基于混沌振子探测微弱动态周期测量信号

介绍了Duffing振子检测微弱信号的原理和过程以及利用混沌振子来检测淹没在强噪声背景中的微弱动态周期测量信号的方法．理论分析和仿真实验均表明混沌振子能有效地检测微弱动态周期信号．该检测方法既能形成一种独立的检测理论，也可以作为现行微弱信号检测理论的有效补充．     

利用混沌吸引子阶跃变化现象检测滚动轴承微弱故障

针对现有的基于混沌振子的微弱信号检测方法存在混沌状态判据计算复杂、混沌状态临界点难以精确确定的问题,提出一种基于混沌吸引子形状阶跃变化的微弱信号检测方法。通过分析典型的混沌系统的动力学特性,将吸引子出现阶跃变化作为存在待测频率信号的判断依据,提出自适应选取阈值和自动判断混沌吸引子变化的方法,在此基础上,设计基于混沌吸引子形状阶跃变化的微弱信号检测系统。最终将该系统应用于滚动轴承的早期微弱故障诊断中。研究结果表明:该方法为基于混沌振子的微弱信号检测提供了一种具有新定量判断准则的方法,不仅能够实现自动检测微弱信号频率,提高基于混沌振子的微弱信号检测方法的检测性能,而且在滚动轴承的微弱故障信号检测中易于实现,具有实际应用价值。     

混沌保密系统中信号检测的阈值判定

目前,对于混沌保密光通信方法的研究早已引起了各国科学家的高度重视,混沌领域将成为一个极具开发价值的领域,而进行阈值判定成为对系统中混沌信号的检测的关键。在本论文中,我们将待测的微弱周期信号作为混沌系统的一种周期扰动,利用周期扰动抑制混沌运动的特性,使混沌系统实现从混沌临界态向大尺度周期态的转变,并通过仿真实现了混沌临界态向大尺度周期态的转变。     

基于局域波和混沌的转子系统早期故障诊断

针对转子系统早期微弱故障诊断问题,提出了一种基于局域波分析和混沌相结合的故障诊断新方法.分析了Duffing混沌振子的混沌运动,说明混沌振子的非平衡相变对微弱信号的敏感性和对白噪声的免疫力.可以通过混沌振子由混沌运动到大周期运动的相变识别微弱信号的特征频率成分.由于实际检测信号为多分量信号,若直接输入Duffing振子达不到检测识别目的.为了消除其他成分的干扰,利用局域波分解,任何复杂的信号都可以分解为有限的并且具有不同的基本模式分量,每个分量是单一成分信号,实现了信噪分离.将局域波分量输入所设计的混沌振子,通过混沌振子系统行为由混沌状态变为大周期运动状态,表明检测信号中含有特征成分,实现了利用混沌振子对低信噪比微弱信号的检测识别.对转子系统早期不对中故障信号进行检测结果证明了方法的有效性.     

变型蔡氏电路在微弱信号检测中的应用

利用混沌理论和方法可以大幅度提高微弱信号检测的精度．该文对产生混沌现象的最简单3阶自治电路-蔡氏电路进行了研究，建立了数学模型，分析了产生混沌的原因，根据建立的数学模型对其进行了仿真研究，并构建了实际的检测电路，仿真结果和电路实验表明，在适当选择参数的情况下，该电路能够出现极为丰富的混沌现象，实际利用该电路可以从噪声中检测出微弱周期信号．     

基于混沌理论和小波变换的微弱周期信号检测方法

根据小波变换具有多分辨率,混沌系统对噪声的强免疫力和对周期微弱信号的敏感性等特性,通过对小波阈值去噪方法和混沌Duffing振子方程的改进,提出小波阈值去噪和混沌系统相结合的微弱周期信号检测新方法.该方法利用小波变换的平滑作用对包含噪声的信号进行有限离散处理,并根据小波分解尺度确定阈值去噪深度,然后把重构的信号作为周期策动力的摄动并入混沌系统,采用混沌振子阵列实现在噪声背景下微弱信号的检测,并采用梅尔尼科夫方法作为混沌判据.该检测方法克服了以往小波分解对尺度确定的盲目性和阈值选择的不合理性以及对混沌临界状态与周期态区别的模糊性:同时能检测多种频率的信号.仿真测试表明:该方法直观、高效,检测精度高,检测的最低信噪比达到-100dB,频率误差为0.04％左右,改善了湮没在强噪声下的微弱信号检测技术.     

