CN106959157B - 一种基于Duffing和SH-COS混沌***的超声波检测方法 - Google Patents

一种基于Duffing和SH-COS混沌***的超声波检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106959157B
CN106959157B CN201710247988.5A CN201710247988A CN106959157B CN 106959157 B CN106959157 B CN 106959157B CN 201710247988 A CN201710247988 A CN 201710247988A CN 106959157 B CN106959157 B CN 106959157B
Authority
CN
China
Prior art keywords
frequency
chaos system
cosine
duffing
cos
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710247988.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106959157A (zh
Inventor
刘福才
边楠楠
刘剑鸣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanshan University
Original Assignee
Yanshan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yanshan University filed Critical Yanshan University
Priority to CN201710247988.5A priority Critical patent/CN106959157B/zh
Publication of CN106959157A publication Critical patent/CN106959157A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106959157B publication Critical patent/CN106959157B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

一种基于Duffing和SH‑COS混沌***的超声波检测方法，在接收信号前调节Duffing混沌***参数使变量y输出的电压波形为混沌波形，用超声波发射器向超声波接收器发射一组频率为w的余弦波超声波信号，超声波接收器将此信号转换为同频率的余弦波电波信号输入到Duffing混沌***。Duffing混沌***中变量y的输出变为频率为w的余弦电压波形，将频率为w的余弦电波输入到与之连接的100分频器，分频后输出频率为w2的余弦电波。调节参数使SH‑COS混沌***变量y和z输出的电压波形为混沌波形。当频率为w2的余弦波电波输入SH‑COS混沌***后，SH‑COS混沌***变量y和z的输出电压由混沌波形转变为接近0V的直流电压，表示超声波接收器收到一个频率为w的余弦波超声波信号。该方法可替代传统检测技术，使余弦波超声波信号的检测得到保证。

