[发明专利]一种基于Duffing和SH-COS混沌系统的超声波检测方法

摘要

一种基于Duffing和SH‑COS混沌系统的超声波检测方法，在接收信号前调节Duffing混沌系统参数使变量y输出的电压波形为混沌波形，用超声波发射器向超声波接收器发射一组频率为w的余弦波超声波信号，超声波接收器将此信号转换为同频率的余弦波电波信号输入到Duffing混沌系统。Duffing混沌系统中变量y的输出变为频率为w的余弦电压波形，将频率为w的余弦电波输入到与之连接的100分频器，分频后输出频率为w2的余弦电波。调节参数使SH‑COS混沌系统变量y和z输出的电压波形为混沌波形。当频率为w2的余弦波电波输入SH‑COS混沌系统后，SH‑COS混沌系统变量y和z的输出电压由混沌波形转变为接近0V的直流电压，表示超声波接收器收到一个频率为w的余弦波超声波信号。该方法可替代传统检测技术，使余弦波超声波信号的检测得到保证。

主权项

1.一种基于Duffing和SH‑COS混沌系统的超声波检测方法，其特征在于，所述方法主要包括一个余弦波超声波信号发射器、一个余弦波超声波信号接收器、一个Duffing系统、一个SH‑COS系统和一个100分频器；所述方法的步骤如下：步骤1，选用Duffing混沌系统，系统方程为：式中，设变量x和y的初始输出电压值为0V，选择适当的常数k，在频率80～200KHz范围内选择一个100Hz整数倍的频率值w，从0V电压开始逐渐增加幅值r使系统变量y输出的电压波形由混沌波形突变为余弦波形，设突变点处的r为Duffing混沌系统临界阈值r0，稍微减少r值使r值小于临界阈值r0，变量y的输出电压值重新变为混沌形状的波形；步骤2，选用SH‑COS混沌系统，系统方程为：式中，r2cos(w2t)为SH‑COS混沌系统中的余弦函数，qcos(w2t)为SH‑COS混沌系统输入的外部余弦信号，选适当的常数值b，选择频率在800Hz～2KHz范围内的Duffing混沌系统所选频率w的100分频后的频率值w2＝w/100；设变量x、y和z的初始值输入电压为0V；从0V电压开始逐渐增加混沌系统中余弦函数的幅值r2使SH‑COS混沌系统变量y和z输出的电压波形由混沌波形突变为接近0V的直流电压，设SH‑COS混沌系统突变点处的r2为临界阈值Rf，稍微减少r2值使r2值小于Rf；随着时间t的增加，变量y和z的输出电压值重新变为混沌波形；步骤3，使用超声波发射器连续向超声波接收器发射一组与Duffing混沌系统中余弦函数相同频率w的余弦波超声波信号；步骤4，一组与Duffing混沌系统中余弦函数相同频率w的余弦波超声波信号经由空气或水或固体介质，传播到超声波接收器并被接收；步骤5，超声波接收器将收到的一组频率为w的余弦波超声波信号转换为同频率的一组峰值在0.1～1V之间的余弦波电信号，引入与之连接的Duffing混沌系统，并且和混沌系统中的频率为w的同频率余弦函数rcos(wt)值叠加，当输入的一组余弦波信号叠加rcos(wt)信号后的幅值不断增加超过阈值r0后，将会引起Duffing混沌系统变量y的输出电压由混沌波形转变为峰值在1～3V之间的频率为w的余弦电压波形；步骤6，将Duffing混沌系统变量y输出的余弦电波输入到与之连接的100分频器，分频器输出峰值在1～3V之间，频率为输入频率1/100的频率w2的余弦电波qcos(w2t)；步骤7，将分频器输出的余弦电波qcos(w2t)输入到与之连接的SH‑COS混沌系统，输入的电波信号qcos(w2t)和SH‑COS混沌系统中频率为w2的同频率余弦函数r2cos(w2t)相叠加，当叠加后的幅值r2+q>Rf时，引起SH‑COS混沌系统变量y和z的输出电压由混沌波形转变为接近0V的直流电压；步骤8，通过检测器检测SH‑COS混沌系统变量y或z的输出电压，如果输出电压值为混沌波形，表示超声波接收器没有接收到一组和Duffing混沌系统中频率为w的同频率余弦函数超声波信号；如果SH‑COS混沌系统变量y或z的输出电压输出为接近0V的直流电压，表示与Duffing混沌系统连接的超声波接收器接收到一组和Duffing混沌系统中余弦函数同频率w的余弦波超声波信号；通过检测SH‑COS混沌系统变量y或z的输出进而完成一次余弦超声波信号的发射、接收和识别过程。