[发明专利]一种基于欠阻尼双稳系统振动共振的微弱信号检测方法

权利要求书

1.一种基于欠阻尼双稳系统振动共振的微弱信号检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：构建欠阻尼双稳系统振动共振系统电路结构模型；

S2：设计欠阻尼双稳系统振动共振模型对应的模拟电子电路原理图，产生高频周期信号、微弱信号和双稳态系统，选定合适的模型参数；

S3：搭建物理模型对应的模拟电子电路，将高频周期信号与微弱周期信号输入欠阻尼振动共振模型对应的模拟电子电路系统中，采用响应幅值作为指标对欠阻尼振动共振模型进行适当调整，其中响应幅值体现系统输出的微弱信号较输入系统微弱信号的强度变化；

S4：采用最优的欠阻尼双稳系统振动共振模型对后续的微弱信号进行处理，检测并提取微弱信号。

2.根据权利要求1所述一种基于欠阻尼双稳系统振动共振的微弱信号检测方法，其特征在于，所述S1中所述的欠阻尼双稳系统振动共振模型可用以下方程进行描述：

式中，γ为无量纲的阻尼系数；B sin(Ωt)为高频周期信号；

A sin(ωt)为微弱信号；为双稳态势阱的一阶导数，V(x)的表达式为

式中，a，b是双稳态势阱参数，通过调整a，b的值，可获得不同势阱深度和宽度的双稳系统势阱。

3.根据权利要求1所述一种基于欠阻尼双稳系统振动共振的微弱信号检测方法，其特征在于，所述S2中涉及欠阻尼双稳系统振动共振的模拟电子电路原理图设计主要使用到的有积分器、反相放大器、模拟乘法器，根据欠阻尼双稳系统振动共振模型对应的方程设计原理图；

欠阻尼双稳系统振动共振模型对应的模拟电子电路实验方程为：

4.根据权利要求1所述一种基于欠阻尼双稳系统振动共振的微弱信号检测方法，其特征在于，所述S3中的响应幅值Q体现振动共振的程度，Q由以下公式计算：

其中Q_S和Q_C分别为系统输出在低频频率ω处的正弦和余弦傅里叶分量；

式中x(t)为双稳态系统的输出，n为周期数，T为高频信号周期。

5.根据权利要求1所述一种基于欠阻尼双稳系统振动共振的微弱信号检测方法，其特征在于，所述欠阻尼双稳系统振动共振系统电路结构模型，包括：加法功能模块、积分功能模块、信号放大功能模块、乘法功能模块、反相功能模块、阻尼功能模块；

所述加法功能模块分别为A1加法模块和A2加法模块；积分功能模块分别为I1积分模块和I2积分模块；信号放大功能模块分别为E1信号放大模块和E2信号放大模块；乘法功能模块分别为M1乘法模块和M2乘法模块；

微弱信号和高频周期信号输入所述A1加法模块；A1加法模块、反相功能模块、阻尼功能模块的输出与A2加法模块的输入连接；A2加法模块的输出与I1积分模块的输入连接；I1积分模块的输出与E1信号放大模块的输入连接；E1信号放大模块的输出与I2积分模块的输入连接；I2积分模块的输出与E2信号放大模块的输入连接；E2信号放大模块的输出为系统的输出。