声学随机共振实验

在特定的非线性系统中,噪声的存在能够增强信号的响应, 这种现象为随机共振. 本文实验通过观察噪声对听觉阈限的影响,使学生了解声学中的随机共振现象.     

输入方波信号的过阻尼谐振子的随机共振

计算了在输入方波信号情况下过阻尼谐振子的输出功率谱和信噪比,详细讨论了相应的随机共振现象,并与输入余弦信号情况进行对比.研究发现:它们均出现随机共振现象,且均存在共振和抑制并存的现象.但这一并存现象,在两模型中分别出现于不同的共振曲线. 关键词： 过阻尼谐振子 随机共振 方波信号     

具有周期信号调制噪声的线性模型的随机共振

研究了具有周期信号调制噪声的过阻尼线性系统的随机共振现象.当采用非对称的分段噪声 时，可以得到系统响应的一、二阶矩和信噪比的精确表达式.通过对信噪比的分析, 发现了 “真实的"随机共振和传统的随机共振现象，讨论了乘性噪声的非对称性、自相关时间和噪 声之间的相关强度对信噪比的影响. 关键词： 随机共振 信噪比 周期信号调制噪声 线性模型     

光磁共振实验中扫场及水平场取值关系的探讨

在光磁共振实验中,常常有抽运信号与共振信号同时存在的情况,这严重影响到实验的观察和测量.本文利用扫场及水平场大小对抽运信号的影响,通过理论分析和实验测量得到抽运和共振信号不同时存在时扫场和水平场的取值关系.从而有效避免抽运信号对共振信号的干扰,以及对总磁场方向误判的情况,保证了实验的顺利进行和准确测量.     

连续波核磁共振实验问题探究

连续波核磁共振是磁共振系列实验的基础项目,深刻理解共振尾波实验原理也是课堂教学难点.以LC谐振频率及调节方法为切入点,由简单数理分析并采用一级近似得知,实验所拾取信号是以LC谐振信号为载波,且其幅值受拉莫频率偏离谐振频率之差频所简谐调制的调幅信号.使用外部可调频率的射频信号模拟拉莫进动感生电动势,通过振荡器(检波)输出分析调制信号的频率特性.实验结果表明:对短弛豫弱调制磁场,共振尾波幅值衰减反映共振横向弛豫;对长弛豫或强调制磁场,共振尾波不能准确地描述弛豫过程.长弛豫左侧信号源于当次激发之前激发态仍有历史激发的"遗留"核磁矩.     

线性时滞反馈引起的周期性振动共振分析

研究了高频信号和微弱低频信号同时激励下线性时滞反馈对过阻尼双稳系统和Duffing振子系统中振动共振现象的影响. 解析分析和数值结果都表明, 系统对低频信号的响应幅值增益随时滞参数的变化同时呈现两种不同的周期性关系, 其周期分别为输入的高频信号和低频信号的周期. 数值结果还表明, 对不存在经典振动共振现象的单稳Duffing系统, 通过调节时滞参数也可以引发振动共振现象. 使用时滞反馈不仅可以有效地控制振动共振, 还可以进一步增强系统对微弱低频信号的响应. 关键词： 双稳系统 Duffing 系统 线性时滞反馈 振动共振     

利用随机共振在强噪声下提取信息信号

已有利用随机共振在强噪声下提取单一频率信号的若干报道，但单一频率信号所携带的信息量为零.本实验研究表明：在调幅波和白噪声的协同作用下，非线性双稳系统的输出不仅可以呈现随机共振现象，而且经检波、滤波后能提取出调制信号(信息信号)；与直接经电子学系统检波、线性滤波后所提取的调制信号相比，前者所获调制信号的信噪比更高.给出了绝热近似条件下，调制信号信噪比的解析表达式. 关键词： 随机共振 信噪比 调制信号 噪声     

用流水法测量纵向驰豫时间的讨论

在核磁共振实验中用流水法测量纵向弛豫时间时,我们观察到当水流速慢时共振信号先随着流速增加而增加,当共振信号达到一极大值后又随着流速进一步增加而减少。下面来讨论这个实验现象。     

大参数周期信号随机共振解析

通过调节双稳系统参数实现大参数频率范围内周期信号的随机共振, 在工程上具有重要意义. 推导了双稳系统参数的归一化变换, 利用归一化变换原理对大参数周期信号的随机共振进行了数值仿真, 阐明该原理适用于任意频率周期信号. 对大参数随机共振用电路模拟进行了实验验证, 揭示了通过调节双稳系统参数可以实现大参数频率范围内的随机共振. 分析了二次采样实现大参数周期信号随机共振的机理, 通过数值仿真与参数归一化变换方法进行了比较. 仿真结果表明, 在输入信号幅度变化的情况下, 二次采样方法易出现发散现象, 而归一化变换具有更好的稳定性与适应性.     

用节拍器做共振实验

中学物理教学中都是通过实验现象说明物理系统发生共振的条件.中学常见演示共振现象的实验有图1和图2所示的两种.图1所示的仪器,操作方便,很容易演示出共振现象,但是不能看出共振条件;图2所示的单摆的共振演示仪,能说明共振条件,但是由于各个摆之间的能量相互传递,振动会相互干扰,实验现象不稳定.     