Description

一种基于Duffing和SH-COS混沌***的超声波检测方法
技术领域
本发明涉及信号检测领域，尤其是一种基于Duffing和SH-COS混沌***的超声波检测方法。
背景技术
在超声波信号检测中，传统的方法是先将信号进行放大和滤波处理，然后加以检测识别。这种检测方法的抗干扰能力弱、并且灵敏度低，检测效果不佳。目前人们已经验证了将Duffing混沌***用于80～200KHz超声波检测信号的可行性，由于Duffing混沌***的输出电压波形只有混沌和周期两种状态，并且这两种状态的波形非常接近很难被快速区分，因而无法利用其进行信号检测。
发明内容
本发明目的在于提供一种以100分频器为纽带的基于Duffing和SH-COS混沌***的超声波检测方法。
为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述方法主要包括信号发射、信号接收、信号识别，具体步骤如下：
步骤1，选用Duffing混沌***，***方程为：
式中，设变量x和y的初始输出电压值为0V，选择适当的常数k，在频率80～200KHz范围内选择一个100Hz整数倍的频率值w，从0V电压开始逐渐增加幅值r使***变量y输出的电压波形由混沌波形突变为余弦波形，设突变点处的r为Duffing混沌***临界阀值r0，稍微减少r值小于临界阀值r0，变量y的输出电压值重新变为混沌形状的波形；
步骤2，选用SH-COS混沌***，***方程为：
式中，r2cos(wt)为SH-COS混沌***中的余弦函数，qcos(wt)为SH-COS混沌***输入的外部余弦信号，选适当的常数值b，选择频率在800Hz～2KHz范围内的Duffing混沌***所选频率w的100分频后的频率值w2＝w/100；设变量x、y和z的初始值输入电压为0V；从0V电压开始逐渐增加混沌***中余弦函数的幅值r2使SH-COS混沌***变量y和z输出的电压波形由混沌波形突变为接近0V的直流电压，设突变点处的r2为SH-COS混沌***临界阀值Rf，稍微减少r2值小于Rf；随着时间t的增加，变量y和z的输出电压值重新变为混沌波形；
步骤3，使用超声波发射器连续向超声波接收器发射一组与Duffing混沌***中余弦函数相同频率w的余弦波超声波信号；
步骤4，一组与Duffing混沌***中余弦函数相同频率w的余弦波超声波信号经由空气或水或固体介质，传播到超声波接收器并被接收；
步骤5，超声波接收器将收到的一组频率为w的余弦波超声波信号转换为同频率的一组峰值在0.1～1V之间的余弦波电信号，引入与之连接的Duffing混沌***，并且和混沌***中的频率为w的同频率余弦函数rcos(wt)值叠加，当输入的一组余弦波信号叠加rcos(wt)信号后的幅值不断增加超过阀值r0后，将会引起Duffing混沌***变量y的输出电压由混沌波形转变为峰值在1～3V之间的频率为w的余弦电压波形；
步骤6，将Duffing混沌***变量y输出的余弦电波输入到与之连接的100分频器，分频器输出峰值在1～3V之间，频率为输入频率1/100的频率w2的余弦电波qcos(w2t)；
步骤7，将分频器输出的余弦电波qcos(w2t)输入到与之连接的SH-COS混沌***，输入的电波信号qcos(w2t)和SH-COS混沌***中频率为w2的同频率余弦函数r2cos(w2t)相叠加，当叠加后的幅值r2+q>Rf时，引起SH-COS混沌***变量y和z的输出电压由混沌波形转变为接近0V的直流电压；
步骤8，通过检测器检测SH-COS混沌***变量y或z的输出电压，如果输出电压值为混沌波形，表示超声波接收器没有接收到一组和Duffing混沌***中频率为w的同频率余弦函数超声波信号；如果SH-COS混沌***变量y或z的输出电压输出为接近0V的直流电压，表示与Duffing混沌***连接的超声波接收器接收到一组和Duffing混沌***中余弦函数同频率w的余弦波超声波信号；通过检测SH-COS混沌***变量y或z的输出进而完成一次余弦超声波信号的发射、接收和识别过程。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、Duffing和SH-COS混沌***相结合的超声波检测过程只受规定频率的余弦超声波信号输入的影响，不受对其它频率的噪声影响，对干扰信号具有极强的抑制作用；
2、分辨率非常高，检测超声波信号的分辨率可以达到1～2Hz。
具体实施方式
下面对本发明做进一步说明：
本发明方法是一种用于微超声波信号的检测方法，包括发射、接收和识别过程，具体步骤如下：
步骤1、制造余弦波超声波发射器和余弦波超声波接收器；所述的余弦波超声波发射器和余弦波超声波接收器的制造过程，是通过将余弦波超声波发射器和余弦波超声波接收器组成一组超声波发射接收器，用同样频率的余弦波超声波信号发射和接收信息。
步骤2、制造Duffing混沌***、SH-COS混沌***和分频器；所述的Duffing混沌***、SH-COS混沌***和分频器的制造过程，是调节与超声波接收器连接的Duffing混沌***的变量和x、y初始值，使变量y输出的电压为混沌波形。调节与Duffing混沌***连接的分频器，使分频器使其100分频后输出余弦电波。调节与分频器连接的SH-COS混沌***的变量和x、y和z初始值，使变量y和z输出的电压为混沌波形；
步骤3、超声波发射器向超声波接收器连续发送余弦超声波信号；所述的超声波发射器向超声波接收器连续发送余弦超声波信号的过程，是在规定的时刻，利用超声波发射器发送或不发送规定频率的微弱余弦波超声波信号；在规定的时刻，超声波接收器接收到相同频率的余弦波超声波信号或没有接收到余弦超声波信号。
步骤4、超声波接收器将接收到的余弦超声波信号转换为余弦波电波信号，引入Duffing混沌***；具体过程是利用已经制造出的超声波接收器，将接收器接收到的余弦波超声波信号转换为同频率的余弦波或方波的电波信号，将转换后的余弦波电波信号作为输入信号，引入与之连接的Duffing混沌***；如果超声波接收器没有收到余弦波超声波信号，没有电信号引入与接收器连接的Duffing混沌***；
步骤5、余弦波电波信号和Duffing***中rcos(wt)信号叠加，引起变量y输出电压由混沌波形转变为余弦电压波形；具体过程是将输入Duffing混沌***的余弦波电波信号和混沌***中同频率的rcos(wt)信号叠加，增加后幅值超过阀值r0后，引起Duffing混沌***中变量y的输出电压由混沌波形转变为余弦电压波形；
步骤6、将Duffing混沌***变量y输出的余弦电波输入到与之连接的100分频器，分频后输出频率为输入频率1/100频率的余弦电波；具体过程是将Duffing混沌***变量y输出的余弦电波输入到与之连接的100分频电路，分频电路输出峰值在1～3V之间，频率为输入频率1/100的频率w2的余弦电波qcos(w2t)。
步骤7、分频后的余弦电波输入SH-COS混沌***，和***中同频率余弦函数叠加，引起变量y和z的输出电压由混沌波形转变为接近0V的直流电压；具体过程是将分频电路输出的余弦电波qcos(w2t)输入到与之连接的SH-COS混沌***，输入的电波信号qcos(w2t)和SH-COS混沌***中频率为w2的同频率余弦函数r2cos(w2t)相叠加，当叠加后幅值r2+q>Rf时，引起SH-COS混沌***变量y和z的输出电压由混沌波形转变为接近0V的直流电压。
步骤8，识别过程：
通过检测器检测SH-COS混沌***变量y或z的输出电压，如果输出电压值为混沌波形，表示超声波接收器没有接收到一组和Duffing混沌***中频率为w的同频率余弦函数超声波信号。如果SH-COS混沌***变量y或z的输出电压输出为接近0V的直流电压，表示与Duffing混沌***连接的超声波接收器接收到一组和Duffing混沌***中余弦函数同频率w的余弦波超声波信号。
根据Duffing和SH-COS混沌***相结合的余弦波超声波信号的发射、接收和识别过程可知，余弦波超声波信号的发射、接收和识别过程实际上是可以实现的。因此，Duffing和SH-COS混沌***的超声波检测具有可实际实现的特征。

