[发明专利]基于超外差式随机共振检测系统的装置及检测方法

权利要求书

1.基于超外差式随机共振检测系统的装置，其特征在于它包括混频器（1）、放大器（3）、滤波器（4）、A/D转换器（5）、引入积分补偿的双稳态随机共振系统（6）和本振信号处理器（2）；

外部待测信号与所述混频器（1）的待测信号输入端相连，本振信号处理器（2）的载波信号输出端与混频器（1）的载波信号输入端相连；所述混频器（1）的混频信号输出端与放大器（3）的混频信号输入端相连，放大器（3）的混频信号输出端与滤波器（4）的混频信号输入端相连，滤波器（4）的降频信号输出端与A/D转换器（5）的降频信号输入端相连，A/D转换器（5）的降频数据输出端与引入积分补偿的双稳态随机共振系统（6）的降频数据输入端相连，引入积分补偿的双稳态随机共振系统（6）的峰谱数据输出端与外部数据处理器（7）的峰谱数据输入端相连；

所述引入积分补偿的双稳态随机共振系统（6）包括双稳态随机共振系统（8）和补偿系数模块（9），所述补偿系数模块（9）的补偿系数输出端与随机共振系统（8）的补偿系数输入端相连。

2.采用权利要求1所述的基于超外差式随机共振检测系统的装置的检测方法，其特征在于它包括如下步骤：

步骤一：将待测信号s(t)+n(t)输入混频器（1）；

所述待测信号s(t)+n(t)为混有高斯白噪声的的原信号；原信号为s(t)=Acos(2πf₀t)，高斯白噪声为n(t)；所述待测信号频率的范围为1Hz~9×10⁸Hz；

步骤二：本振信号处理器（2）从本振信号处理器（2）产生的载波信号v_c(t)的频率下限开始抽取载波信号v_c(t)，抽取的频率间隔为Δf，且Δf为非零任意值；获得数个抽取的载波信号v_c(t)；

将每个抽取的载波信号v_c(t)与步骤一所述的待测信号s(t)+n(t)同时输入混频器（1），待测信号s(t)+n(t)输入混频器（1）的初始时刻为t=0；

所述本振信号处理器（2）产生的载波信号v_c(t)为v_c(t)=cos(2πf_ct)，且载波信号v_c(t)的频率范围与待测信号s(t)+n(t)的频率范围相同；

步骤三；将步骤二所述的抽取的数个载波信号v_c(t)分别与待测信号s(t)+n(t)进行混频，获得数个混频信号；所述进行混频的待测信号s(t)+n(t)为0.1秒时间周期的待测信号s(t)+n(t)；

所述每个混频信号为[s(t)+n(t)]v_c(t)，经过混频过程，分别获得降频信号x₁(t)、升频信号x₂(t)与噪声ξ(t)；所述降频信号x₁(t)为升频信号x₂(t)为x2(t)=12Acos[2π(f0+fc)t];]]>

步骤四：将步骤三获得的数个混频信号[s(t)+n(t)]v_c(t)分别输入放大器（3），获得放大后的数个混频信号[s(t)+n(t)]v_c(t)；

步骤五：将步骤四获得的放大后的数个混频信号[s(t)+n(t)]v_c(t)分别输入滤波器（4），获得数个混频信号[s(t)+n(t)]v_c(t)中的数个降频信号x₁(t)；

步骤六：将步骤五所述的数个降频信号x₁(t)输入A/D转换器（5），通过A/D转换器（5）将降频信号x₁(t)转换为数个降频信号x₁(t)的数字信号；

步骤七：将步骤六获得的数个降频信号x₁(t)的数字信号输入引入积分补偿的双稳态随机共振系统（6），引入积分补偿的双稳态随机共振系统（6）将数个降频信号x₁(t)的数字信号的峰谱幅度输出至外部处理器（7）。

3.根据权利要求2所述的基于超外差式随机共振检测系统的装置的检测方法，其特征在于步骤七中所述引入积分补偿的双稳态随机共振系统（6）的原理为：

随机共振系统描述了过阻尼下布朗粒子受周期性信号和噪声的作用在非线性系统中所发生的往复跃迁现象。描述粒子运动的方程-郎之万方程为：

dxdy=ax-bx3+12Acos[2π(f0-fc)t]+ξ(t)]]>

引入积分补偿的双稳态随机共振系统（6）为引入积分补偿对随机共振系统进行改进：

dxdy={ax-bx3+12Acos[2π(f0-fc)t]+ξ(t)}×Gain]]>

其中，Gain为积分补偿系数，且Gain≥2π(f₀-f_c)。