[發明專利]一種基于欠阻尼雙穩系統振動共振的微弱信號檢測方法

在審

• 申請號: 202210564703.1
• 申請日: 2022-05-23
• 公開（公告）號: CN115204210A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 劉江令;杜魯春;李豪;葛茂茂
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06F7/50;G06F7/523;H03F3/68;G01H13/00;G01H17/00;G01M7/02
• 代理公司: 昆明合盛知識產權代理事務所(普通合伙) 53210
• 代理人: 王丹丹

1.一種基于欠阻尼雙穩系統振動共振的微弱信號檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：構建欠阻尼雙穩系統振動共振系統電路結構模型；

S2：設計欠阻尼雙穩系統振動共振模型對應的模擬電子電路原理圖，產生高頻周期信號、微弱信號和雙穩態系統，選定合適的模型參數；

S3：搭建物理模型對應的模擬電子電路，將高頻周期信號與微弱周期信號輸入欠阻尼振動共振模型對應的模擬電子電路系統中，采用響應幅值作為指標對欠阻尼振動共振模型進行適當調整，其中響應幅值體現系統輸出的微弱信號較輸入系統微弱信號的強度變化；

S4：采用最優的欠阻尼雙穩系統振動共振模型對后續的微弱信號進行處理，檢測并提取微弱信號。

2.根據權利要求1所述一種基于欠阻尼雙穩系統振動共振的微弱信號檢測方法，其特征在于，所述S1中所述的欠阻尼雙穩系統振動共振模型可用以下方程進行描述：

式中，γ為無量綱的阻尼系數；B sin(Ωt)為高頻周期信號；

A sin(ωt)為微弱信號；為雙穩態勢阱的一階導數，V(x)的表達式為

式中，a，b是雙穩態勢阱參數，通過調整a，b的值，可獲得不同勢阱深度和寬度的雙穩系統勢阱。

3.根據權利要求1所述一種基于欠阻尼雙穩系統振動共振的微弱信號檢測方法，其特征在于，所述S2中涉及欠阻尼雙穩系統振動共振的模擬電子電路原理圖設計主要使用到的有積分器、反相放大器、模擬乘法器，根據欠阻尼雙穩系統振動共振模型對應的方程設計原理圖；

欠阻尼雙穩系統振動共振模型對應的模擬電子電路實驗方程為：

4.根據權利要求1所述一種基于欠阻尼雙穩系統振動共振的微弱信號檢測方法，其特征在于，所述S3中的響應幅值Q體現振動共振的程度，Q由以下公式計算：

其中Q_S和Q_C分別為系統輸出在低頻頻率ω處的正弦和余弦傅里葉分量；

式中x(t)為雙穩態系統的輸出，n為周期數，T為高頻信號周期。

5.根據權利要求1所述一種基于欠阻尼雙穩系統振動共振的微弱信號檢測方法，其特征在于，所述欠阻尼雙穩系統振動共振系統電路結構模型，包括：加法功能模塊、積分功能模塊、信號放大功能模塊、乘法功能模塊、反相功能模塊、阻尼功能模塊；

所述加法功能模塊分別為A1加法模塊和A2加法模塊；積分功能模塊分別為I1積分模塊和I2積分模塊；信號放大功能模塊分別為E1信號放大模塊和E2信號放大模塊；乘法功能模塊分別為M1乘法模塊和M2乘法模塊；

微弱信號和高頻周期信號輸入所述A1加法模塊；A1加法模塊、反相功能模塊、阻尼功能模塊的輸出與A2加法模塊的輸入連接；A2加法模塊的輸出與I1積分模塊的輸入連接；I1積分模塊的輸出與E1信號放大模塊的輸入連接；E1信號放大模塊的輸出與I2積分模塊的輸入連接；I2積分模塊的輸出與E2信號放大模塊的輸入連接；E2信號放大模塊的輸出為系統的輸出。