發(fā)布時間：2017-10-14 15:43

  本文關(guān)鍵詞：基于混沌理論的電容檢測方法研究

  更多相關(guān)文章： Duffing方程 混沌檢測系統(tǒng) 電容傳感器 微弱信號檢測 Floquent乘子

【摘要】：本文基于北京市地震局地殼運(yùn)動監(jiān)測工程研究中心分量鉆井應(yīng)變儀的項(xiàng)目背景,針對地殼運(yùn)動產(chǎn)生的微位移的檢測難題開展研究。經(jīng)過歸納整理常用的“電容—位移”測量方法,并結(jié)合混沌理論,提出了兩種運(yùn)用電容極板變化來檢測微位移的混沌方法:基于相軌跡圖的混沌方法與基于擴(kuò)展Floquent乘子的混沌方法。通過對傳統(tǒng)的電容極板變化來檢測位移變化的分析與仿真,我們發(fā)現(xiàn)用電容檢測微位移變化存在的困難是待測信號幅值微小,噪聲強(qiáng),檢測精度不高,且電路實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。為了解決這個問題,我們利用混沌的初值敏感性與抗噪性,提出兩種可以應(yīng)用于電容檢測微位移變化的方法。第一種是基于相軌跡圖的混沌方法。該方法將待測信號作為系統(tǒng)驅(qū)動力輸入到Duffing混沌系統(tǒng),通過觀察相軌跡圖的變化與調(diào)節(jié)驅(qū)動力的大小,求得待測信號幅值。經(jīng)過仿真驗(yàn)證,該方法能夠達(dá)到nV級精度,在信號頻率為10rad/s時,信噪比為-76db,門限相較于鎖相放大器方法降低了46db,并且對高斯白噪聲、諧波噪聲與直流誤差噪聲都有較強(qiáng)的抵抗力。第二種是基于擴(kuò)展Floquent乘子的混沌方法。該方法通過求解Duffing混沌系統(tǒng)系統(tǒng)驅(qū)動力與擴(kuò)展Floquent乘子的函數(shù)關(guān)系,再通過最小二乘擬合的方式確定待測信號的幅值。經(jīng)過仿真驗(yàn)證,該方法在信號頻率為10rad/s,幅值為0.001V,噪聲采樣率為0.01秒,信噪比為-20.79db的情況下,相對誤差達(dá)到7.7%,而鎖相放大器方法在同樣條件下的相對誤差為417.8%。隨著信噪比降低,基于擴(kuò)展Floquent乘子的混沌方法表現(xiàn)出具有良好的抗噪性。最后得出結(jié)論,基于混沌理論的電容檢測微位移變化的方法性能優(yōu)異,具有前景,同時也分析了該方法的現(xiàn)存缺點(diǎn)與未來需要研究的方向。
【關(guān)鍵詞】：Duffing方程 混沌檢測系統(tǒng) 電容傳感器 微弱信號檢測 Floquent乘子
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH762.2;O415.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 引言9
• 1.2 本文研究背景和意義9-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 電容檢測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 混沌理論及其在信號檢測中的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.4 本文的主要工作與內(nèi)容安排14-16
• 1.4.1 本文主要內(nèi)容14-15
• 1.4.2 本文文章結(jié)構(gòu)15-16
• 第2章 位移檢測所用電容傳感器原理簡介16-24
• 2.1 引言16
• 2.2 電容傳感器分類16-20
• 2.3 差動變間距式電容傳感器原理20-22
• 2.4 本章小結(jié)22-24
• 第3章 檢測電容信號的常規(guī)方法簡介24-37
• 3.1 引言24
• 3.2 常規(guī)小信號檢測方法24-29
• 3.2.1 濾波25-26
• 3.2.2 調(diào)制放大與解調(diào)26-29
• 3.3 鎖相放大器方法原理29-33
• 3.4 鎖相放大器方法在電容測量中的應(yīng)用33-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第4章 基于相軌跡圖的混沌方法37-50
• 4.1 引言37
• 4.2 混沌振子基本理論37-39
• 4.2.1 混沌的概念37-38
• 4.2.2 混沌的基本特征38-39
• 4.3 基于Duffing振子的相軌跡圖觀測法39-46
• 4.3.1 Duffing振子模型與分析40-44
• 4.3.2 基于Duffing振子的相軌跡圖觀測法應(yīng)用44-46
• 4.4 仿真分析46-49
• 4.4.1 Duffing混沌檢測系統(tǒng)對三種噪聲的抗噪性分析47-48
• 4.4.2 鎖相放大器與Duffing混沌檢測系統(tǒng)的檢測精度仿真對比48-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第5章 基于擴(kuò)展FLOQUENT乘子的混沌方法50-61
• 5.1 引言50
• 5.2 擴(kuò)展Floquent乘子的計(jì)算方法50-52
• 5.3 基于擴(kuò)展Floquent算子的混沌方法52-55
• 5.3.1 微弱信號幅值的估計(jì)過程52-54
• 5.3.2 基于擴(kuò)展Floquent乘子的混沌方法應(yīng)用54-55
• 5.4 仿真分析55-59
• 5.4.1 程序?qū)崿F(xiàn)55-58
• 5.4.2 仿真結(jié)果分析58-59
• 5.5 本章小結(jié)59-61
• 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單68-69
• 致謝69

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