微弱信号检测及无损探测技术研究_工业技术

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序　言

由于现代工业化和信息技术、计算机技术等科学技术的迅猛发展，无损探测技术的新方法、新理论和新技术层出不穷，这些技术在设备和装备运行、质量监控、生产力提高、降低成本

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第1章　绪论

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1.1　微弱信号及无损探测技术概述

微弱信号检测和无损探测技术是一门新兴的综合性应用技术。随着科学技术和生产力的提升，工业技术得到了迅猛的发展，而设备或材料等在高温、高压、高速、高噪声和高负荷下工

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1.2　新型无损检测技术的目的和意义

刘贵明和马丽丽[1]、付亚波[2]、沈玉娣和曹军义[3]、刘燕德[4]等科技工作者相继编写了无损检测技术著作或教程，并且都很好地诠释了无损检测的定义、目的和主要

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1.3　本书的内容和章节安排

第一章是绪论，主要讲述本书的目的和任务。第二章主要是运用杜芬振子，对变压器油中得到的色谱进行深入细致的分析，测量过程不需要损害原有的变压器结构和变压器油。第三章

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参考文献

[1]刘贵明，马丽丽.无损检测技术[M].北京：国防工业出版社，2009. [2]付亚波.无损检测实用教程[M].北京：化学工业出版社，2018. [3]李家伟

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第2章　基于混沌振子的微弱信号检测方法

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2.1　概述

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2.1.1　混沌振子方法在微弱信号检测中的重要性

微弱信号检测技术是采用电子学、信息论、计算机及物理学方法，分析噪声产生的原因和规律，研究被测信号的特点和相关性，检测被噪声淹没的有用信号。在实际工程应用中，有时

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2.1.2　混沌振子检测法在国内外发展的现状及动态分析

混沌测量方法是一种与现有的各种测量方法完全不同的崭新的信号处理方法，具有极高的灵敏度且对任何零均值噪声均具有极强的免疫力。进入20世纪90年代，随着科学和技术的

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2.1.3　亟待解决的问题

本章针对常见混沌振子在微弱信号检测中的不足以及Duffing混沌振子在混沌理论研究领域的单一性，拓展并验证VPD混沌振子复杂混沌特性在微弱信号检测中的可行性，并

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2.2　基于VPD混沌系统检测方法

鉴于混沌系统在微弱信号检测中的突出优点及存在的问题，本节拟在深入分析和研究VPD振子特性的基础上，结合常见微弱信号的特点以及VPD振子在微弱信号检测中的动力学特

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2.2.1　基于VPD混沌系统的微弱信号检测原理及频率检测方法

