基于混沌理論的微弱信號檢測原理及其在金屬探測器中的應用研究.pdf

1、金屬探測器是一種金屬檢出設備，它利用電磁感應的物理原理，對混合物品或人體中的金屬物質(zhì)產(chǎn)生感應信號，以達到檢出或剔除的目的。隨著生活水平的日益提高，人們對食品、醫(yī)藥及紡織品等的安全要求也日益提高。在上述產(chǎn)品中，金屬雜質(zhì)含量是檢驗其質(zhì)量的重要指標。因此，對這類物品進行金屬檢測，以將不合格產(chǎn)品檢出就尤為必要。目前，由于技術(shù)所限，高精度金屬探測器主要依賴進口，雖然性能較高，但是價格昂貴。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)向著高精度、高品質(zhì)發(fā)展，以及顧客對產(chǎn)品質(zhì)量

2、的要求日益增加，高精度的金屬探測器市場將會十分廣闊。因此，研發(fā)一種高精度且成本相對較低的金屬探測器產(chǎn)品，具有非?？捎^的經(jīng)濟效益。此外，實現(xiàn)核心技術(shù)的自主化，還能擺脫對國外產(chǎn)品的依賴，具有相當?shù)纳鐣б妗?br>　　 混沌理論是一門發(fā)展迅速的前沿學科，被譽為二十世紀三大學術(shù)成果之一?；煦绲囊豁椈咎卣魇浅踔得舾行?，即混沌系統(tǒng)的每個初值都分別對應一條唯一的運動軌道，初值的微小變化會導致混沌系統(tǒng)運動軌道的巨大變化。假設用一微弱信號去擾動混沌

3、系統(tǒng)的初值，然后利用其初值敏感性，通過檢測混沌軌道的變化情況就可以反向推斷出初值的微小變化，從而檢測出微弱信號的存在，這就是利用混沌檢測微弱信號的理論依據(jù)。
　　 杜芬振子是一個典型的混沌系統(tǒng)，它所描述的非線性動力學系統(tǒng)包括周期振蕩、分岔、混沌等復雜狀態(tài)，是研究混沌理論的重要模型之一。本文以杜芬振子作為研究模型，推導并分析了杜芬振子的數(shù)學方程和運動軌跡，并根據(jù)其數(shù)學模型在Matlab/Simulink環(huán)境中建立起杜芬振子的仿真模

4、型，分別研究并仿真杜芬振子基于策動力擾動和阻尼比擾動的微弱信號檢測原理。傳統(tǒng)的策動力擾動法對待檢測信號的頻率有嚴格的要求，因此大大限制了杜芬振子可檢測的信號范圍?；谶@一現(xiàn)狀，本文提出了一種通過擾動系統(tǒng)阻尼比來檢測微弱信號的新方法，這一方法令待檢測信號不再受頻率的限制，使杜芬振子的應用范圍更加廣泛。
　　 阻尼比擾動檢測法的優(yōu)點是對待檢測信號的頻率解除了限制，但缺點是失去了對隨機噪聲信號的天然免疫力，因此本文進一步對基于阻尼比擾