Claims (1)

1.一种基于Duffing和SH-COS混沌***的超声波检测方法，其特征在于，所述方法主要包括一个余弦波超声波信号发射器、一个余弦波超声波信号接收器、一个Duffing***、一个SH-COS***和一个100分频器；所述方法的步骤如下：
步骤1，选用Duffing混沌***，***方程为：
式中，设变量x和y的初始输出电压值为0V，选择适当的常数k，在频率80～200KHz范围内选择一个100Hz整数倍的频率值w，从0V电压开始逐渐增加幅值r使***变量y输出的电压波形由混沌波形突变为余弦波形，设突变点处的r为Duffing混沌***临界阈值r0，稍微减少r值使r值小于临界阈值r0，变量y的输出电压值重新变为混沌形状的波形；
步骤2，选用SH-COS混沌***，***方程为：
式中，r2cos(w2t)为SH-COS混沌***中的余弦函数，qcos(w2t)为SH-COS混沌***输入的外部余弦信号，选适当的常数值b，选择频率在800Hz～2KHz范围内的Duffing混沌***所选频率w的100分频后的频率值w2＝w/100；设变量x、y和z的初始值输入电压为0V；从0V电压开始逐渐增加混沌***中余弦函数的幅值r2使SH-COS混沌***变量y和z输出的电压波形由混沌波形突变为接近0V的直流电压，设SH-COS混沌***突变点处的r2为临界阈值Rf，稍微减少r2值使r2值小于Rf；随着时间t的增加，变量y和z的输出电压值重新变为混沌波形；
步骤3，使用超声波发射器连续向超声波接收器发射一组与Duffing混沌***中余弦函数相同频率w的余弦波超声波信号；
步骤4，一组与Duffing混沌***中余弦函数相同频率w的余弦波超声波信号经由空气或水或固体介质，传播到超声波接收器并被接收；
步骤5，超声波接收器将收到的一组频率为w的余弦波超声波信号转换为同频率的一组峰值在0.1～1V之间的余弦波电信号，引入与之连接的Duffing混沌***，并且和混沌***中的频率为w的同频率余弦函数rcos(wt)值叠加，当输入的一组余弦波信号叠加rcos(wt)信号后的幅值不断增加超过阈值r0后，将会引起Duffing混沌***变量y的输出电压由混沌波形转变为峰值在1～3V之间的频率为w的余弦电压波形；
步骤6，将Duffing混沌***变量y输出的余弦电波输入到与之连接的100分频器，分频器输出峰值在1～3V之间，频率为输入频率1/100的频率w2的余弦电波qcos(w2t)；
步骤7，将分频器输出的余弦电波qcos(w2t)输入到与之连接的SH-COS混沌***，输入的电波信号qcos(w2t)和SH-COS混沌***中频率为w2的同频率余弦函数r2cos(w2t)相叠加，当叠加后的幅值r2+q>Rf时，引起SH-COS混沌***变量y和z的输出电压由混沌波形转变为接近0V的直流电压；
步骤8，通过检测器检测SH-COS混沌***变量y或z的输出电压，如果输出电压值为混沌波形，表示超声波接收器没有接收到一组和Duffing混沌***中频率为w的同频率余弦函数超声波信号；如果SH-COS混沌***变量y或z的输出电压输出为接近0V的直流电压，表示与Duffing混沌***连接的超声波接收器接收到一组和Duffing混沌***中余弦函数同频率w的余弦波超声波信号；通过检测SH-COS混沌***变量y或z的输出进而完成一次余弦超声波信号的发射、接收和识别过程。
CN201710247988.5A 2017-04-17 2017-04-17 一种基于Duffing和SH-COS混沌***的超声波检测方法 Active CN106959157B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710247988.5A CN106959157B (zh) 2017-04-17 2017-04-17 一种基于Duffing和SH-COS混沌***的超声波检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710247988.5A CN106959157B (zh) 2017-04-17 2017-04-17 一种基于Duffing和SH-COS混沌***的超声波检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106959157A CN106959157A (zh) 2017-07-18
CN106959157B true CN106959157B (zh) 2019-05-28