随机共振的模拟实验

用模拟电路的方法对随机共振现象进行多方面的实验研究,讨论随机共振机制,测量输出信噪比(SNR),由于在随机共振过程中部分噪声能量可转变为信号能量,利用这个机制可能在强噪声对信号的抑制下取出信号。 关键词：     

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.     

脉冲信号被噪声调制的单模激光随机共振

建立了一个脉冲信号受噪声调制的新型的单模激光随机共振模型, 采用线性化近似的方法计算了相应的光强关联函数和系统的输出信噪比, 并详细讨论了相应的随机共振现象. 研究结果表明: 由于噪声调制脉冲信号, 使得单模激光表现出崭新的随机共振现象, 即通过改变脉冲信号周期T来实现抑制或优化输出信噪比的目的.     

由激光场中关联色噪声引起的随机共振

在过去的十多年中,对随机共振现象的研究,无论在理论上还是在实验上都引起了人们极大的兴趣和关注[1].随机共振现象可解释为在非线性系统中一个很小的周期性信号在噪声的协助下被放大,并在双稳环流激光、半导体装置、化学反应等不同系统中被观测到.     

线性调频信号激励过阻尼双稳系统的随机共振现象研究

线性调频信号是工程中常见的一种信号, 由于其为非周期信号, 无法以频域信噪比作为衡量其是否产生随机共振的测量手段, 故鲜有文献研究以线性调频信号为激励信号的随机共振现象. 本文利用线性调频信号在最优分数阶Fourier变换域上的能量聚集性, 首次提出以最优分数阶Fourier变换域上定义的信噪比作为测量手段, 研究了线性调频信号叠加高斯白噪声激励过阻尼双稳系统的随机共振现象, 且发现了以线性调频信号为激励信号时产生的新现象, 即随着信号频率的增大, 随机共振将逐渐减弱, 并给出了合理的解释.仿真的结果与理论分析一致, 验证了本文所提出方法的有效性. 关键词： 线性调频信号 分数阶Fourier变换 随机共振     

α稳定噪声环境下多频微弱信号检测的参数诱导随机共振现象

本文将α稳定噪声与双稳随机共振系统相结合, 研究了不同α稳定噪声环境下高低频(均为多频)微弱信号检测的参数诱导随机共振现象, 探究了α稳定噪声的特征指数α(0 < α ≤ 2)和对称参数β (-1≤ β ≤ 1)及随机共振系统参数a, b对共振输出效应的作用规律. 研究结果表明, 在不同分布的α稳定噪声环境下, 通过调节系统参数a和b均可诱导随机共振来实现多个高、低频微弱信号的检测, 且存在多个a, b参数区间均可诱导随机共振, 这些区间不随α或β的变化而变化; 在高、低频微弱信号检测中, α或β对随机共振输出效应的作用规律相同. 本研究结果将有助于α稳定噪声环境下参数诱导随机共振现象中系统参数的合理选取, 进而可为实现基于随机共振的多频微弱信号检测方法的工程应用奠定基础. 关键词： 随机共振 α稳定噪声')" href="#">α稳定噪声 多频微弱信号检测 平均信噪比增益     

自制受迫振动与共振演示探究仪

教材手摇式受迫振动与手动共振实验装置稳定性差,演示的实验现象不直观且不连续,均未达到定量探究.针对装置和实验现象的不足,制作了受迫振动与共振演示探究仪,该装置能直观演示阻尼振动、受迫振动和共振现象;借助Tracker、Origin和Pr视频软件的辅助能更高效率地实现可视化教学.     

用数字示波器探究光磁共振实验中反常共振信号的机理

本文根据拟合得到的g_F因子大小,确定了光磁共振实验中的反常共振信号;用数字示波器测量了反常共振射频信号的频谱,计算了反常共振射频信号各高次谐波的大小;通过线性拟合,得到了正常共振信号幅度与射频信号幅度的关系。利用此关系,计算了各高次谐波产生的反常共振信号大小,计算结果与测量值基本一致。频率计连接射频信号源后,射频信号波形和频谱发生明显变化,反常共振信号随着射频信号频谱的变化发生相应改变,进一步证明了反常共振信号由射频信号的高次谐波共振所引起。这些结果表明,用数字示波器探究光磁共振实验中反常共振信号的机理不仅可行,还能定量估算和预测射频信号波形对反常共振信号大小的影响。     

非磁化等离子体Hopf分岔处随机共振实验

在非磁化的直流放电等离子体中,利用系统内禀的周期驱动力与外加的高斯白噪声的协同作用,成功地在系统动力学轨道Hopf分岔的不动点一侧,观察到了周期信号的信噪比被噪声改善的随机共振现象.一维过阻尼系统的随机共振模型可以解释所观察的实验结果.比较实验结果与理论模型可知,系统动力学轨道发生Hopf分岔的原因是系统双稳态之间势垒的变化 在Hopf分岔的极限环一侧观察不到随机共振现象,其原因是此时系统已经处于超阈值周期驱动的状态     

电子自旋共振实验g因子的准确测量方法

详细分析了用可调反射式谐振腔做电子自旋共振(ESR)实验测量g因子时应注意的2个问题:一是选择正确的共振波形测量共振时的微波频率;二是选择适当的测量方法测量共振磁场以消除扫描磁场和地磁场的影响.具体讨论了微波频率对电子自旋共振信号波形的影响,从理论上解释了共振信号的变化所反映的物理过程,给出了精确测量顺磁物质g因子的具体实验方法.