单模非线性光学系统的弛豫速率与随机共振

应用变分法研究了一个单模非线性光学系统的弛豫速率对噪声强度的依赖性，并由线性响应理论考察了该系统的随机共振行为.研究结果表明当系统没有偏置时，单稳与多稳情形下的松弛速率对噪声强度的依赖性表现出很大的不同.揭示了对称的一维单稳系统中的随机共振现象，并针对一维单稳系统中随机共振存在的一般条件进行了分析. 关键词： 弛豫速率 随机共振 变分法 线性响应理论     

力与耦合系统的交互作用和随机能量共振

外界对系统作功的过程就是系统状态发生变化的过程.根据Langevin方程的随机动力学特性,采用微观动力学和宏观热力学方法,建立了基于单一随机轨线的耦合双稳系统的热力学关系.通过力与耦合系统的功交互作用定量地刻画了能量的传递和转换关系,揭示了耦合系统中存在着的随机能量共振现象.从作功与能量的关系进行分析,进一步揭示了随机共振产生的物理本质. 关键词： 耦合双稳系统 随机热力学 随机能量共振 功     

三稳系统的动态响应及随机共振

以平衡点参数p, q构造出一类对称三稳势函数, 进而提出微弱信号和噪声共同驱动的三稳系统模型. 深入研究并总结参数p, q对势垒高度ΔU₁, ΔU₂及两势垒高度差的影响. 从定常输入的角度提出了系统稳态解曲线的概念, 并进一步研究低频谐波信号输入时系统的输出动态响应. 引入噪声, 三稳系统在合适的参数条件下实现随机共振, 从稳态解曲线的角度分析了噪声诱导的三稳系统随机共振机理. 最后研究了阻尼比k和平衡点参数p, q对系统随机共振的影响.     

由加性和乘性噪声驱动的非对称双稳系统的随机共振

根据信噪比理论，研究了由乘性和加性白噪声以及周期矩形信号共同作用的非对称双稳系统的随机共振。推导出了信噪比的解析表达式，并且该表达式适用于任意的信号振幅。数值分析表明乘性噪声强度D和加性噪声强度α对信噪比的影响是不同的：对应于任意的一个非对称系数r的值，SNR-α 曲线比SNR-D曲线更容易出现随机共振。即当系统的双阱不是很不对称的时候，改变加性噪声比改变乘性噪声更容易产生随机共振。此外，势井的非对称性能够减小信噪比。     

关联噪声驱动的非对称双稳系统的随机共振

运用统一色噪声近似理论和两态模型理论,研究了周期矩形信号和关联的乘性色噪声和加性白噪声驱动的非对称双稳系统的随机共振现象,得到了适合信号任意幅值的信噪比表达式.信噪比是乘性噪声强度、加性噪声强度、乘性噪声自关联时间、噪声耦合强度的非单调函数,所以该双稳系统中出现了随机共振.同时,调节加性噪声强度比调节乘性噪声强度更容易产生随机共振.势阱静态非对称性和噪声之间的耦合强度对信噪比的影响是不同的. 关键词： 非对称双稳系统 随机共振 信噪比 周期矩形信号     

级联双稳系统的随机共振特性

研究了两个双稳系统级联的随机共振特性，由于第一级双稳系统的作用是将白噪声转变为色噪声，因此它是整个级联系统中最重要的环节，以后各级系统近似按洛伦兹分布将噪声能量不断向低频区域集中，从而减弱高频抖动，突出波形的基本轮廓.频谱中信号谱峰随噪声强度的变化规律表明，级联双稳系统只在有限的低频范围内，通过一定量的噪声强度来增强信号频率处的谱峰高度，如果前一级系统未达到随机共振状态，那么其后一级并不能对前一级的输出进行“优化”而形成随机共振.级联双稳系统级数的增加，会使噪声能量集中的低频区域变窄，信号谱峰易被压缩和受到噪声干扰.虽然可以用二次采样方法进行改善，但其改善程度有限.因此对于信号检测而言，使用单级双稳系统即可. 关键词： 级联双稳系统 随机共振 频谱 噪声     