Family

ID=59484127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710247988.5A Active CN106959157B (zh) 2017-04-17 2017-04-17 一种基于Duffing和SH-COS混沌***的超声波检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106959157B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109188075B (zh) * 2018-08-06 2019-09-24 燕山大学 一种电波信号频率检测方法及***
CN115713844B (zh) * 2022-10-18 2023-06-23 兰州交通大学 一种告警方法及***

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6127899A (en) * 1999-05-29 2000-10-03 The Aerospace Corporation High frequency anharmonic oscillator for the generation of broadband deterministic noise
CN103136443A (zh) * 2013-01-27 2013-06-05 长春理工大学 一种alpha噪声背景下微弱信号幅值估计方法
CN104635204A (zh) * 2015-01-22 2015-05-20 燕山大学 一种基于Duffing-Lorenz混沌***的信号源定位方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6127899A (en) * 1999-05-29 2000-10-03 The Aerospace Corporation High frequency anharmonic oscillator for the generation of broadband deterministic noise
CN103136443A (zh) * 2013-01-27 2013-06-05 长春理工大学 一种alpha噪声背景下微弱信号幅值估计方法
CN104635204A (zh) * 2015-01-22 2015-05-20 燕山大学 一种基于Duffing-Lorenz混沌***的信号源定位方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
新ＳＨ－ＣＯＳ混沌弱信号检测***设计;宋菲菲 等;《高技术通讯》;20161231;第26卷(第12期);070501-1页-070501-11页
类Liu***在水声微弱信号检测中的应用研究;刘剑鸣 等;《物理学报》;20160430;第65卷(第7期);1006页-1013页

Also Published As

Publication number Publication date
CN106959157A (zh) 2017-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110045359B (zh) 微波探测器及其抗干扰方法和微波探测方法
CN106959157B (zh) 一种基于Duffing和SH-COS混沌***的超声波检测方法
US6490226B2 (en) Ultrasonic sonar and method using transmission frequency different from reverberation frequency
CN203502550U (zh) 局部放电带电检测装置
US1342885A (en) Method of receiving high-frequency oscillations
US9525461B2 (en) Suppression method for strong interference noise of carrier channel of power line and circuit structure thereof
CN104035079A (zh) 一种新型零中频脉冲压缩雷达***及其信号性能补偿方法
CN105467377A (zh) 一种基于自混频探测器的三维激光成像雷达读出电路
CN106949958B (zh) 一种基于Liu-cos混沌***的声波信号检测方法
CN104635204B (zh) 一种基于Duffing‑Lorenz混沌***的信号源定位方法
CN107246908B (zh) 一种基于Liu-cos混沌***的声波信号检测方法
KR102178705B1 (ko) N개 주파수처리 가능 주파수영역 처리방식 금속 탐지기
US10058304B2 (en) Biological signal detection device
JP2019524038A (ja) 広帯域不法無線信号の探知方法
CN106855585A (zh) 一种混沌和滤波***相结合的弱信号检测方法
CN103149595A (zh) 金属异物检测机
CN214670301U (zh) 恒功率输出电路和装置
KR102012233B1 (ko) 무선 전압감지회로
JP5099102B2 (ja) 無線機同定装置及び無線機同定方法
CN106357300A (zh) Bpsk扩频***抗脉冲干扰方法
RU168164U1 (ru) Устройство согласования наземное
CN201463853U (zh) 一种可变频数字测深仪
TWI719406B (zh) 生理特徵數據測量裝置
RU2766877C1 (ru) Способ демодуляции сигналов
EP3658955A1 (de) Verfahren zur erkennung mindestens eines im umfeld eines fahrzeugs befindlichen objekts

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant