[發明專利]一種基于雙共振的微弱信號檢測系統

有效

• 申請號: 201410023387.2
• 申請日: 2014-01-18
• 公開（公告）號: CN103795394A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 林敏;鄭俊
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: H03K19/00
• 分類號: H03K19/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 周烽

技術領域

本發明涉及一種利用雙共振的隨機共振增強方法在強噪聲背景下對微弱信號進行檢測的檢測系統。

背景技術

自隨機共振概念由Benzi等人于1981年在研究地球古氣象問題時提出以來，隨機共振因其在信號處理中具有增強信號傳輸能力的優勢正越來越廣泛應用于生物醫學、化學、機械設備故障檢測等涉及到微弱信號處理的領域中。隨機共振現象是指非線性系統在輸入信號和噪聲共同作用下，隨著噪聲強度從小逐漸增大，其輸出信噪比呈現出非單調變化。傳統的微弱信號檢測方法如線性放大和線性濾波等，其立足點都集中在抑制噪聲上，但當待測信號頻率與噪聲頻帶重疊時，在抑制噪聲的同時往往也損害了待測信號，極大影響了微弱信號檢測的性能。與各種抑制噪聲的傳統方法相反，隨機共振是利用噪聲以增強系統輸出信噪比，從而檢測出微弱信號。作為隨機共振走向應用的關鍵，隨機共振的有效控制成為研究的重點。研究隨機共振的經典非線性系統是雙穩系統，雙穩系統具有結構簡單，便于理論分析的優點。但在實際應用如閾值系統，生物系統中，雙穩系統結構參數往往固定，不能通過直接改變其勢壘及閾值進而實現隨機共振的控制。因此，目前在工程中需要研究一種可靈活進行隨機共振控制的微弱信號檢測系統。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供了一種基于雙共振的隨機共振增強方法的微弱信號檢測系統。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于雙共振的微弱信號檢測系統，其特征在于，它主要由傳感器、信號發生模塊、耦合雙穩系統、數據采集模塊組成，其中，耦合雙穩系統由控制單元與被控單元相連組成，傳感器與被控單元相連，信號發生模塊與控制單元相連，被控單元與數據采集模塊相連；待檢測的含噪的弱周期信號由傳感器采集后加入到耦合雙穩系統的被控單元中；信號發生模塊產生單一頻率可調的控制信號，輸入到耦合雙穩系統控制單元中，改變控制信號的頻率大小，使耦合雙穩系統產生共振；最后，由數據采集模塊采集耦合雙穩系統輸出的信號后進行數據處理及波形顯示；所述耦合雙穩系統電路由結構相同的被控單元與控制單元耦合而成；被控單元與控制單元均由三個放大器、加法器、積分器和四個乘法器構成；加法器的輸出端與積分器的輸入端相連，積分器的輸出端分別與第一放大器，第二乘法器和第三乘法器相連，第三乘法器與第三放大器相連，第二乘法器、第一乘法器和第二放大器依次相連，第一放大器、第二放大器和第三放大器均與加法器的輸入端相連，第四乘法器與第三乘法器相連；控制單元的積分器的輸出端與被控單元的第四乘法器相連，被控單元的積分器的輸出端與控制單元單元的第四乘法器相連，傳感器與被控單元的加法器的輸入端相連，信號發生模塊與控制單元的加法器的輸入端相連，被控單元的積分器的輸出端與數據采集模塊相連。