[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种随机共振检测的装置及方法，属于信号检测技术领域。

背景技术

目前，信号检测技术在许多领域都有着十分广泛的应用，如生物医学、电化学、科学研究等等。尽管人们在研究微弱信号检测中，发展了一整套抑制噪声的理论和方法，如数字锁相技术、Boxcar积分器和相干检测技术等，在弱信号检测中起到了相当大的作用，但在抑制噪声的同时，被测信号也受到抑制或损失。另外，这些方法大多是在线性系统的框架内进行，如窄带化与相干检测技术、时域信号的平均技术、离散信号的技术统计等。因此需要考虑如下几个问题：1系统本身是产生噪声的源。在整个信息处理过程链中，涉及的系统越多，产生额外噪声的概率也越多。2系统本身不存在信噪比增加功能。相反，随着输入噪声的增加，系统输出信噪比会不断地下降。因此找到一种能够从噪声中提取有效信号的弱信号检测方法是当今社会面临的一个亟待解决的问题。

随机共振理论的提出，为微弱信号的检测开创了新的思路。随机共振理论表明，强噪声背景下的微弱信号通过一个非线性系统时，若系统的非线性、信号与噪声达到某种匹配，背景噪声会增强微弱信号的输出，提高输出信噪比，但是随机共振系统对输入信号频率的局限性使得高频信号检测受到阻碍，只适用于低频（f₀＜＜1Hz），对10⁸量级频率的信号也无法通过随机共振系统进行检测。

发明内容

本发明是为了解决（1）现有随机共振系统不适用于f₀>1的频率信号；（2）10⁸量级频率的信号无法通过随机共振系统进行检测的两个问题，从而提供一种基于超外差式随机共振检测装置及方法。

基于超外差式随机共振检测系统的装置，它包括混频器、放大器、滤波器、A/D转换器、随机共振系统和本振信号处理器；

外部待测信号与所述混频器的待测信号输入端相连，本振信号处理器的载波信号输出端与混频器的载波信号输入端相连；所述混频器的混频信号输出端与放大器的混频信号输入端相连，放大器的混频信号输出端与滤波器的混频信号输入端相连，滤波器的降频信号输出端与A/D转换器的降频信号输入端相连，A/D转换器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的峰谱数据输出端与外部数据处理器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包括双稳态随机共振系统和补偿系数模块，所述补偿系数模块的补偿系数输出端与随机共振系统的补偿系数输入端相连。

基于超外差式随机共振检测系统的装置的方法，它包括如下步骤：

步骤一：将待测信号s(t)+n(t)输入混频器；

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：本振信号处理器从本振信号处理器产生的载波信号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，待测信号s(t)+n(t)输入混频器的初始时刻为t=0；

所述本振信号处理器产生的载波信号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)；