基于VPD混沌系统微弱信号的检测原理是先将系统参数设定在临界值附近，然后加入待测信号与系统内部固有驱动力一起驱动系统，再根据驱动力作用下系统状态是否发生变化进行

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2.2.2　VPD混沌系统状态阈值及运动状态研究

利用混沌系统检测微弱信号的主要依据是外加的待检测微弱信号幅值会导致系统状态的变化，检测的主要问题是对系统从混沌状态变为大尺度周期状态的状态转换的判别以及状态转换

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2.2.3　系统噪声特性研究

VPD混沌系统的噪声免疫特性是相对的，当噪声强度过大时仍会对系统的状态转换造成影响，从而直接影响微弱信号的检测。因此有必要对噪声的产生进行研究，拟采用双耦合异参

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2.3　本章小结

(1)精确测定混沌系统状态阈值以及准确判别混沌系统运动状态。基于混沌振子的微弱信号检测系统，检测的精确度取决于混沌系统状态转换阈值的确定以及对系统状态转换判断的

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参考文献

[1]Fogler M M，Dobin A Y，Perel V I，et al.Suppression of chaotic dynamics and loca

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第3章　基于忆阻器的混沌电子学及其微弱信号检测方法

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3.1　忆阻器的物理模型介绍

忆阻器是一种非线性器件，在存储、读写、通信、传感器等领域具有广泛的应用前景。忆阻器概念是任教于美国加州大学伯克利分校的蔡少棠(Leon O.Chua)教授在19

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3.2　混沌电路设计方法

为了能将忆阻混沌系统应用在实际的微弱信号检测中，首先构建一个基于忆阻器的混沌振荡电路，然后分析其动力学特性，再利用已经设计好的混沌系统作为一个对参数和初始条件反

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3.2.1　经典混沌电路

(1)蔡氏电路蔡氏电路是一种物理结构和数学模型简单的混沌系统，电路中含有一个非线性的蔡氏二极管，其电路结构如图3.5所示。根据蔡氏电路结构图，由电感和电容的

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3.2.2　混沌电路设计方法

混沌系统的代数方程中一般可分为线性运算和非线性运算两部分，线性部分主要包含求和、数乘(比例)等运算，而非线性部分最常用的则为积分运算，混沌电路设计就是利用运算放

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3.3　基于忆阻器的混沌电路设计方法

忆阻元件作为第四类基本元件，是一种非线性元件，在电路中极易实现混沌振荡，基于忆阻器的混沌电路可以产生十分复杂的非线性动力学行为，为混沌电路设计和电路应用提供了全

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3.4　蔡氏电路及其混沌动力学特性

蔡氏电路作为混沌振子，具有参数敏感性、遍历性、轨道不稳定性与分岔等混沌动力学特性。基于混沌理论的微弱信号检测方法是根据混沌振子的初值敏感性和对噪声的相对免疫作用

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3.5　基于混沌系统的微弱信号检测原理

根据上一节的研究内容可知，蔡氏电路系统的运动状态会随着系统参数的改变而发生显著变化，这说明该系统对参数有极高的敏感性。如果向系统加入一个外界扰动，尽管这个外界的

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3.6　混沌系统运动状态判别方法

基于混沌振子的微弱信号检测方法，检测前需要设置参数使系统的相轨迹图处于临界混沌状态，当一个外部信号加入到系统，就会引起系统状态的变化，由于待测信号往往十分微弱，

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3.6.1　直观法

直观法主要包括时序波形法、相轨迹图法、功率谱法、Poincaré截面法、分岔图法、频闪采样法等，其中时序波形法和相轨迹图法由于算法简单且结果明显最为常用[18]

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3.6.2　定量法

虽然采用直观法可以迅速并直观地对系统状态进行判断，但由于混沌系统非常复杂且特性丰富，当系统状态不够准确或者图像规律不明显时，采用直观分析法极有可能会造成误判，此

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3.7　基于忆阻器Chua振子的微弱信号检测模型研究

忆阻器被提出以来，成为被认可的第四种基本二端口电路元件，关于忆阻元件的物理模型和本质特征的研究已取得丰硕的成果，但目前忆阻器的研究进展大多处于理论阶段，基于忆阻

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《微弱信号检测及无损探测技术研究》简介

序　言

目录

第1章　绪论

1.1　微弱信号及无损探测技术概述

1.2　新型无损检测技术的目的和意义

1.3　本书的内容和章节安排

参考文献

第2章　基于混沌振子的微弱信号检测方法

2.1　概述

2.1.1　混沌振子方法在微弱信号检测中的重要性

2.1.2　混沌振子检测法在国内外发展的现状及动态分析

2.1.3　亟待解决的问题

2.2　基于VPD混沌系统检测方法

2.2.1　基于VPD混沌系统的微弱信号检测原理及频率检测方法

2.2.2　VPD混沌系统状态阈值及运动状态研究

2.2.3　系统噪声特性研究

2.3　本章小结

参考文献

第3章　基于忆阻器的混沌电子学及其微弱信号检测方法

3.1　忆阻器的物理模型介绍

3.2　混沌电路设计方法

3.2.1　经典混沌电路

3.2.2　混沌电路设计方法

3.3　基于忆阻器的混沌电路设计方法

3.4　蔡氏电路及其混沌动力学特性

3.5　基于混沌系统的微弱信号检测原理

3.6　混沌系统运动状态判别方法

3.6.1　直观法

3.6.2　定量法

3.7　基于忆阻器Chua振子的微弱信号检测模型研究