内噪声作用下的随机共振算法对弱信号的检测

基于随机共振理论提出了一种简便、有效地检测弱信号的方法。在内噪声协同作用下，通过调节输入噪声信号的大小能较好地提高系统输出信号的信噪比，从而实现检测背景噪声很强的弱信号的目的。应用于模拟信号和实验信号的结果证明了方法是可行的。     

基于周期调节的随机共振算法对化学弱信号的检测研究

提出了一种新的随机共振算法,通过对系统的周期进行调节以实现系统的共振.讨论了实现共振的系统参数,并对模拟信号和拉曼光谱实验信号进行了处理.结果表明,该方法不仅可方便地用于弱化学信号的处理,克服检出信号的滞后现象,而且对不同噪声水平的信号均有良好的适用性.     

自适应随机共振算法用于微弱信号检测

我们[1] 曾将随机共振方法应用于化学弱信号的检测 ,并提出了一种只利用测量信号本身所包含噪声的协作效应来检测化学弱信号的新方法 [2 ] ,即通过连续变化系统自身的稳态参数来实现共振 .在以往工作中 ,对输出结果的表征也只是将输出与已知结果进行比较 ,通过对输出的随时监控来判断是否得到最优结果 ,因而不能实现微弱信号的自适应检测 .这无疑也限制了此方法的实际应用 .本文在以上工作的基础上 ,研究了双稳系统的输出特性 ,提出了一种自适应随机共振算法 ,即基于双稳系统的系统输出可以通过调节系统自身的稳态参数达到共振 ,从而在连续…     

细胞体系中内噪声对弱信号检测的积极作用

在小尺度的生物化学反应体系中内噪声是普遍存在的,本文采用化学Langevin方程研究了细胞体系中内噪声对弱信号检测的作用. 研究发现, 在Hopf分岔点附近, 当弱信号非常小以至于不能独立地激发细胞内的钙尖峰振荡时, 内噪声能够帮助细胞内的钙振荡信号越过一个域值, 并且在一个最佳的内噪声强度下, 内噪声、内噪声诱导的钙振荡和弱信号之间会产生共振现象, 由此极大地增强了细胞体系对弱信号的检测能力. 由于内噪声是通过细胞尺度变化而改变的, 因此这种现象也说明了在对弱信号检测行为中最佳细胞尺度的存在. 研究还发现最佳的细胞尺度与真正的细胞体积是相吻合的, 并且基本不随外界刺激的改变而改变, 这具有重要的生物学意义.     

IO3--AsO33-化学反应中的随机共振

通过计算机模拟,在IO3--AsO33-化学双稳体系中,对反应控制参量加入周期信号和高斯噪声,体系由于信号和噪声的作用发生上下态之间相互跃迁.计算输出时间序列的功率谱,发现信号在噪声的作用下被放大,在某一最佳噪声强度下,存在一个最大的信噪比输出,表现出随机共振的特征.     

强噪声背景中微弱信号检测的初步研究

为了提高信噪比,以往大都设法滤除噪声。根据随机共振理论,本文对用添加噪声来提高测量信号信噪比的方法进行了初步的尝试,并将此方法应用于强噪声背景中微弱信号的检测,得出了一些有意义的初步结构。     

谱叠加方法用于提高色谱信号信噪比及微弱信号的检测

1　引　　言色谱分析中一个棘手的问题就是痕量组分的测定 ,由于痕量组分信号很微弱 ,常被噪音所淹没以至无法检出。本文研究了色谱噪音的统计学特性 ,将同一样品的多次测定值相叠加 ,噪音叠加后无明显增加 ,而组分信号叠加后增益 ,信噪比明显提高 ,检出限降低 ,重现性满足定量分析要求 ,适合于微弱信号检测。2　基本原理色谱分析中对某物质的检出限主要取决于检测器的噪音。ＩＵＰＡＣ将信号定义为噪音的 3倍。信噪比是指某组分信号与噪音信号之比 ,信噪比越大 ,噪音对信号的影响越小。噪音是仪器自身属性 ,不易降低 ,若能使组分信号增益 ,…     

