基于调制随机共振的微弱信号检测研究
2012-09-15夏均忠刘远宏马宗坡冷永刚安相璧
振动与冲击 2012年3期
夏均忠,刘远宏,马宗坡,冷永刚,安相璧
(1.军事交通学院 汽车工程系,天津 300161;2.天津大学 机械工程学院,天津 300072)
随机共振(Stochastic Resonance,SR)的概念是由Benzi等[1-2]在研究古气象冰川演化问题时首次提出的。Fauve等[3]在Schmitt触发器的实验中首次观察到了SR现象,实验中观察到了“共振”形状的单峰曲线,增加输入噪声不仅不降低反而迅速增加输出的信噪比。此后,McNamara等[4]在双稳态激光器中再次观察到了SR现象,实验中,用声频信号调制激光模的两个运动方向,噪声的加入可以改变信号对系统的调制能力;固定信号强度,而使噪声强度从小变大,可观察到SR现象。这种由噪声产生的积极效应为强噪声背景下微弱信号的检测开创了新方法。
随机共振是一种非线性现象,噪声干扰下的信号作用于某一类非线性系统,信号和噪声在非线性系统的协同作用下,会发生噪声能量向信号能量的转移,产生类似力学中人们熟知的共振输出,从而提高信噪比达到识别弱信号的目的。传统的时域、频域或时频分析方法在滤去噪声的同时,信号也有所损失[5];而随机共振利用噪声和信号的协同作用,当噪声强度从小到大逐渐增强时,输出信噪比大幅度增强,且存在某一最佳输入噪声强度,使系统的输出信噪比达到峰值。当噪声强度过高或过低时,输出信噪比会显著降低[6]。
由于随机共振绝热近似理论、本征值理论或线性响应理论的研究对象必须是小参数对象,即输入的信号幅度和频率以及噪声的强度都必须远小于1[7]。……
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