不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。3調(diào)制隨機(jī)共振仿真分析通過(guò)Matlab平臺(tái)進(jìn)行基于隨機(jī)共振的微弱信號(hào)檢測(cè)仿真實(shí)驗(yàn)，采用工程上應(yīng)用廣泛的四階龍格－庫(kù)塔法［6］進(jìn)?

優(yōu)勢(shì)，這樣限制了其在工程中的應(yīng)用［4］。對(duì)于信號(hào)頻率遠(yuǎn)大于1Hz的情況下，可以采用對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、采樣頻率壓縮、時(shí)序步進(jìn)采樣、調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)等方法，相對(duì)于其他方法，采用調(diào)制后的方法比較簡(jiǎn)單，系統(tǒng)的工作量比較低，也便于實(shí)現(xiàn)。調(diào)制隨機(jī)共振的基本思想是將被測(cè)信號(hào)用載波信號(hào)進(jìn)行調(diào)制［5］，調(diào)制后的信號(hào)引入到雙穩(wěn)隨機(jī)共振系統(tǒng)中。調(diào)制后的低頻信號(hào)滿(mǎn)足小參數(shù)的隨機(jī)共振條件要求，可以產(chǎn)生隨機(jī)共振。最后對(duì)隨機(jī)共振系統(tǒng)的輸出信號(hào)進(jìn)行解調(diào)處理，這樣就得到了被測(cè)信號(hào)。調(diào)制隨機(jī)共振系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如3所示。圖3調(diào)制隨機(jī)共振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖設(shè)待測(cè)信號(hào)S(t)=Acos(2πf0t)，噪聲為n(t)，頻率可變的載波信號(hào)V1(t)=cos(2πfct)。經(jīng)過(guò)調(diào)制后進(jìn)入隨機(jī)共振系統(tǒng)的信號(hào)為X(t)=［S(t)+n(t)］·V1(t)=S(t)×V1(t)+n(t)·V1(t)(3)=Acos(2πf0t)cos(2πfct)+n(t)cos(2πfct)因?yàn)楦咚拱自肼暯?jīng)過(guò)調(diào)制后還是白噪聲，這樣，進(jìn)入隨機(jī)共振系統(tǒng)的信號(hào)為X(t)=12Acos［2π(f0－fc)t］+12Acos［2π(f0+fc)t］+n(t)(4)由式(4)可知，經(jīng)過(guò)調(diào)制后得到了2個(gè)不同頻率的信號(hào)，當(dāng)調(diào)節(jié)載波信號(hào)接近待測(cè)信號(hào)頻率時(shí)，差頻信號(hào)相當(dāng)于絕熱條件下的小頻率信號(hào)，進(jìn)而產(chǎn)生隨機(jī)共振。因?yàn)楹皖l信號(hào)的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1Hz，不滿(mǎn)足絕熱條件下的小頻率信號(hào)檢測(cè)的要求，所以不會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。3調(diào)制隨機(jī)共振仿真分析通過(guò)Matlab平臺(tái)進(jìn)行基于隨機(jī)共振的微弱信號(hào)檢測(cè)仿真實(shí)驗(yàn)，采用工程上應(yīng)用廣泛的四階龍格－庫(kù)塔法［6］進(jìn)行求解。k1=f(xi，yi)k2=f(xi+h/2，yi+h·k1/2)k3=f(xi+h/2，yi+h·k2/2)k4=f(xi+h，yi+h·k3


本文編號(hào)：3270698