微弱信號虛擬儀器的研制


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摘要

當(dāng)系統(tǒng)的非線性、輸入的信號和噪聲之間存在某種匹配時，如果增加輸入噪聲，系統(tǒng)輸出的信噪比不僅不會降低，反而可以大幅度地增加，即存在某一最佳的輸入噪聲強度，使系統(tǒng)輸出信噪比最高，這種現(xiàn)象就是隨機共振現(xiàn)象。
在微弱信號檢測應(yīng)用方面，隨機共振與傳統(tǒng)的線性方法(如相關(guān)、濾波等)不同，它可以把部分噪聲能量轉(zhuǎn)換成信號能量，從而提高系統(tǒng)輸出信噪比。
本文研究了乘性和加性噪聲作用下單穩(wěn)系統(tǒng)中的隨機共振，隨機共振方法的相關(guān)理論，研究表明，系統(tǒng)的輸出信噪比是乘性噪聲的強度、加性噪聲的強度、系統(tǒng)偏置以及系統(tǒng)參數(shù)的非單調(diào)函數(shù)。并利用虛擬儀器軟件Lab/VIEW制作基于隨機共振方法的虛擬微弱信號檢測儀，利用該檢測儀實現(xiàn)白噪聲背景下微弱周期信號的檢測和提取。
關(guān)鍵詞：隨機共振，微弱信號檢測，噪聲，Lab/VIEWABSTRACT

When there is a match among the nonlinear system, the input signal and noise, if you increase the input noise, the noise ratio of the output signal in the system will not be lowered, but can dramatically increase, namely, the existence of a best input noise intensity, the system output signal detection, this phenomenon is the phenomenon of stochastic resonance. Application in weak signal detection, stochastic resonance with traditional linear methods (such as correlation, filtering, etc.) is different, it can be part of the noise energy converted into signal energy, thereby enhancing the system output signal to noise ratio. In this paper, the multiplicative noise and additive effect of a single stable system resonance, the theory stochastic resonance methods, research shows that the systems output signal to noise ratio is the intensity of multiplicative noise, additive noise intensity, the system of partial Purchase and non-monotonic function of system parameters. In this paper, I use the virtual instrument software Lab/VIEW to make a virtual weak signal detector based on stochastic resonance theory, and use the detector to achieve the weak periodic signal detection and extraction on the white noise background.
Keywords: Stochastic resonance; Weak signal detection; Noise; Lab/VIEW



目錄
摘要 I
ABSTRACT II
第一章 緒論 1
1.1本文研究的目的和意義 1
1.2研究背景及現(xiàn)狀 2
1.3本文研究內(nèi)容 3
第二章 隨機共振的基本理論 5
2.1幾種主要的隨機共振理論 5
2.2隨機共振的分類與度量 14
2.2.1信噪比 14
2. 2. 2駐留時間 15
2. 2. 3基于信息理論的度量方法 15
2.3隨機共振的研究工具 16
2. 4本章小結(jié) 18
第三章 乘性和加性噪聲作用下單穩(wěn)系統(tǒng)中的隨機共振研究 19
3. 1強噪聲背景下的弱信號檢測與提取方法概述 19
3.2單穩(wěn)系統(tǒng)及其輸出信噪比 20
3.3討論 22
第四章 基于單穩(wěn)系統(tǒng)隨機共振的微弱信號檢測研究 24
4.1基于單穩(wěn)系統(tǒng)隨機共振的微弱信號檢測的基本原理 24
4.2基于單穩(wěn)系統(tǒng)隨機共振的微弱信號檢測仿真 27
4.2.1固定系統(tǒng)參數(shù)a，調(diào)節(jié)噪聲強度D實現(xiàn)微弱信號檢測 28
4.2.2固定噪聲強度D，調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)a實現(xiàn)微弱信號檢測 32
4.3基于單穩(wěn)系統(tǒng)隨機共振的自適應(yīng)微弱信號檢測仿真 35
4.4本章小結(jié) 39
第五章 全文總結(jié)與展望 40
5.1全文總結(jié) 40
5.2展望與設(shè)想 40
參考文獻 41
致謝 46