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自上个世纪八十年代随机共振被提出以来,相应的研究工作便立即展开,并且逐渐开始应用于弱信号的检测,这种理论能够使初始信号和噪声在非线性系统中产生协同作用,最终达到抑制噪声和检测信号的目的。论文以我们提出的一个新的分段混合随机共振模型为对象,根据此模型建立电路系统研究随机共振理论应用于信号检测。
论文首先介绍经典随机共振模型一双稳态模型,研究了双稳态Langevin模型的势函数,对随机共振产生的因为作出解释,介绍了经典随机共振理论一绝热近似理论,给出双稳态模型的输出信噪比随噪声强度与系统参数变化的公式,并对论文中所使用的傅里叶变换做了简要的叙述,为后续的研究做了理论准备。
其次,针对我们提出的分段混合随机共振模型,介绍说明模型的势函数和参数,用数值仿真方法,分别在噪声为零和噪声不为零的条件下,对比研究了分段混合模型和双稳模型的随机共振行为,对分段混合随机共振模型的特性进行了研究。结果表明,该系统在合适的参数和驱动信号作用下,能够产生随机共振行为,在强噪声条件下,信号检测的效果优于双稳模型。
接着,论文重点研究了分段混合随机共振模型的电路实现,从电路的流程和设计思路入手,分别对电路的构成模块和电路的基本单元进行了说明,再根据信号的流程系统分解为若干小模块逐一设计,给出了整体的设计实现方案,设计调试实现的硬件电路,分析此系统的随机共振特性,并对完成的系统做周期信号检测的研究。
介绍分段线性模型,这是作者导师所提出的另外一个分段模型,已经进行过一系列的研究工作,在这里说明研究的现状,并再深一步研究此系统在信号检测方面的表现,对分段线性模型和分段混合模型的随机共振特性进行对比研究。
最后,基于上述理论、仿真以及实际电路的研究,对分段混合模型的随机共振特性进行总结,分析其对于噪声、信号频率和系统参数的随机共振依赖规律,说明模型的特点,明确后续研究方向。
论文创新点:(1)基于分段混合随机共振模型设计实现了硬件电路;(2)在该硬件电路上进行了信号检测的实验研究,为进一步的工程应用奠定了基础。