基于duffing方程的光声微弱信号检测研究

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1、万方数据中图分类号N窆三UDC50硕士学位论文学校代码!Q5三3密级公珏基于Duffing方程的光声微弱信号检测研究StudyonthePhotoacousticWeakSignalBasedontheDuffingEquation作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：戴鹏电子科学与技术信号处理物理与电子学院许雪梅副教授论文答辩日期垄!翌：￡≥。答辩委员会主席三[塾室10中南大学2014年5月万方数据学位论文原创性声明本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了

2、论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：茧进日期：211笙年j月』日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关

3、数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：筮旦鸱日期：卫丑2业年—五月—j乞日导师签名：=i圣穹穆、导师签名：]生：三／‘)日期：型年』月二日万方数据基于Duffing方程的光声微弱信号检测研究摘要：由于大气中污染源气体排放增多，严重影响人们的健康。光声光谱检测技术由于实时性好、检测精度高己经成为污染源气体检测的关键技术。由于污染源气体相对含量少，加之复杂的外界环境，待测光声信号相对于噪声极其微弱。传统的信号检测方法难以准确检测。基于Duffing方程的检测方法具有噪

4、声免疫性和对同频弱信号敏感性，但其检测性能与方法有待进一步改进，故很有必要对基于Duffing方程的光声微弱信号检测进行深入研究和探索。首先，对比分析了几种Duffing方程检测方法的优缺点，选择了驱动力扰动检测方法。在系统状态判别上，计算分析法耗时长，曲线观察法无法自动判别，都不适用。因此提出区域分隔方法进行改进，实验结果表明：系统能够正确判别混沌状态和大尺度周期状态且实现了自动判别。其次，详细分析了各参数对系统状态的影响。探讨了光声微弱信号产生机理、特点以及检测存在的问题。针对这些问题，提出了变尺度差分方法。结果表明：改进后

5、的Duffrag方程抗噪性能、检测精度都有很大的提高，实测信号的相对误差小。最后，提出了一款基于Dufffing方程的光声光谱污染源气体检测系统设计，分别剖析了光源、光声池以及信号处理模块所采用的设计方案。随后对实际应用中可能存在的主要影响因素进行了详细分析。该系统的成功设计不仅拓宽了Duffing检测方法的应用范围，还推动了它的研究发展。图85幅，表12个，参考文献76篇。关键词：气体检测；光声池；Duffing；混沌；光声光谱分类号：N93万方数据硕士学位论文AbstractStudyonPhotoacousticWeakS

6、ignalDetectionBasedonDuffingEquationAbstract：Withmoreandmorepollutiongasesemissioning，itaffectspeople’Shealth．Photoacousticspectrumdetectiontechnologyhasbecomethekeytechnologyofpollutiongasdetectionforitsgoodreal—timeandhighprecision．Duingtothelowcontentofpollutionga

7、ses．combingwiththecomplicatedexternalenvironment，makesthephotoacousticsignallooksextremelyweakcomparedwithnoise．Thetraditionaldetectionmethodcan’teffectivelydetectthissignal．ThemethodbasedonDuffmgequationhashighsensitivitytothesamefrequency,anditsimmunitytonoise．Butt

8、herestillisalongwaytoapplyitinreality．SoitisnecessarytoresearchandexplorethisphotoacousticweaksignaldetectionbasedonDuffingequation