噪声交叉关联强度的时间周期调制对线性过阻尼系统的随机共振的影响

针对由加性、乘性噪声和周期信号共同作用的线性过阻尼系统, 在噪声交叉关联强度受到时间周期调制的情况下,利用随机平均法推导了系统响应的信噪比的解析表达式. 研究发现这类系统比噪声间互不相关或噪声交叉关联强度为常数的线性系统具有更丰富的动力学特性, 系统响应的信噪比随交叉关联调制频率的变化出现周期振荡型随机共振, 噪声的交叉关联参数导致随机共振现象的多样化.噪声交叉关联强度的时间周期调制的引入有利于提高对微弱周期信号检测的灵敏度和实现对周期信号的频率估计. 关键词： 随机共振 周期振荡型共振 噪声交叉关联强度 信噪比     

色高斯噪声驱动双稳系统的多重随机共振研究

研究了由色关联乘性和加性色噪声作用下的双稳系统的随机共振问题,在绝热近似条件下得到了信噪比的表达式.通过分析所得的初始条件为 x(0)=x₊ 时的信噪比,发现了单随机共振和多重随机共振现象;分析了噪声强度、噪声关联时间和关联强度对系统信噪比的影响. 关键词： 多重随机共振 信噪比 双稳模型 色关联色噪声     

光学双稳系统中的随机共振

运用绝热近似理论，研究了由加性噪声和乘性噪声及周期信号驱动的光学双稳系统的随机共振现象. 发现该模型中输出信噪比R～随着加性噪声强度D_a的变化曲线中会出现随机共振现象，而信噪比R～随着乘性噪声强度D_m的变化曲线是单调减小的，信噪比曲线中没有出现随机共振现象. 因此，加性噪声和乘性噪声对输出信噪比的影响是不同的. 关键词： 随机共振 信噪比 乘性噪声 加性噪声     

随机共振控制的频率匹配方法

根据非线性双稳系统在噪声和弱周期信号作用下产生随机共振的随机同步条件，提出了随机共振控制的频率匹配方法.理论分析和数值仿真结果表明，随机共振是可控制的，通过控制输入信号的频率和噪声的统计特性，不仅能拓宽产生随机共振的频率范围，而且能增强共振的强度，从而实现有更多的噪声能量转换为信号能量. 关键词： 随机共振 非线性双稳系统 频率匹配 控制     

Stochastic resonance in a monostable system driven by square-wave signal and dichotomous noise

<正>This paper investigates the stochastic resonance in a monostable system driven by square-wave signal,asymmetric dichotomous noise as well as by multiplicative and additive white noise.By the use of the properties of the dichotomous noise,it obtains the expressions of the signal-to-noise ratio under the adiabatic approximation condition.It finds that the signal-to-noise ratio is a non-monotonic function of the asymmetry of the dichotomous noise,and which varies non-monotonously with the intensity of the multiplicative and additive noise as well as the system parameters.Moreover, the signal-to-noise ratio depends on the correlation rate and intensity of the dichotomous noise.     

二值噪声激励下欠阻尼周期势系统的随机共振

研究了二值噪声和周期信号共同激励下欠阻尼周期势系统的随机共振. 利用随机能量法计算了系统的平均输入能量和平均输出信号的振幅和相位差, 讨论了二值噪声对随机共振的影响. 发现随着噪声强度的增大, 平均输入能量曲线存在一个极小值和一个极大值, 系统出现先抑制后共振的现象; 同时, 系统信噪比曲线随噪声强度的增加出现单峰现象, 说明系统存在随机共振现象.     

双稳系统的随机能量共振和作功效率

分析了处于双稳系统中的布朗粒子与外界的周期性外力和热随机力的功、热交互作用,建立了基于Langevin方程的随机能量平衡方程.围绕着受周期力、随机力和阻尼力共同作用的Langevin方程,采用动力学和非平衡热力学相结合的方法,从以"力"为立足点转到以"能量"为研究核心,深入分析了布朗粒子沿单一轨线运动时系统与环境之间的能量交换和作功效率,揭示了双稳系统的随机能量共振现象. 关键词： 双稳系统 随机能量共振 作功效率     

