Формирование постоянного электрического сигнала из стационарного белого шума

С.Ш. Рехвиашвили; А.Б. Литвинов

doi:10.18127/j20700970-202501-01

Формирование постоянного электрического сигнала из стационарного белого шума

научная статья УДК 621.391.822.3 Страницы: 5-10 doi.org/10.18127/j20700970-202501-01

^1,2 ИПМА КБНЦ РАН (г. Нальчик, Россия)

Ключевые слова: Стохастические процессы гауссовский стационарный процесс неравновесные флуктуации белый шум стохастическая энергетика альтернативные источники энергии

Аннотация

Постановка проблемы. В работе на практическом примере исследуется одна из важнейших проблем неравновесной термодинамики и синергетики – образование упорядоченных структур из случайных процессов в открытых системах.

Цель. Рассмотреть возможность получения постоянного электрического напряжения из гауссовского стационарного белого электрического шума с помощью нелинейной цепи.

Результаты. Предложена, реализована и экспериментально исследована принципиальная схема преобразователя, основанная на применении диодов Шоттки с малым встроенным сопротивлением и широтно-импульсной модуляции. Продемонстрирована устойчивая работоспособность преобразователя. Установлено, что никакая реальная хаотическая динамическая система не может быть приведена в идеальное упорядоченное состояние.

Практическая значимость. Полученные результаты могут лечь в основу создания альтернативного и возобновляемого источника электрической энергии.

Поступила: 27.09.2024
Одобрена: 10.10.2024
Принята: 26.02.2025

Для цитирования

Рехвиашвили С.Ш., Литвинов А.Б. Формирование постоянного электрического сигнала из стационарного белого шума // Нелинейный мир. 2025. Т. 23. № 1. С. 5–10. DOI: https://doi.org/10.18127/ j20700970-202501-01

Список источников

Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах – от диссипативных структур к упорядоченности через флуктуации. М.: Мир. 1979. 512 с.
Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса: новый диалог человека с природой. М.: URSS. 2020. 320 с.
Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур. М.: Мир. 2002. 451 с.
Reimann P. Brownian motors: noisy transport far from equilibrium. Phys. Rep. 2002. V. 361 (2-4). P. 57–265.
Kalinay P., Slanina F. Feynman-Smoluchowski ratchet in an effective one-dimensional picture. Phys. Rev. E. 2018. V. 98. P. 042141.
Astumian R.D. Thermodynamics and kinetics of a Brownian motor. Science. 1997. V. 276. № 5314. P. 917–922.
Hanggi P., Marchesoni F. Artificial Brownian motors: Controlling transport on the nanoscale. Rev. Mod. Phys. 2009. V. 81. № 1. P. 387–342.
Balzani V., Credi A., Venturi M. Light powered molecular machines. Chem. Soc. Rev. 2009. V. 38. № 6. P. 1542–1550.
Saper G., Hess H. Synthetic systems powered by biological molecular motors. Chem. Rev. 2020. V. 120. № 1. P. 288–309.
Lin Y.-M., Appenzeller J., Chen Zh., Avouris Ph. Electrical transport and 1/f noise in semiconducting carbon nanotubes. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 2007. V. 37. № 1–2. P. 72–77.
Thibado P. M., Neu J. C., Pradeep Kumar, Surendra Singh, Bonilla L.L. Charging capacitors from thermal fluctuations using diodes. Phys. Rev. E. 2023. V. 108. P. 024130.
Тимашев С.Ф. Фликкер-шумовая спектроскопия: информация в хаотических сигналах. М.: Физматлит. 2007. 248 с.
Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М.: Радио и связь. 1989. 656 с.
Datasheet MT3608. High efficiency 1.2 MHz 2 A step up converter, Xi'an Aerosemi Technology Co., Ltd. P. 1–7.
Sekimoto K. Stochastic Energetics. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag. 2010. 322 p.

[1] Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах – от диссипативных структур к упорядоченности через флуктуации. М.: Мир. 1979. 512 с.

[2] Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса: новый диалог человека с природой. М.: URSS. 2020. 320 с.

[3] Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур. М.: Мир. 2002. 451 с.

[4] Reimann P. Brownian motors: noisy transport far from equilibrium. Phys. Rep. 2002. V. 361 (2-4). P. 57–265.

[5] Kalinay P., Slanina F. Feynman-Smoluchowski ratchet in an effective one-dimensional picture. Phys. Rev. E. 2018. V. 98. P. 042141.

[6] Astumian R.D. Thermodynamics and kinetics of a Brownian motor. Science. 1997. V. 276. № 5314. P. 917–922.

[7] Hanggi P., Marchesoni F. Artificial Brownian motors: Controlling transport on the nanoscale. Rev. Mod. Phys. 2009. V. 81. № 1. P. 387–342.

[8] Balzani V., Credi A., Venturi M. Light powered molecular machines. Chem. Soc. Rev. 2009. V. 38. № 6. P. 1542–1550.

[9] Saper G., Hess H. Synthetic systems powered by biological molecular motors. Chem. Rev. 2020. V. 120. № 1. P. 288–309.

[10] Lin Y.-M., Appenzeller J., Chen Zh., Avouris Ph. Electrical transport and 1/f noise in semiconducting carbon nanotubes. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures. 2007. V. 37. № 1–2. P. 72–77.

[11] Thibado P. M., Neu J. C., Pradeep Kumar, Surendra Singh, Bonilla L.L. Charging capacitors from thermal fluctuations using diodes. Phys. Rev. E. 2023. V. 108. P. 024130.

[12] Тимашев С.Ф. Фликкер-шумовая спектроскопия: информация в хаотических сигналах. М.: Физматлит. 2007. 248 с.

[13] Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М.: Радио и связь. 1989. 656 с.

[14] Datasheet MT3608. High efficiency 1.2 MHz 2 A step up converter, Xi'an Aerosemi Technology Co., Ltd. P. 1–7.

[15] Sekimoto K. Stochastic Energetics. Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag. 2010. 322 p.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи