Стохастический резонанс

Однако для объяснения результатов воздействия сильных РЧ-полей, например в многоимпульсных экспериментах или в случае стохастического резонанса, необходимо учитывать нелинейность спиновой системы. [c.128]

Тем не менее стохастический резонанс остался спящей красавицей , если говорить о практических применениях, по причинам, которые нетрудно понять. Во-первых, стохастический эксперимент дает имеющие смысл результаты только после усреднения, и необходимо обработать большое число сигналов стохастического отклика для уменьшения дисперсии итогового спектра. Во-вторых, стохастическое возбуждение является очень общим методом, который позволяет сразу получить всю доступную информацию о системе. Выделение необходимой информации происходит уже при обработке данных. Это предъявляет высокие требования к эксперименту, даже если требуется только ограниченная информация. Организация эксперимента с целью получения конкретной информации сопряжена со значительными трудностями. [c.147]

Недавно Эрнст [9] и Кайзер [10] предложили альтернативный метод возбуждения. Вместо того чтобы использовать сильные дискретные импульсы ВЧ-поля, предлагается проводить облучение образца слабым, непрерывным, некогерентным (модулированным шумом) полем. Однако на практике этот способ возбуждения, называемый стохастическим резонансом, не нашел широкого применения. [c.34]

Первый член в (4.15) совпадает с восприимчивостью, полученной в теории Ландау. Второй член учитывает изменение восприимчивости системы при воздействии на нее шума. Видно, что второй член исчезает при устремлении интенсивности шума к нулю. Более того, с ростом интенсивности е шума восприимчивость растет, достигает своего максимума и затем падает. Именно такая зависимость от е наблюдается при открытом экспериментально эффекте "стохастического резонанса", который будет рассмотрен ниже. [c.161]

Спектральная плотность отклика системы на шум. Эффект стохастического резонанса [c.186]

В этом разделе будет найдена спектральная плотность отклика бистабильной системы на шум и отношение сигнал/шум (S/N) на ее выходе. Будет показано, что там, где наблюдается усиление сигнала, имеется аномальное поведение S/N в зависимости от интенсивности шума D, подтвержденное экспериментальными результатами /20, 21/. Стохастический резонанс удается объяснить без привлечения в рассмотрение случайным образом распределенной фазы сигнала. Детально обсуждаются границы применимости разработанной теории /36/. [c.186]

Здесь так же. Как и в квазистатической области частот, наблюдается аномальное поведение отношения S/N. Однако для данной области частот стохастический резонанс формируется очень быстро за время порядка То времени динамической релаксации. Кроме того, в этой области частот отношение S/N зависит от начальных значений параметра порядка. [c.189]

При неравновесном фазовом переходе возникает эффект стохастического резонанса, суть которого заключается в том, что амплитуда отклика бистабильной системы на переменное внешнее поле больше амплитуды отклика системы без учета в ней шума. Стохастический резонанс реализуется в области частот oпереходов через потенциальный барьер под действием шума или частота Крамерса, х — с точностью до численного множителя отношение высоты барьера к интенсивности шума. Усиление вызвано неравновесным потоком переходов через потенциальный барьер. В области частот со 1 усиление формируется за очень большие времена (t> if ), а для частот близких к частоте Крамерса (ц1<со<хЦ ) — очень быстро за время 1I2 динамической релаксации параметра порядка. Там, где наблюдается усиление сигнала, отношение сигнал/шум имеет аномальную зависимость от интенсивности шума. С ростом интенсивности шума данное отношение увеличивается, достигает своего максимума и затем спадает. Именно такое поведение, предсказываемое теорией, наблюдается на эксперименте. [c.210]

Импульсная фурье-спектроскопия представляет собой только одну конкретную реализацию принципов многоканального устройства для улучшения чувствительности. Много лет тому назад было сделано предположение о том, что вместо импульса в качестве широкополосного источника можно использовать случайный шум для возбуждения линейных и нелинейных систем [1.72]. Этот метод применялся для проверки электронных систем и изучения как гидродинамических процессов [1.73, 1.74], так и биологических систем [1.75]. Под названием стохастического резонанса он вошел также в ЯМР [1.76—1.82]. Метод имеет много интересных особенностей по сравнению с импульсной фурье-спектроскопией. Однако он оказался менее подходяшим для осуществления более сложных экспериментов и поэтому не получил еще широкого применения в ЯМР. [c.26]

