阵列调制随机共振在微弱信号特征提取方面的应用.pdf

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1、算法0设计与应用C计o算mp机ut测er量M与eas控ure制m．en2t01＆2．C2o0n(tr6o)l·1599-文章编号：1671—4598(2012}06—1599—03中图分类号：TM561文献标识码：B阵列调制随机共振在微弱信号特征提取方面的应用涂水林，邬正义，吴正阳(常熟理工学院物理与电子工程学院，江苏常熟215500)摘要：论述了阵列调制随机共振方法在强噪声背景下多频微弱信号特征提取中的工作原理和实现步骤；采用预先设定系统参数的多个并联非耦合随机共振单元形成阵列，将被测强噪声背景下的多频微弱信号分别与不同频率的载波进行调制，生成多个差频均为0．01

2、Hz的信号作为各对应随机共振单元的激励信号，采用龙格一库塔算法求取各单元输出并进行频谱分析，根据0．01Hz处的信噪比判断在微弱信号中是否存在载波频率与差频值之和大小的频率分量，最后综合各个随机共振单元的检测结果生成微弱信号的频率特征向量；仿真结果表明，阵列调制随机共振在微弱信号特征提取方面效果明显，具有很好的应用前景。关健词：阵列}调制随机共振；微弱信号；特征提取ApplicationofArrayofModulatedStochasticResonanceinWeakSignalFeatureExtractionTuShuilin，WuZhenyi，Wuzhen

3、gyang(PhysicsandElectronicsEngineeringCollege，ChangshuInstituteofTechnology，Changshu215500)Abstract：ThispaperdiscussestheprincipleandimplementationstepsofthemethodofarraymodulationstochasticresonanceinfeatureextractionofmuIti—frequencyweaksignalunderthebackgroundofstrongnoise．Usingmult

4、ipleparallelnon—coupledresonantunitwithpresetsystemparameterstoformanarray，Makingthemeasuredmulti—frequencyweaksignalsrespectivelymodulatedwithdifferentfre—quencycarrierestogeneratemultiplesignalswiththesamedifferencefrequencyof0．O1HzastheexcitationsignalofthecorrespondingstO—chasticre

5、sonanceunits，GettingtheunitsoutputswithRunge—Kuttaalgorithmandproceedingspectralanalysis，thenbasedonthesignaltonoiseratio(SNR)at0．01Hztodeterminewhetherthereisthecomponentswhosefrequencyequalsthevalueofcarrierfrequencyplusthedifferencefrequencyintheweaksigna1．Finally，synthesizingthedet

6、ectionresultsofstochasticresonanceunitstOgeneratesthefrequencyfeaturevectorofaweaksigna1．Simulationresultsshowthattheeffectofweaksignalfeatureextractionbymodulationstochasticresonancearrayisobvious，andhasaverybrightapplicationprospectinthefuture．Keywords：array；modulatedstochasticresona

7、nce；weaksignal；featureextraction大地兴趣[g。本文在传统非线性双稳随机共振的基础上，将O引言调制技术与随机共振相结合，并形成调制随机共振阵列，对多在机械故障诊断过程中，机械结构的振动频率是表征结构频微弱信号的特征提取进行了研究，仿真结果表明阵列调制随是否有损伤的重要参考指标。轴承裂纹、点蚀、剥落等损伤性机共振是一种非常有效的微弱信号特征提取方法。故障在振动信号中一般表现为冲击脉冲，其信号早期特征多会被强大的背景噪声所淹没，早期故障无法得到预判，给企业造1调制随机共振原理成巨大经济损失。这些损伤反应到测试信号中，其实就是强背1．1双