[發明專利]一種新型二階多穩態隨機共振電路

在審

• 申請號: 202010117822.3
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111339723A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 時培明;張文躍;焦永旭;陳開政
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G06F30/39
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜威威;李洪福

本發明公開了一種新型二階多穩態隨機共振電路，屬于微弱信號檢測技術領域，該電路主電路包括加法器模塊、第一積分器模塊、第一反相器模塊和第二積分器模塊；第一加法器模塊的輸入端與需要處理的電壓信號相連接，第一加法器模塊的輸出端與第一積分器模塊的輸入端相連接，第一積分器模塊的輸出端與第一反相器的輸入端相連接，第一反相器模塊的輸出端與第二積分器模塊的輸入端相連接；第一積分器模塊的輸出端與第一反饋回路的輸入端相連接，第一反饋回路的輸出端與加法器模塊的輸入端相連接；與經典隨機共振模型相比，該電路具有更大更廣的參數調節范圍，所能檢測的信號頻率范圍與強度范圍更大，同時能得到更高的信噪比，更適用于檢測強噪聲背景下的微弱信號。

技術領域

本發明涉及微弱信號檢測技術領域，尤其涉及一種新型二階多穩態隨機共振電路。

背景技術

隨機共振理論是一種利用噪聲能量轉移來提高周期信號信噪比的新理論，它以噪聲為媒介引起微弱周期信號與非線性協同作用的非線性現象，是當前故障診斷的熱點之一。與傳統方法相比，它在削弱噪聲的同時強化微弱信號特征，提高信噪比，實現信號的提取。

目前，雙穩態隨機共振系統是隨機共振原理的經典模型。然而需要說明的是，雙穩態的級聯，可以實現噪聲的利用，但對于一些信號，雙穩隨機共振系統并不能滿足我們的在強噪聲背景下提取微弱信號的要求，而多穩態隨機共振則能得到更好的檢測效果，實現更大的信噪比輸出。

發明內容

根據現有技術存在的問題，本發明公開了一種新型二階多穩態隨機共振電路，其特征在于：包括主電路、第一反饋回路、第二反饋回路、第三反饋回路和第四反饋回路；

所述主電路包括加法器模塊、第一積分器模塊、第一反相器模塊和第二積分器模塊；

所述第一加法器模塊的輸入端與需要處理的電壓信號相連接，輸入微弱模擬故障信號與白噪聲信號，所述第一加法器模塊的輸出端與所述第一積分器模塊的輸入端相連接，所述第一積分器模塊的輸出端與所述第一反相器的輸入端相連接，所述第一反相器模塊的輸出端與所述第二積分器模塊的輸入端相連接；

所述第一積分器模塊的輸出端與所述第一反饋回路的輸入端相連接，所述第一反饋回路的輸出端與所述加法器模塊的輸入端相連接；

所述第二反饋回路、第三反饋回路和第四反饋回路的輸入端與所述第二積分器的輸出端相連接，所述第二反饋回路、第三反饋回路和第四反饋回路的輸出端與所述加法器的輸入端相連接。

進一步地，所述第一反饋回路采用第一反向比例環節。

進一步地，所述第二反饋回路采用第二反向比例環節。

進一步地：所述第三反饋回路包括第二乘法器和第一同向比例環節；

所述第二乘法器的輸入端與所述第一乘法器的輸出端和所述第二積分器的輸出端相連接，所述第二乘法器的輸出端與所述第一同向比例環節的輸入端相連接，所述第一同向比例環節的輸出端與所述第一加法器的輸入端相連接。

進一步地：所述第四反饋回路包括第三乘法器、第二同向比例環節；

所述第三乘法器的輸入端與所述第一乘法器的輸出端和所述第二乘法器的輸出端相連接，所述第三乘法器的輸出端與所述第二同向比例環節的輸入端相連接。

進一步地：所述第一比例環節由兩個反相器串聯構成。

進一步地：所述第二比例環節由兩個反相器串聯構成。

進一步地：該共振電路的動力學模型為：

其中：b、c、d、γ均為系統參數，s(t)為微弱信號，η(t)為均值為0，方差為1，強度為D的白噪聲。