双稳系统演化的时间尺度与随机共振的加强

噪声作用下的双稳系统存在着单一势阱内的随机波动和两势阱之间的概率跃迁,这两种不同层级的运动具有不同的时间尺度,且低层级的势阱内的波动影响着高层级的势阱间的跃迁．当外作用周期信号的时间尺度与噪声诱导的势阱间概率跃迁达到随机同步时,则能产生随机共振;给系统再加第二驱动周期信号,使其时间尺度与低层级的势阱内的波动相匹配,则存在着频率吸收现象,并能增强双稳系统的随机共振效应． 关键词： 随机共振 双稳系统 层级 时间尺度     

Stochastic resonance of a damped oscillator with frequency fluctuation driven by a periodic external force

<正>Considering a damped linear oscillator model subjected to a white noise with an inherent angular frequency and a periodic external driving force,we derive the analytic expression of the first moment of output response,and study the stochastic resonance phenomenon in a system.The results show that the output response of this system behaves as a simple harmonic vibration,of which the frequency is the same as the external driving frequency,and the variations of amplitude with the driving frequency and the inherent frequency present a bona fide stochastic resonance.     

Stochastic resonance in periodic potentials

We have studied the motion of a particle in a periodic potential plus a bias, driven by a noise and a coherent forcing. The response (power spectrum) of the particle at the driving forcing frequency is considered for different values of the noise intensity and of the bias. It is shown via direct simulation that the response displays the phenomenon of stochastic resonance, although the phenomenology is somehow different from the one observed in the standard bistable system.     

幂函数型单势阱随机振动系统的广义随机共振

将线性随机振动系统中通常的简谐势阱推广为更一般的幂函数型势阱,得到幂函数型单势阱非线性随机振动系统.利用随机情形下的二阶Runge-Kutta算法研究了噪声强度、势阱参数和周期激励参数对系统稳态响应的一阶矩振幅和系统响应的稳态方差的影响.对决定势阱形状的势阱参数之一b历经b2,b2以及相当于简谐势阱的b=2等全部情况的研究表明:随噪声强度D的变化,系统稳态响应的一阶矩振幅可以在b2时出现非单调变化,即发生广义随机共振现象,而对通常的b=2简谐势阱以及b2的情况,则无该现象发生;随势阱参数的变化,系统稳态响应的一阶矩振幅以及系统响应的稳态方差也可以发生非单调变化.     

双稳随机共振参数特性的研究

以双稳系统为研究对象，探讨了影响和产生双稳随机共振的参数选择特性.双稳系统参数和二次采样频率参数有着内在的物理联系，它们的改变都会引起势垒、势阱间距和粒子跃迁速率的改变，并使噪声能量相对重新分配，进而影响随机共振效果.根据随机共振的参数选择规律，可通过适当的参数选择来得到最佳的随机共振状态，为后续数据处理奠定基础.     

Control of stochastic resonance in bistable system by using periodic signal

<正>According to the characteristic structure of double wells in bistable systems,this paper analyses stochastic fluctuations in the single potential well and probability transitions between the two potential wells and proposes a method of controlling stochastic resonance by using a periodic signal.Results of theoretical analysis and numerical simulation show that the phenomenon of stochastic resonance happens when the time scales of the periodic signal and the noise-induced probability transitions between the two potential wells achieve stochastic synchronization.By adding a bistable system with a controllable periodic signal,fluctuations in the single potential well can be effectively controlled,thus affecting the probability transitions between the two potential wells.In this way,an effective control can be achieved which allows one to either enhance or realize stochastic resonance.     

耦合双稳系统的随机共振控制

两个双稳系统经非线性耦合而成为多稳态系统,该耦合系统与单一双稳系统相比具有较高的理论研究和实际应用价值.解析地分析了耦合系统在含噪弱周期信号作用下的响应特性,给出了耦合系数和双稳系统参数对随机共振的影响,表明耦合系统的随机共振是在带状的双势阱作用下产生的,还构建了反馈耦合控制原理框图.这为在双稳类系统中人为地产生随机共振或使共振效应更加强烈即随机共振的控制及其应用提供了可靠的理论依据.数值仿真结果与理论分析完全符合. 关键词： 耦合双稳系统 随机共振 控制