Стохастическое возбуждение в ЯМР предлагалось использовать в ряде случаев первоначально — для специально подобранной и широкополосной развязки [4.64, 4.65], а позднее — в качестве альтернативы одномерной фурье-спектроскопии [4.59, 4.66—4.69], поскольку в смысле требований к мощности РЧ-сигнала он имеет преимущества перед последней. В последнее время Блюмих, Зиссов и Кайзер [4.70—4.79] применили стохастический резонанс в двумерной спектроскопии. Они убедительно показали, что большинство результатов, получаемых при импульсном возбуждении [4.80], могут быть также получены с помощью стохастического возбуждения при соответствующей обработке данных. [c.147]

Рис. 4.1.9. Стохастический резонанс фтора-19 в 2,4-дифтортолуоле бинарный псевдослучайный входной сигнал, стохастический отклик и спектр поглощения. Сигнал временном представлении записывался в течение 2,5 с и содержит 1023 точки частотном представлении спектр щириной 220 П представлен 512 точками. (Из Работы [4.59].)

Рис. 4.1.9. Стохастический резонанс фтора-19 в 2,4-дифтортолуоле бинарный псевдослучайный <a href="/info/65485">входной сигнал</a>, <a href="/info/250139">стохастический отклик</a> и <a href="/info/2753">спектр поглощения</a>. <a href="/info/870331">Сигнал временном представлении</a> записывался в течение 2,5 с и содержит 1023 точки <a href="/info/566018">частотном представлении спектр</a> щириной 220 П представлен 512 точками. (Из Работы [4.59].)

В последнее время наблюдается повышенный интерес к проблеме взаимодействия сигнала и шума. Прежде всего это связано с так называемым явлением стохастического резонанса (СР), понятие которого было введено в работе /10/. СР возникает в бистабильных системах при неравновесном фазовом переходе. Это явление имеет место в обьектах различной природы и вызывает значительный интерес. Его суть состоит в том, что для определенных ниже условий отклик системы на внешнее поле больше отклика системы, не подверженной воздействию шума, т.е. речь идет о способности шума создавать условия для усиления сигнала. СР может проявляться в виде аномальных поведений восприимчивости системы, отношения сигнал/шум (S/N) или фурье-образа автокорреляционной функции отклика системы в зависимости от интенсивности шума. Первая теоретическая работа, обьясняющая СР на основе уравнения Фоккера-Планка для квазистатического изменения внешнего поля, была выполнена в работе /11/. В ней было показано, что при одновременном воздействии малого внешнего поля И шума на бистабильную систему ее восприимчивость резко возрастает до максимального значения и затем медленно спадает с увеличением интенсивности шума. Этот результат был назван эффектом аномальной восприимчивости. Он обусловлен наличием в системе неравновесных переходов чфез потенциальный барьер под действием шума. В работах /12-15/ СР исследовался для переменных внешних полей. Однако трудности, связанные с анализом уравнения Фоккера-Планка, позволили дать обьяснение СР в области низких (квазистатических) частот внешнего поля. Кроме того, в этих работах введена в рассмотрение распределенная случайным образом начальная фаза сигнала, что в крнечном счете сделало проблему более сложной и затруднило получение окончательных результатов. В /16/ развита теория возмущений по малой амплитуде внешнего поля без учета начальной фазы сигнала. [c.155]

Следует особо отметить существование экспериментальных работ /20-21/, проведенных на оптических бистабильных системах и подтверждающих эффект стохастического резонанса. В /20/ использовался кольцевой лазер на красителе с акусто-оптическим модулятором. Путем изменения частоты акустического сигнала можно было управлять направлением излучения лазера (по часовой стрелке либо против). В /21/ была применена трехзеркальная система связанных резонаторов, одно из зеркал которой выполнено из тонкой полупроводниковой пленки, изменяющей свои параметры в зависимости от интенсивности падающего на нее излучения. В этих работах было обнаружено усиление сигнала на выходе бистабильной системы в несколько десятков раз. Отношение 8/К ведет себя подобно восприимчи ости системы в зависимости от интенсивности шума. [c.156]

Из этой формулы видно, что с ростом D-интенсивностй шума отношение S/N на выходе системы растет, проходит через максимальное значение при D=Uo и падает. Такое аномальное поведение S/N в зависимости от D получило в литературе название "стохастический резонанс". Отметим, что результат получен при условии D Uo, которое требуется для простоты расчета интегралов по методу перевала. Для D 5 Uo по крайней мере сохраняет свою силу качественный характер поведения S/N. [c.187]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология