基于非线性系统动力学理论的微弱信号检测是近二十年来发展的新方法,应用于雷达系统状态检测、机械系统故障诊断、无线网络通信和生物医学信息提取等多个领域。目前,利用混沌振子的非线性理论进行微弱信号检测的研究,多数停留在理论阶段,而相应的电路实验研究较少。通过实验研究不仅可以验证理论的可行性,而且可以为诊断系统的理论研究提供实验依据。本文基于洛伦茨(Lorenz)系统和SD(Smooth and Discontinuous)振子动力学模型,应用Matlab软件,进行非线性动力学的理论分析并对其参数进行识别和修改,使改进后的系统(类Lorenz识别系统和SD识别系统)更适用于微弱信号检测。利用模块化思想在Multisim软件中进行电路设计与仿真,分别设计类Lorenz识别系统电路和SD识别系统电路。通过分析SD识别系统电路仿真结果,基于混沌状态和周期状态的“跃迁”确立微弱信号检测方法;通过分析类Lorenz识别系统电路仿真结果,基于系统相图中吸引子个数的变化确立微弱信号检测方法。之后,将两种检测电路联合应用并在理论上分别对这两种电路提出了检测精度更高的优化方法。在仿真的基础上,通过Altium Designer软件画出类Lorenz识别系统和SD识别系统的PCB图,进而搭建PCB板并进行相应的非线性动力学实验研究。通过实验结果与理论仿真结果对比,可以发现实验结果与理论分析结果基本吻合,验证了搭建的非线性系统具备微弱信号检测能力。