[實(shí)用新型]級(jí)聯(lián)變尺度隨機(jī)共振方波濾波器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820141875.3
• 申請(qǐng)日: 2008-09-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201266223Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧輝;冷永剛;張瑩;郭焱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 董一寧

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于檢測(cè)技術(shù)與信號(hào)處理，具體涉及利用級(jí)聯(lián)程控頻率隨機(jī)共振技術(shù)對(duì)方波信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)的裝置。

技術(shù)背景

雙穩(wěn)系統(tǒng)是指具有兩個(gè)不同穩(wěn)定狀態(tài)的系統(tǒng)，系統(tǒng)處于哪一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)由其初始條件來(lái)決定。雙穩(wěn)系統(tǒng)的隨機(jī)共振技術(shù)起源于上世紀(jì)八十年代初，在信號(hào)處理的增強(qiáng)放大、檢測(cè)識(shí)別、傳輸還原等方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，已普遍應(yīng)用于多學(xué)科中。近年來(lái)隨機(jī)共振技術(shù)廣泛應(yīng)用于故障診斷、圖象處理、目標(biāo)跟蹤等工程方面。

在小參數(shù)條件下通過(guò)輸入信號(hào)、噪聲和雙穩(wěn)系統(tǒng)三者協(xié)調(diào)作用可以產(chǎn)生隨機(jī)共振現(xiàn)象。其原因在于雙穩(wěn)系統(tǒng)改變了均勻分布的白噪聲頻譜結(jié)構(gòu)，使得大部分噪聲能量集中于低頻區(qū)域，形成羅倫茲(Lorentz)分布的響應(yīng)譜特征。當(dāng)輸入信號(hào)的頻率位于噪聲能量集中的低頻區(qū)域，就會(huì)使輸入信號(hào)被適量的噪聲選擇而產(chǎn)生隨機(jī)共振現(xiàn)象。一旦輸入信號(hào)的頻率離開(kāi)噪聲能量集中的低頻區(qū)域，那么隨機(jī)共振現(xiàn)象會(huì)迅速弱化消失，而增大噪聲強(qiáng)度雖然可以擴(kuò)展低頻能量區(qū)域，但這種擴(kuò)展不僅非常有限，而且很難重新選擇到信號(hào)使之達(dá)到隨機(jī)共振。因此相對(duì)而言，隨機(jī)共振對(duì)輸入信號(hào)的頻率更敏感一些。由于隨機(jī)共振理論研究的是小參數(shù)信號(hào)，即信號(hào)的幅度和頻率以及噪聲的強(qiáng)度都是小參數(shù)，因此當(dāng)面對(duì)大強(qiáng)度的噪聲或大頻率的信號(hào)時(shí)，特別是含有多個(gè)頻率成分的大頻率信號(hào)，小參數(shù)的隨機(jī)共振理論將失效而無(wú)法使用。因此，如何利用隨機(jī)共振技術(shù)不失真地檢測(cè)出大頻率、多成分的弱方波(以下簡(jiǎn)稱方波，不是指非周期方波)信號(hào)，并能將此信號(hào)進(jìn)行后續(xù)分析應(yīng)用是攻破此項(xiàng)技術(shù)的難點(diǎn)所在，也對(duì)在強(qiáng)噪聲背景下的方波信號(hào)檢測(cè)分析具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

因此，如何利用隨機(jī)共振技術(shù)不失真地檢測(cè)出大頻率、多成分的弱方波信號(hào)，并能將此信號(hào)進(jìn)行后續(xù)分析應(yīng)用是攻破此項(xiàng)技術(shù)的難點(diǎn)所在，也對(duì)在強(qiáng)噪聲背景下的方波信號(hào)檢測(cè)分析具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值和指導(dǎo)意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是將級(jí)聯(lián)雙穩(wěn)系統(tǒng)和程控頻率隨機(jī)共振技術(shù)相結(jié)合，為弱方波信號(hào)的檢測(cè)提供一種級(jí)聯(lián)變尺度隨機(jī)共振方波濾波器，也為精細(xì)信息分析和信號(hào)處理提供一種新的信息檢測(cè)裝置。

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。級(jí)聯(lián)變尺度隨機(jī)共振方波濾波器，具有程控頻率隨機(jī)共振系統(tǒng)、傳感器和監(jiān)視器等。具體的技術(shù)方案是：程控頻率隨機(jī)共振系統(tǒng)是由n個(gè)單級(jí)程控頻率隨機(jī)共振系統(tǒng)1-1、1-2、…、1-n依次串聯(lián)相接構(gòu)成，每級(jí)程控頻率隨機(jī)共振系統(tǒng)1-1、1-2、…、1-n，都是由相對(duì)應(yīng)的n個(gè)頻率變距模塊2-1、2-2、…、2-n中的一個(gè)、n個(gè)雙穩(wěn)模擬電路3-1、3-2、…、3-n中的一個(gè)、n個(gè)信號(hào)判斷模塊4-1、4-2、…、4-n中的一個(gè)和n個(gè)頻率復(fù)距模塊5-1、5-2、…、5-n中的一個(gè)組成。由傳感器6實(shí)測(cè)原始數(shù)據(jù)先依次輸入至第一級(jí)程控頻率隨機(jī)共振系統(tǒng)1-1、第一個(gè)頻率變距模塊2-1、第一個(gè)雙穩(wěn)電路3-1和第一個(gè)信號(hào)判斷模塊4-1，根據(jù)信號(hào)判斷模塊4-1中的波形判斷條件，或者輸入至第一個(gè)頻率復(fù)距模塊5-1，到達(dá)監(jiān)視器7終止；或者繼續(xù)輸入至第二級(jí)程控頻率隨機(jī)共振系統(tǒng)1-2中的第二個(gè)頻率變距模塊2-2、第二個(gè)雙穩(wěn)電路3-2、第二個(gè)信號(hào)判斷模塊4-2，…，依次類推，直至來(lái)自于實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)第n級(jí)程控頻率隨機(jī)共振系統(tǒng)1-n后進(jìn)入第n個(gè)頻率復(fù)距模塊5-n輸出至監(jiān)視器7終止(如圖1)。其中n個(gè)頻率變距模塊2-1、2-2、…、2-n，每個(gè)頻率變距模塊均是由參考分頻器8、相位比較器9、環(huán)路濾波器10和壓控振蕩器11依次串接而成；手動(dòng)N分頻器12作為反饋元件設(shè)置在相位比較器9和壓控振蕩器11之間(如圖3)。n個(gè)頻率復(fù)距模塊5-1、5-2、…、5-n，每個(gè)頻率復(fù)距模塊均是由階躍管脈沖發(fā)生器電路13、可調(diào)諧振網(wǎng)絡(luò)14和帶通濾波器15依次串接構(gòu)成(如圖4)。手動(dòng)N分頻器12的N值大于等于32。