随机共振理论模型与仿真资料(图)

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发表于 2011-8-6 16:38 |只看该作者 |正序浏览

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随机共振理论简介：
在传统的信号检测方法中，人们往往认为噪声是有害的、无用的；而传统滤波器的设计都是尽可能地减弱或抑制噪声从而获得高信噪比的信号。然而，1981年的Benzi等人在研究古气象冰川问题时提出了随机共振（SR）的概念[1],噪声也可能成为有用信号，这给微弱信号检测带来了新的方法。1983年A.Fanve等人和1988年Me Namara等人分别在施密特触发器电路中[2]和环形激光器中[3]发现了随机共振现象并证明了这一理论。随后，针对随机共振原理应用于微弱信号检测的研究广泛展开，尤其是利用双稳态随机共振研究弱信号的检测，发展很快。
由于绝热近似条件的要求[4],只有在小参数（信号的幅度、频率等均要求远远小于1）条件下，双稳态系统才可能发生随机共振，这很大限制了随机共振理论的应用。但很多研究表明[5~8],当信号频率为100Hz左右时，随机共振原理能有效地从强噪声中获取高信噪比的有效信号。本文正是利用差频测相原理获得低频（100Hz左右）且保留原相位的信号源，输入双稳态系统，通过适当调节参数，使其发生随机共振进而获得高信噪比的信号。从而获得更高的鉴相精度，与更远的测距距离。

随机共振.rar (3.56 MB, 下载次数: 186)

相关新闻：研究者首次利用"随机共振"显示隐藏物体图像(图)
      研究者通过调整铌酸锶钡晶体两端的电压，在显示器上得到清晰的图像。左上方的图像由于噪声太大，图像最模糊
      据国外媒体报道，美国新泽西州普林斯顿大学的研究者利用“随机共振”方法来形成图像，可以显示出隐藏物体图像。这项技术可用于指导飞行员雾中飞行以及医生不用手术就可以非常准确的观察人体病变部位。该项研究结果已经于3月14日发表在《自然光子学》电子版上。
      文中称，美国新泽西州普林斯顿大学的研究者弗莱舍( Fleischer)和德米特里?戴洛夫(Dmitry Dylov)首先让激光束穿过刻有数字和线条的小块玻璃，这些数字和线条图案类似检查视力的视力表。激光束将数字和线条图像传输到已经连接到显示器的接收器上。
   研究者随后将类似封口胶带的半透明塑料挡在玻璃片和接收器之间。半透明塑料使得激光在到达接收器前就已经发散，玻璃片上的数字和线条在显示器上变得模糊不清，这种效果类似烟雾挡住了人的视线后所看到物体的感觉。
   随后，弗莱舍和戴洛夫开始了实验的关键部分。他们将铌酸锶钡晶体放在靠近接收器的位置，铌酸锶钡晶体称为“非线性”光学晶体，能够以奇异的方式改变光线的行为。研究者通过调整铌酸锶钡晶体两端的电压，在显示器上得到清晰的图像。研究者解释说，铌酸锶钡晶体是通过收集由半透明塑料散射掉的光线，并利用这些光线的能量来使得线条和数字变得清晰。戴洛夫说：“这一现象就好比黑暗中照相，将人体的亮度调高的同时，让背景的亮度变暗，这样你就可以看到清晰的人体图像。”
   其实，科学家已经在神经科学和能源等领域观察到“随机共振”现象，但利用“随机共振”成像还是第一次。称为“随机共振”的技术仅仅工作在适量噪声的情况下，因为太多的噪声将使得信号被完全掩盖。在信号分析过程中，噪声常被认为是令人讨厌的东西，因为噪声的存在降低了信噪比，影响了有用信息的提取，然而在某些特定的非线性系统中，噪声的存在能够增强微弱信号的检测能力，这种现象称为随机共振。
   据悉，弗莱舍和戴洛夫利用实验结果，已经开发出如何让噪声信号穿过非线性材料的新理论，这套理论结合了统计物理学、信息论和光学等领域的知识。同时，研究者打算结合其它的信号处理技术，来进一步提高图像的清晰度，并将这一理论用于生物成像设备，包括那些使用声波而不是光线的生物成像设备。

zan