[實用新型]變尺度隨機共振方波檢測裝置

無效

• 申請號: 200820141876.8
• 申請日: 2008-09-10
• 公開（公告）號: CN201266224Y
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發明（設計）人: 鄧輝;冷永剛;董靖川;張瑩;郭焱
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司
• 代理人: 董一寧

技術領域

本實用新型屬于檢測技術與信號處理，具體涉及一種利用程控變距隨機共振技術進行方波信號檢測的裝置。

技術背景

雙穩系統是指具有兩個不同穩定狀態的系統，系統處于哪一個穩定狀態由其初始條件來決定。雙穩系統的隨機共振技術起源于上世紀八十年代初，在信號處理的增強放大、檢測識別、傳輸還原等方面有著獨特的優勢，已普遍應用于多學科中。近年來隨機共振技術廣泛應用于故障診斷、圖象處理、目標跟蹤等工程方面。

在小參數條件下通過輸入信號、噪聲和雙穩系統三者協調作用可以產生隨機共振現象。其原因在于雙穩系統改變了均勻分布的白噪聲頻譜結構，使得大部分噪聲能量集中于低頻區域，形成羅倫茲(Lorentz)分布的響應譜特征。當輸入信號的頻率位于噪聲能量集中的低頻區域，就會使輸入信號被適量的噪聲選擇而產生隨機共振現象。一旦輸入信號的頻率離開噪聲能量集中的低頻區域，那么隨機共振現象會迅速弱化消失，而增大噪聲強度雖然可以擴展低頻能量區域，但這種擴展不僅非常有限，而且很難重新選擇到信號使之達到隨機共振。因此相對而言，隨機共振對輸入信號的頻率更敏感一些。由于隨機共振理論研究的是小參數信號，即信號的幅度和頻率以及噪聲的強度都是小參數，因此當面對大強度的噪聲或大頻率的信號時，特別是含有多個頻率成分的大頻率信號，小參數的隨機共振理論將失效而無法使用。因此，如何利用隨機共振技術不失真地檢測出大頻率、多成分的弱周期方波(以下簡稱方波，不是指非周期方波)信號，并能將此信號進行后續分析應用是攻破此項技術的難點所在，也對在強噪聲背景下的方波信號檢測分析具有很強的實用價值。

發明內容

針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種變尺度隨機共振方波檢測裝置，為精細信息分析和信號處理提供一種新的信息檢測技術。

以下結合附圖對本實用新型的技術方案予以說明。程控變距隨機共振方波檢測系統，具有傳感器1、程控頻率變距模塊2、雙穩模擬電路3、程控頻率復距模塊4、24位A/D轉換芯片5、中央32位微處理器6、通用控制和用戶交互芯片7、存儲器模塊8、電源時鐘電路9、通用接口控制電路10、24位D/A轉換芯片11、DSP協處理器12和濾波模塊13等。其具體連接方案為：由傳感器1、程控頻率變距模塊2、雙穩模擬電路3、程控頻率復距模塊4、濾波模塊13以及24位A/D轉換芯片5按所述順序串聯連接后，以24位A/D轉換芯片5作為輸出端并聯于系統總線。通用控制和用戶交互芯片7、存儲器模塊8、電源時鐘電路9和通用接口控制電路10、24位D/A轉換芯片11各自獨立并聯于系統總線。中央32位微處理器6與DSP協處理器12串接后亦并聯于系統總線(如圖1)。信號檢測處理的具體技術方案為：由傳感器1實測的信號作為原始數據依次送入程控頻率變距模塊2、雙穩模擬電路3、程控頻率復距模塊4(程控頻率復距模塊4將該隨機共振信號進行頻率與振幅的調整)、濾波模塊13和24位A/D轉換芯片5。由24位A/D轉換芯片5經系統總線將信號輸出給中央微處理器6與DSP協處理器12進行處理。中央32位微處理器6與DSP協處理器12的處理信息亦通過系統總線與程控頻率變距模塊2、程控頻率復距模塊4、通用控制和用戶交互芯片7、存儲器模塊8、電源時鐘電路9、通用接口控制電路10、24位D/A轉換芯片11進行信息交換。即信號頻率經程控頻率變距模塊2將根據設定的頻率判定條件，使頻率變距并將頻率變距系數保存在存儲器模塊8中，以滿足后續的雙穩模擬電路3實現隨機共振的要求。雙穩模擬電路3由運算放大器所組成的模擬電路來實現(如圖2所示)，其中s(t)是雙穩系統的輸入，x(t)是雙穩系統的輸出。雙穩模擬電路3輸出的信號由程控頻率復距模塊4進行信號恢復。中央32位微處理器6與DSP協處理器12對系統內部所有控制與運算信號的準確處理是由并聯于系統總線上的通用控制和用戶交互芯片7、存儲器模塊8、電源時鐘電路9和通用接口控制電路10、24位D/A轉換芯片11的正確運行與協調控制操作所保證的。

附圖說明

圖1為本實用新型系統連接原理圖。

圖2為雙穩模擬電路圖。

圖3為程控頻率變距模塊組成示意框圖。

圖4為程控頻率復距模塊組成示意框圖。

圖5為程控頻率變距模塊控制流程圖。

圖6為程控頻率復距模塊控制流程圖。

圖7為原始周期方波曲線圖。圖中：橫坐標為時間軸，其刻度為2ms；縱坐標為電壓值，其刻度為100mV。幅值為0.2V