基于局域波和混沌的转子系统早期碰摩故障诊断

为实现低信噪比下的微弱信号检测,提出一种基于局域波和混沌的微弱信号检测方法.将微弱的故障信号分解为有限的并且具有不同基本模式的分量,每个分量为单一成分信号,实现了信噪分离.将局域波分量输入所设计的混沌振子,混沌振子系统行为由混沌状态变为大周期运动状态,表明检测信号中含有特征成分,实现了利用混沌振子对低信噪比微弱信号的检测识别.对转子系统早期碰摩故障信号检测结果说明了该方法的有效性.     

基于改进型振子差分的微弱正弦信号检测

在信息检测领域,微弱信号检测是目前的研究热点之一.为了检测更低信噪比下的纳伏级微弱正弦信号,综合考虑混沌系统检测信号的灵敏度和工作稳定性2方面,建立了改进型双振子差分检测模型.通过振子差分对相空间中的周期部分和共模噪声的抑制特性,利用差分波形图检测微弱正弦信号.仿真实验结果表明:改进型的差分振子可以更好地对微弱正弦信号进行检测,且该方法具有稳定性高、灵敏度高、直观、易于实现等优点.     

Duffing混沌振子微弱信号检测方法研究

研究了采用Duffing混沌振子检测微弱正弦信号频率的可行性并分析了检测性能,提出了利用混沌振子输出方差极值对来检测微弱正弦信号的方法。首先根据混沌振子周期策动力与待测信号频率相等时,系统输出方差值最大这一性质,研究了采样频率对检测结果的影响。实验结果表明,通过增大采样频率并增加数据序列长度,在信噪比-45 dB时可以检测出信号。然后,将此性质应用于与周期策动力有随机相位差的正弦信号检测中,发现在二者频率接近或相等时,系统输出方差值发生跳变,出现一个极大值和一个极小值对,通过这一新的特性可以检测出与激励信号有相位差的信号频率。最后将此方法成功应用于调幅波的频率检测中。     

分数阶Duffing系统动态特性研究及微弱信号检测

为了进一步提高微弱信号的检测能力,在更低信噪比环境下提取微弱信号的特征信息,提出采用分数阶Duffing系统实现微弱周期信号检测。基于常规Duffing-Holmes数学模型 ,通过加入分数阶微分算子引入了分数阶Duffing方程数学模型,利用变量代换对该模型进行改进可实现任意频率的微弱周期信号检测。研究分析系统阻尼比参数变化对系统非线性动力学特性的影响,给出了最佳阻尼比参数范围;研究了微分阶次与系统临界混沌阈值变化关系,得出微分阶次与系统临界混沌阈值成反比关系的结论。分别在高斯白噪声及色噪声背景下对微弱信号进行检测与识别,大量仿真结果表明,分数阶Duffing系统检测微弱信号的最低信噪比门限值比整数阶Duffing系统降低了10 dB,提高了检测微弱信号能力。     

Hybrid fiber optical bistability and optical signal processing

A hybrid fiber optical bistable device with electrical feedback has been proposed and analyzed. Bistability operation and some applications for optical signal processing have been realized experimentally. Supported by the National Natural Science Fundation of China Song Qian: born in Aug. 1937, Professor     

光网络中的全光环路激射

光网络中的闭合全光环路在一定条件下会形成环路激射 ,对网络造成不利的影响。从网络的通带光谱特性出发 ,分析了全光空闲环路和全光泄漏环路激射形成的原因和物理条件 ,并建立了光网络实验系统 ,发现了多个激射峰同时存在并相互竞争的现象。还研究了光节点滤波特性对全光环路激射的影响 ,指出当谱宽失配时 ,在同一信道内可能出现多个全光环路并形成激射。观察到同一个信道内两个泄漏环路激射峰和信号波长共存的现象。最后 ,指出了环路激射的危害 ,提出了消除的方法     

限幅OFDM在光通信系统中的应用

将OFDM技术应用于光通信领域是近几年研究的热点.但由于射频信号的特点,OFDM信号不能直接应用于传统光通信系统中,最近许多文章都在讨论和提出其解决方案,基于限幅OFDM信号(Clipped optical OFDM)的多模光通信系统,就是其中之一.对输入信号进行Hermitian变换,使其实数化;通过门限电平舍去信号负项;对于限幅带来的噪声,可通过选择奇数载波传输来将其消除.限幅OFDM技术对传统光传输系统改变较小,且较基于直流偏压OFDM(DC bias OFDM),在光功率利用率上有7.98 dB提升.     

单光刀与单光镊激光微束系统

提出了构建一种用于细胞非接触操作的激光微束系统。该系统由 Nd:YAG激光束经声压、热膨胀、汽化等综合效应实现的光刀和 He- Ne激光束经光学动力学效应实现的光镊组成。将两激光束耦合到显微镜中 ,实现了生物细胞的捕获、移动、翻转、打孔等一系列操作。在此基础上 ,分析了形成光镊所必需产生梯度力场的条件和形成光刀对能量的要求 ,进行了系统的总体设计、关键部件设计和选择 ,构建了一套激光微束操作实验系统 ,得到了预期的试验结果。在该系统上成功地实现了非接触细胞操作 ,并对染色体进行了切割。     

基于半导体光放大器的开关矩阵级联规模的研究

分析了几种基于半导体光放大器的开光矩阵的级联特性，结果表明矩阵—矢量(matrix—vactor)开关规模的大小严重受限于大的分光损失，波导损失和耦合损失，然而对于分布增益矩阵—矢量开关矩阵和Benes开关矩阵，放大自发辐射噪声(ASE)的积累和信号的非理想消光比是限制系统级联规模的主要因素，当信号光功率较大时，非理想消光比对级联的规模有大的影响。     

Active optical clock

This article presents the principles and techniques of active optical clock, a special laser combining the laser physics of one-atom laser, bad-cavity gas laser, super-cavity stabilized laser and optical atomic clock together. As a simple example, an active optical clock based on thermal strontium atomic beam shows a quantum-limited linewidth of 0.51 Hz, which is insensitive to laser cavity-length noise, and may surpass the recorded narrowest 6.7 Hz of Hg ion optical clock and 1.5 Hz of very recent optical lattice clock. The estimated 0.1 Hz one-second instability and 0.27 Hz uncertainty are limited only by the relativistic Doppler effect, and can be improved by cold atoms. Supported by the National Basic Research Program of China (Grant No. 2005CB724500) and National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10874009     

Digital optical signal amplifier using an Er-doped fiber optical bistable device

The principle and charecteristics of verious digital optical signal amplifiers using Er-doped fiber optical bistability devices have been discussed. Optical signal gain and its variation with the parameters of the devices with constant or pulse optical bias have been calculated, and the design principle of those devices has been given. Supported by the National Natural Science Fundation of China Zhang Yuancheng: born in Aug. 1938, Professor     

用ERC图解法设计光分路器分光比

对光分路器分光比的设计作了专门研究,找到一种适用于四路以上光分路器分光比的简便设计方法-ERC图解法,经实例验证,该方法简单、容易、方便、实用,其数据准确、可靠,完全可以满足工程设计的实际需要.