随机共振理论及其在分析化学中的应用研究.pdf

随机共振理论及其在分析化学中的应用研究.pdf

  1. 1、本文档共137页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
随机共振理论及其在分析化学中的应用研究.pdf

中国科学技术大学博士论文 摘 要 随机共振的概念是在研究古气象冰川问题时提出的一种假设。随着在触发器电 路实验中对随机共振现象的证实以及在激光实验系统中对随机共振现象的观测,随 机共振研究同益引起不同领域科学家的极大兴趣和广泛关注。大量的研究证明,随 机共振是在非线性、随机力和信号三者存在下相当普遍的一种协同现象。当满足一 定条件时,系统的响应将表现出随噪声强度变化而变化的共振行为。 本文针对强噪声背景下的分析化学信号,开展了随机共振在弱化学信号检测中 的应用研究。首先对随机共振理论及其在化学领域中的研究概况进行了综述,然后 针列‘影响随机共振的不同因素提出和建立了解决弱信号检测的算法。通过模拟和实 验信号的分析,表明了随机共振算法对弱信号检测的可行性和适用性。研究内容包 括: 1.基于噪声对随机共振的影响规律,提出了改变输入信号(包括噪声和信号)的 幅值大小实现弱信号检测的随机共振算法,该算法不是通过增加外噪声而是通过调 节输入信号的大小改变输出信号的信噪比。不仅提高了方法的实用性,而且简化了 计算过程中的参数调节。通过对模拟信号和实验色谱信号的检测以及与傅立叶变换 (FFT)、小波变换(WT)的比较,结果表明随机共振算法可用于信噪比很低的分析信 号探测,即使在信号完全被噪声淹没的情况下,FFT与wT方法不能对信号进行正 确的处理,而随机共振方法却能对其进行较好的检测。 2.在上述研究结果的基础上,提出了双层随机共振算法。该算法将原始信号作 为第一层随机共振的输入,第一层随机共振的输出又作为第二层随机共振的输入, 通过对两层输入信号的调节,实现最佳的输出信号。该方法可以对弱信号进行逐级 地放大,进一步提高了输出信号的信噪比。为了对输入信号的幅值与算法参数之间 的关系进行研究,引入了输入信号的平均标准误差作为判据,得到了输入信号的平 均标准误差与参数值的定量关系,为随机共振算法的参数调节提供了一种有效方 法。 中国科学技术大学博士论文 3.为了避免检出信号峰与原始信号峰位置的偏移问题,提出了引入外力对系统 进行周期调节的随机共振算法。研究发现,输出信号受到调节频率和振幅的协同作 用,其中调节频率起着关键的作用,振幅的作用以频率为前提。详细讨论了外力的 频率和振幅对信号检测的影响,并将该方法应用于模拟信号和喇曼光谱实验信号的 检测。结果表明,该方法不仅可方便地用于弱化学信号处理,克服检出信号峰位置 的偏移,而且对不同噪声水平的信号均有良好的适用性。 4.为了考察非线性系统对弱信号检测效果的影响。选用了Duffing方程作为随 机共振的非线性系统,提出了基于Duffing系统的随机共振算法。通过对信号的噪 声水平与调节参数对弱信号检测效果的影响规律研究,发现对不同噪声水平信号的 检测,其调节参数范围基本一致,从而确定了该方法实际应用的参数优化区间。将 该方法应用于模拟信号、喇曼光谱和x一射线衍射信号的处理,表明了方法的可行 性。与原来的方法相比,该方法仅需要调节一个参数,并且对不同噪声水平的信号 均能很好地检测效果,进一步提高了方法的实用性。 5.为解决弱信号样品的定量分析问题,提出了将归一化方法与随机共振相结合 的信号处理方法。该方法首先对不同信噪比的输入信号进行归一化处理,然后输入 随机共振算法,最后再对输出信号进行相应的反归一化处理。结果表明,该方法的 输出信号幅值与样品浓度之间保持了良好的线性关系,从而实现了随机共振算法用 于弱信号样品的定量分析。通过对实验信号的实际处理,结果表明该方法可准确、 可靠地用于定量分析。 中国科学技术大学博上沦文 第一章综述 1.1引言 在信号检测中,噪声常常伴随着信号,与信号共存。传统的检测方法总是 jF方百计通过抑制噪声来检测有用信号,然而抑制噪声不免使信号受到损失, 对微弱的信号,这种损失可能会使有用信号得不到检测。 随机共振表示一种现象,即噪声的变化可以改变系统对弱信号响应的信噪 比。假设两种因素作用于一个系统,一种是强且随机的因素(噪声),另一种是 弱且为周期性的因素(信号),人们会本能地想象该系统的输出应该是具有强噪 声背景的周期信号。然而,研究表明,在随机共振的条件下,系统的输出却表 现出不同的情况,其输出信号得到放大,噪声反而减

文档评论(0)

带头大哥 + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档