Стохастический Резонанс Как Индуцированный Шумом Эффект Увеличения Степени Порядка

На рис.9а и 9б показаны траектория и ее производная вплоть до момента высвечивания, обозначенного укрупненной точкой. Видно, что кроме определенной нерегулярности, в известной степени нарушающей их квазипериодичность, никаких серьезных особенностей эти зависимости не проявляют. Из рисунка видно, что во всех случаях скачкообразный характер траекторий на самом деле таковым не является, то есть все кривые в достаточно крупном масштабе являются совершенно плавными, как этого и следовало ожидать исходя из физической сущности процесса.

Поэтому будем считать порог срабатывания компаратора и амплитуду входного сигнала величинами постоянными, а находить будем зависимость отношения энергии сигнала к энергии шума на выходе компаратора в зависимости от уровня шума на входе. А рисунке 4 представлен подпороговый регулярный гармонический сигнали аддитивный шум. В отсутствие шума амплитуды сигналанедостаточно для достижения порога.С доба­влением шума преодоление порога становится возмож­ным и происходит случайный образом. Подобные особенности физических свойств малых магнитных частиц интересны сами по себе и, в частности, приводят к качественному изменению отклика таких магнитных систем на внешнее возмущение [34-36].

Стохастический Резонанс Президента Медведева

В работе отмечена возможность хаотизации траекторий ПМСВ для обратных волн, распространяющихся в пленке, намагниченной поперечно неоднородным модулированным полем типа «вала». В работе рассмотрена возможность хаотизации траекторий ПМСВ в условиях распространения в системе нескольких параллельных каналов, образованной полями типа промодулированного «вала». В работе обобщены полученные ранее результаты с единой точки зрения.

Метод, основанный на численном решении уравнения Фоккера-Планка, позволяет установить более корректную зависимость компонент динамической магнитной восприимчивости от параметров системы. Сравнение с соответствующими результатами дискретной модели показало довольно существенное различие в некоторых температурных областях. Использование непрерывной модели позволило также выйти за рамки теории линейного отклика, учесть влияние амплитуды внешнего радиочастотного поля и значения параметра затухания.

Из приведенного примера следует, что внешний периодический сигнал достаточной амплитуды синхронизирует стохастическую динамику процессов. Хотя амплитуда сигнала находится за приделами применимости теории линейного отклика, она остается малой настолько, что в отсутствии шума переключений не происходит. Шум таким образом, является необходимым компонентом рассматриваемого явления. Это явление сопровождается захватом мгновенной фазы и средней частоты.

Дело довершит случайный температурный шум, который и поможет тем «щелчкам освещенности» из примера с металлическим шариком перепрыгивать нашей системе «Земля-ледники» из одной лунки в другую. Стохастический резонанс приводит к периодическим климатическим изменениям, в частности таянию ледников, и лежит в основе работы некоторых органов чувств у животных. Несмотря на то, что использование стохастического резонанса почти не требует энергии, в современных электронных устройствах его до настоящего момента не использовали. Понятие стохастического резонанса появилось в работах физиков в 80-х годах прошлого века.

Как показано в предыдущем разделе, характер высвечивания траекторий ПМСВ весьма сильно зависит от частоты модуляции. Хаотизация траекторий ПМСВ в поле типа «вала» с модулированной крутизной склонов. Перед выводом на экран точки добавим полученный результат (о пересечении или нет порога) в таблицу памяти, где хранится информация о предыдущих результатах (если сигнал пересек порог то добавляем единицу в таблицу, если сигнал не пересек порога, то единица вычитается). Далее в соответствии с полученной статистикой выводим изображение на экран. Данный способ позволяет выводить не только контрастные, черно-белые изображения, но и серые, что повышает восприимчивость.

Стохастический Резонанс В Системе Однодоменных Магнитных Частиц

Такой механизм может быть, в частности, использован для регулирования порога чувствительности детекторов, увеличения разрешающей способности различных сенсоров. Явление стохастического резонанса, будучи по существу фундаментальным свойством магнитных систем в определенных условиях, может в дальнейшем составить основу метода исследования большого класса магнитных материалов, результата их обработки, процессов деградации и т.д. Рассмотрено распространение поверхностных магнитостатических волн (ПМСВ) в ферритовой пластине, намагниченной неоднородным полем типа «вала» с пространственной модуляций.

Такой эффект наблюдается, если для перехода необходимо преодолеть пороговое значение энергии, а амплитуды внешних колебаний для этого не хватает. В результате периодические колебания приводят систему в «подпороговое» состояние, а случайный шум доводит воздействие до уровня, необходимого для перехода в другое равновесное состояние. Одним из наиболее ярких и относительно простых примеров указанного типа поведения нелинейных систем при воздействии шума является эффект стохастического резонанса (СР). Эффект СР определяет группу явлений, при которых отклик нелинейной системы на слабый внешний сигнал заметно усиливается с ростом интенсив­ности шума в системе. При этом интегральные характе­ристики процесса на выходе системы, такие как коэффи­циент усиления и отношение сигнал/шум, имеют отчет­ливо выраженный максимум при некотором оптималь­ном уровне шума.

• Зависимости различных параметров траекторий от нормированной частоты модуляции.
• Как более наглядный рассмотрен случай модуляции высоты вершины «вала».
• Для того чтобы получить сигнал, наиболее похожий на исходный, необходимо отфильтровать высокочастотные составляющие спектра.
• Исследования показали, что эффект СР представляет собой фундаментально общее физическое явление, типичное для нелинейных систем, в которых с помощью шума можно контролировать один из характерных временных масштабов системы.

Отсутствие подобного поля, естественно, приводит к случайному распределению осей анизотропии магнитных кластеров в немагнитной матрице. Такое поведение полностью совпадает с характером стохастизации, полученным ранее на основе критерия минимальности высвечивания (рис.10). Рассмотрена ситуация с дополнительным внешним постоянным магнитным полем, приложенным перпендикулярно легкой оси.

Установлена граница между областями существования стохастического резонанса и синхронизации в зависимости от параметров системы и возбуждения. Системе, возбужденной слабым периодическим сигналом на фоне слабого шума. В некотором интервале параметров наблюдается парадоксальный эффект усиления уровня сигнал/шум на выходе системы при возрастании уровня шума на ее входе.

Вычислены величина выходного отношения сигнала к шуму и компоненты динамической восприимчивости по отношению к сканирующему пробному полю при наличии дополнительного постоянного магнитного поля, приложенного перпендикулярно легкой оси. Постановка задачи настоящей работы обусловлена указанными проблемами и состоит в систематическом исследовании динамики намагниченности мелкодисперсных магнитных систем в условиях стохастического резонанса. Термин «стохастический резонанс» был введен в 1981 году в статье Р. Вульпиани, в которой авторы исследовали периодичность наступления ледниковых периодов и обнаружили усиление слабого сигнала при наложении шума. В 1983 году это явление было подробно исследовано в триггере Шмитта и потом было открыто во многих физических, химических и биологических системах.

Сигнал утекает, конечно, но обычно только с нескольких электродов. Скажем, моргания вычитаются почти исключительно с электродов расположенных вокруг глаз. Потом, ICA позволяет "усреднить" сигнал с десятка шумных электродов в одной почти чистой компоненте.

Видно, что в этом случае фазовый портрет представляет собой плавное узкое кольцо, что говорит о полной повторяемости колебаний от периода к периоду. Развитие во времени траектории (а) и ее производной (б), а также фазовые портреты (в) при различных видах модуляции. Этому полю соответствует асимптотическое стремление волнового числа к бесконечности.

В своем новом исследовании японские химики разработали устройство на основе углеродных нанотрубок и за счет эффекта стохастического резонанса сильно повысили его чувствительность. Углеродные нанотрубки сами по себе являются источником случайного шума, но чтобы его усилить, ученые дополнительно ввели в устройство молекулы фосфорномолибденовой кислоты H3PMo12O40. Такие молекулы прочно адсорбируются на углеродные поверхности (графит, графен или углеродные нанотрубки) и из-за возможного захвата электронов в свою структуру приводят к увеличению шума в сигналах электронных устройств на основе углеродных нанотрубок примерно на порядок. Оптимальной (приводящей к максимальному отношению сигнала к шуму) является такая мощность шума, при которой характерное время жизни системы в одном состоянии равно половине периода периодического возмущения. Слишком сильный или слишком слабый шум приводят к меньшей чувствительности системы к слабому периодическому воздействию. Исследованы условия стохастизации траекторий ПМСВ на различных частотах.

Она может оказаться особенно полезной в ситуации с дополнительным постоянным магнитным полем, рассмотренной в последней главе диссертации. Во-первых, разбавляя и, затем, замораживая магнитную жидкость, можно получить твердый образец с нужной концентрацией магнитных кластеров (например, чтобы свести к минимуму эффекты диполь-дипольных взаимодействий ). Во-вторых, замораживая феррожидкость в сильном постоянном магнитном поле, можно ориентировать легкие оси кластеров в одном выбранном направлении.

Однако, как можно видеть из анализа дисперсионного соотношения , как фазовая, так и групповая скорости ПМСВ при изменении частоты сильно меняются, что сказывается на форме траекторий. При построения рисунка с целью наглядности были выбраны именно траектории производных, а не смещения, так как они, как видно из рис.2б, проявляют более сильное отклонение от синусоидального режима. Для удобства сравнения все кривые нормированы на приведенные здесь значения смещений и производных. В присутствии периодической силы потенциальные ямы будут периодически колебаться (рис. 1), вероятности перехода также станут периодическими функциями вре­мени, и выходной сигнал будет включать периодическую компоненту. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложения.