Effect of the preamplifier stage on the acquisition of low amplitude nonlinear dynamics signals

• Autorzy: Bolek Karol , Urbański Michał K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2023.10.39

Warianty tytułu

PL

Wpływ stopnia przedwzmacniacza na akwizycję sygnałów dynamiki nieliniowej o niskiej amplitudzie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper investigates the influence of the preamplifier stage on the acquisition of low-amplitude nonlinear dynamics signals. Five different amplifiers were compared with a gain of about 60 dB and a bandwidth range from 10 Hz to 1 MHz. The reconstruction of the attractor correlation dimension was investigated using three chaotic signal generators built according to different principles. The results of the conducted research indicate a significant influence of the amplifier's self-noise and the bandwidth of the frequency response on the estimated dimension. In addition, a different nature of the impact on the correlation dimension caused by preamplifiers based on operational amplifiers and transistor circuits was also noticed.

PL

W niniejszej pracy zaprezentowano wpływy stopnia przedwzmacniacza na akwizycję słabych sygnałów dynamiki nieliniowej. Porównano pięć różnych wzmacniaczy o wzmocnieniu 60 dB oraz paśmie przenoszenia z przedziału od 10 Hz do 1 MHz. Za pomocą trzech generatorów sygnału chaotycznego zbudowanych według różnych zasad, zbadano odtwarzanie się wymiaru korelacyjnego atraktora. Przeprowadzone badania wskazują na istotny wpływ szumów własnych wzmacniacza oraz na wpływ szerokości pasma przenoszenia na estymowany wymiar. Ponadto zauważono również odmienny charakter wpływu na wymiar korelacyjny spowodowany przez przedwzmacniacze bazujące na scalonych wzmacniaczach operacyjnych oraz na układach tranzystorowych.

Słowa kluczowe

EN

chaos; correlation dimension; preamplifier; acquisition system; low signal

PL

chaos; wymiar korelacyjny; przedwzmacniacz; system pomiarowy; słaby sygnał

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2023
• Tom: R. 99, nr 10
• Strony: 200--203
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bolek Karol

• Warsaw University of Technology, Koszykowa 75, 00-662 Warsaw

• https://orcid.org/0000-0002-0995-7760

autor

Urbański Michał K.

• Warsaw University of Technology, Koszykowa 75, 00-662 Warsaw

• https://orcid.org/0000-0001-9429-1555

Bibliografia

• [1] Wang T., Zhu T., Zhu L., He P,. A Fault Diagnosis Method Based on EEMD and Statistical Distance Analysis. Coatings, 11 (2021), 1459
• [2] Kiani K., Maghsoudi F., Classification of 7 Arrhythmias from ECG Using Fractal Dimensions. Journal of Bioinformatics and Systems Biology, (2019)
• [3] Argyris J., Andreadis I., Pavlos G., Athanasiou M., The influence of noise on the correlation dimension of chaotic attractors, Chaos, Solitons & Fractals, 9 (1998), 343-361
• [4] Zuo X., Peng M., Zhou Y., Influence of noise on the fractal dimension of measured surface topography, Measurement, 152 (2019), 107311
• [5] Casaleggio A., Marchesi M., Some results on the effect of digital filtering on the estimation of the correlation dimension, IEEE Winter Workshop on Nonlinear Digital Signal Processing, 2(1993)
• [6] Badii R., Broggi G., Derighetti B., Ravani M., Ciliberto S., Politi A., Rubio M., Dimension increase in filtered chaotic signals. Physical review letters, 60 (1988), 979-982
• [7] Mitschke, F., Acausal filters for chaotic signals, Physical review. A, 41 (1990), 1169-1171
• [8] Mitschke F., Möller M., Lange, W.K. On systematic errors in characterizing chaos. Optical Bistability. (1988)
• [9] P. Plewka, J.J. Żebrowski, M. Urbański, Determinism and correlation dimension of Barkhausen noise, Phys. Rev. E 57, 6422 (1998)
• [10] Bolek K., Urbański M.K., Influence of Measuring System Noise on the Fractal Dimension of the Chaotic Signal Attractor, Przeglad Elektrotechniczny, 2022, Vol. 98 Issue 12, p.68-71
• [11] Hanias M.P., Giannaris G., Spyridakis A., Rigas A., Time series analysis in chaotic diode resonator circuit, Chaos, Solitons & Fractals, 27, Issue 2, (2006), Pages 569-573
• [12] L. Fortuna, M. Frasca, M. G. Xibilia, Chua's Circuit Implementations: Yesterday, Today and Tomorrow, World Scientific Series on Nonlinear Science, Series A - Vol. 65, (2009)
• [13] Minati L, Frasca M, Oświȩcimka P, Faes L, Drożdż S. Atypical transistor-based chaotic oscillators: Design, realization, and diversity. Chaos. 2017 Jul;27(7):073113
• [14] Takens F., Detecting Strange Attractors in Turbulence, Dynamical Systems and Turbulence serial Lecture notes in Mathematics, 898 (1981)
• [15] Grassberger P., Procaccia I., Characterization of strange attractors, Phys. Rev. Lett., 50 (1983), 346–349
• [16] Ben-Mizrachi A., Procaccia I., Grassberger P., Characterization of experimental (noisy) strange attractors, Physical Review A, 29 (1984), 975-977