一种有效提取弱信号的新方法

随机共振 ( Stochastic Resonance,简称 SR)最初由 Benzi[1] 于 1 981年提出 ,并在气象学领域中得到了成功的应用 .根据随机共振理论 ,通过加噪声可在某一“共振”点处大幅度提高信号的信噪比 .这种方法也已成功地应用于方波脉冲信号的恢复 [2 ] ,但在化学信号中的应用尚属空白 .我们首次将这种方法用于化学弱信号的检测 ,并在简单喇曼谱图的解析中获得成功 [3 ] .但是 ,加噪声的方法作为一种有效的信号分析手段还显得很不成熟 .具体表现为处理过程较繁 ,分析信号的峰位偏移明显 ,而且结果在一定程度上要依赖人为判断来决定 [3 ] .　　在…     

受迫薛罗格双匣化学反应模型的随机共振

In order to theoretically disclose the linear and nonlinear responses of the Gaussian white noise driven Schrodinger Model of Two Boxes in chemical reaction to a weak periodic perturbation, the rate equation method is used to derive the analytical expression of linear and nonlinear susceptibilities and the signal-to noise ratio according to quadrustable or bistable adiabatic approximations with in different parameter ranges.The analytically approximate result is also compared with that from numerical simulation. For the parameters under concern, the qualitative agreement is observed between the analytic and the numerical first order resonant structures when the noise intensity is not in zero limit. Moreover, the analytic results show that the resonant behavior can occur only in the odd-order harmonic of the model, but the numerical simulation also shows the second-order harmonic resonance, which might be induced by the finite frequency truncations on the Gaussian white noiseor by the indistinguish ability between high-order harmonics and background noise.     

电氧化甲酸反应体系的随机共振调制

采用甲酸电氧化的反应模型对随机共振的调制进行了研究。反应模型中有驱动电流和CO的饱和覆盖率两个控制参量。当弱信号和噪声同时作用于驱动电流时,固定信号强度,体系输出的脉冲间隔分布可以在合适的噪声强度时最有序,表明出现了随机共振现象。对CO的饱和覆盖率施加周期性信号的作用可以对随机共振行为进行调制,调制的结果取决于调制信号的周期及初相位。     

Constructive Role of Internal Noise for the Detection of Weak Signal in Cell System

Taking into account the existence of internal noise in small scale biochemical reaction systems, we studied how the internal noise would influence the detection of weak external signal in the cell system using chemical Langevin equation. The weak signal was too small to, separately, fire calcium spikes for the cell. We found that, near the Hopf bifurcation point, the internal noise could help the calcium oscillation signal cross a threshold value, and at an optimal internal noise level, a resonance occurred among the internal noise, the internal noise-induced calcium oscillations, and the weak signal, so as to enhance intensively the ability of the cell system to detect the weak signal. Since the internal noise was changed via the cell size, this phenomenon demonstrated the existence of an optimal cell size for the signal detection. Interestingly, it was found that the optimal size matched well with the real cell size, which was robust to external stimulus, this was of significant biological meaning.     

Pt(100)/NO+CO体系随机共振的理论研究

在远离平衡的条件下,NO在Pt(100)表面进行的催化还原反应表现出化学振荡和化学多稳态等复杂的动力学行为.利用Fink等提出的反应模型,通过计算机模拟对体系的控制参量进行周期调制和随机调制,在简单双稳区以及振荡与稳态的共存区,观察到随机共振(StochasticResonance:SR)现象.     

基于随机共振和微纳传感器阵列的六氟化硫检测方法研究

建立了一种基于随机共振和微纳传感器阵列的六氟化硫气体检测方法.使用两个360 μm极间距离的微纳传感器构成的阵列结合随机共振算法,在室温常压,相对湿度70%的条件下检测3.0～24 g/m3 SF6气体及纯SF6气体,以信噪比极大值实现各浓度SF6气体的区分.传感器工作于微电离平衡状态,检测过程中无有害气体产生,安全性较高.为检验该方法的实用性,依据国家标准在温度20 ℃、相对湿度70%和常压条件下模拟现场检测3.0～12 g/m3SF6气体,结果表明: 本方法具有较好的重复性和实用性.