基于并联随机共振的弱信号检测研究

发布时间：2017-04-15 22:17

  本文关键词：基于并联随机共振的弱信号检测研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：从强大的背景噪声中检测出有用的弱信号已经越来越广泛的应用到工程实践中,包括从海洋噪声中提取信号源,地震伤亡人员的气息检测,生物质的微弱变化以及机械设备的故障诊断等方面有了很好的应用。鉴于弱信号的应用范围越来越广逐渐发展出了弱信号检测学。弱信号的检测研究是基于数理学,动力学,电子学和统计学的研究,研究输入信号和附加噪声的规律,找出削弱噪声强度或者抑制噪声的方法并从中提取出有用的信号,从而达到降低信噪比的目的。弱信号检测技术不断发展,已经从最初的线性时变的单一检测方法逐渐发展成为非线性混响的综合检测方法。作者通过大量查阅文献资料找出了一种能将噪声能量经过某种作用转换为信号的方法,即随机共振的原理。随机共振是将噪声作为一种有益信号,通过双稳系统的跃迁效应使弱信号得以增强的现象。随机共振系统是通过双稳态系统对噪声和信号起作用的,因此在随机共振的理论中需要调节双稳系统的参数使系统与输入信号达到一种共振的状态,在这种状态下噪声能量会发生跃迁并叠加到有益信号中去。作者通过对双稳系统添加信号和噪声并得出实验的仿真结果验证了随机共振方法的有效性。弱信号检测中随机共振理论对双稳系统的参数有很强的依赖性,而并联随机共振的使用能在一定程度上弱化双稳系统对参数的依赖,在对并联随机共振的信号仿真结果的研究中发现,将信号和强噪声同时输入到多层随机共振的子系统中,并对子系统输出的结果进行互相关和自相关的分析,最后提取相同成分,可以达到提高信噪比的目的。最后作者将并联随机共振的方法应用于工程信号滚动轴承的故障信号的检测中,验证了方法的有效性。随机共振用于弱信号检测的方法越来越受到学者们的重视,它所研究的领域也在不断的扩大,它的应用范围也将越来越广,而在不久的将来应用随机共振提取弱信号也会变得越来越广泛。
【关键词】：并联随机共振 相关分析 弱信号检测 双稳系统
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.23
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 弱信号的检测技术以及研究现状10
• 1.2.2 随机共振的发展及国内外研究现状10-12
• 1.3 主要研究内容12-14
• 第2章 随机共振的基本理论14-35
• 2.1 随机共振的数理基础14-15
• 2.2 随机共振的模型和理论15-25
• 2.2.1 双稳系统对信号和噪声的影响15-18
• 2.2.2 经典随机共振理论18-25
• 2.3 双稳系统中随机共振的仿真分析25-34
• 2.3.1 双稳系统中无信号和噪声输入27-28
• 2.3.2 单频信号输入28
• 2.3.3 高斯白噪声输入28-31
• 2.3.4 单频信号加高斯白噪声输入31-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 基于相关分析的弱信号检测35-50
• 3.1 信号和噪声的分析35-39
• 3.1.1 信号模型的选择和测度指标35-37
• 3.1.2 噪声分析37-39
• 3.2 相关分析的研究39-42
• 3.2.1 双稳系统的自相关分析39-41
• 3.2.2 双稳系统的互相关研究41-42
• 3.3 并联随机共振的相关分析42-49
• 3.3.1 基于互相关的并联随机共振43-46
• 3.3.2 基于自相关的并联随机共振46-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 并联随机共振弱信号检测研究及工程应用50-57
• 4.1 非周期冲击信号对双稳系统的影响50
• 4.2 色噪声对双稳系统的影响50-51
• 4.3 基于非周期冲击信号加色噪声的并联随机共振仿真研究51-52
• 4.4. 滚动轴承的故障诊断在并联随机共振的应用52-55
• 4.4.1 滚动轴承的故障特性52-53
• 4.4.2 共振解调法53-54
• 4.4.3 随机共振在轴承故障诊断中的应用54-55
• 4.5 本章小结55-57
• 第5章 结论与展望57-59
• 5.1 研究结论57
• 5.2 研究工作展望57-59
• 参考文献59-62
• 致谢62

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本文编号：309374