WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |   ...   | 15 |

«ПРЯМЫЕ И ОБРАТНЫЕ ЗАДАЧИ В ГИДРООПТИКЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИ Е А СП ЕКТЫ РГГМУ Санкт-Петербург 2004 УДК 551.463.5:535.31 Яковлев В.А. Прямые и обратные задачи в гидрооптике. - ...»

-- [ Страница 12 ] --

Тогда, опуская достаточно простые, но громоздкие выкладки, получим оценку сверху Таким образом, даже без осуществления специальных мер по оптимизации аппаратных функций и методов обработки сигналов при регистрации достаточно высокочастотных (со —, q — -— ) акустических сигналов наличием турбулентности можно пренеб­ речь. Тем не менее задачи оптимизации аппаратных функций опти­ ческих регистраторов, методов обработки информации и методик постановки экспериментов несомненно актуальны, особенно на следующем этапе исследований - выделении полезных гидроаку­ стических сигналов на фоне случайных, в том числе акустических, помех.

7.2. Диаграммы направленности теневых оптико-электронных измерителей гидроакустических колебаний Определение областей гидроакустики, в которых целесообраз­ но применение оптических приемных элементов, требует выполне­ ния ряда исследований, направленных на разработку принципов их построения и оптимизации параметров. Речь идет о создании мате­ матической базы для постановки и решения задачи синтеза (инже­ нерных оценок) комплексного оптического приемника гидроаку­ стических колебаний с характеристиками, оптимизированными по параметрам регистрируемого сигнала, шумов или иных техниче­ ских требований (массогабариты, тип носителя, условия эксплуата­ ции и т.п.).

Ниже в качестве иллюстрации сказанного дано обоснование принципиальной возможности формирования достаточно узкой диаграммы направленности приёма гидроакустических сигналов малогабаритными теневыми оптико-акустическими приборами.

Разработку методики расчета диаграмм направленности (харак­ теристик направленности [100, 141]) оптико-электронных приемни­ ков проведем для простейшей модели поля диэлектрической про­ ницаемости где, e(z,p, t)= s ( z, x, y, t ) - диэлектрическая проницаемость морской среды в отсутствии турбулентности и взвеси, зв(г,р,г) - флуктуирующая часть диэлектрической проницаемости среды, обусловлен­ ная наличием в ней звуковых волн.

Тогда, пренебрегая амплитудными флуктуациями регистри­ руемого светового поля и дифракцией исходного светового пучка, для сигнала рассматриваемого класса оптических устройств имеем:

где Vn (р) - исходное световое поле.

Анализ (7.15) проведем на примере теневого прибора с ножом Фуко. Схема расположения элементов оптической системы приве­ дена на рис. 7.1, где световой поток направлен вдоль оси г, а кромка ножа перпендикулярна оси х. Тогда, введя обозначения 1\ - I s, получим Рис. 7.1. Схема располож ения элементов теневого прибора.

П(‘)= Полагая диаметр светового пучка и (или) радиус когерентности светового поля достаточно малыми по сравнению с характерными масштабами регистрируемых неоднородностей диэлектрической проницаемости, можно упростить (7.16) и привести к виду более удобному для аналитических оценок:

Аналогичные соотношения могут быть получены для других типов взаимной ориентации оси светового пучка и кромки «ножа».

Тогда для световой волны единичной амплитуды и гауссовой функцией корреляции размером а и плоской монохроматической гармонической акустической волны где со - круговая частота, q - волновой вектор, фаза звуковых коле­ баний принята равной нулю в центре рабочего объема прибора (х=у = 0, z = Ы2 при t = 0), получим Нетрудно показать, что функция I- достигает максимума по,, qj и qk при qj = qk = 0, qt = 2/а, поэтому для характеристики на­ правленности антенн по определению (см. [141]) получим Заметим, что соотношение (7.23) справедливо при aq 2. В противном случае (aq 2) функция / / максимума не имеет, но принимает наибольшее значение при qj = qk = 0 и qt = q, то есть При радиусе светового пучка a ~ 10“3... 10~2 м и скорости звука v3 = 1,5-103 м/с из (7.25) получаем ограничение на частоту регист­ рируемых акустических колебаний / (со =2jtf ) или длину волны Лзв ( Азв —v3 / у ) С точки зрения обеспечения устойчивой регистрации акустиче­ ских волн оптическое устройство рассматриваемого класса должно надежно отслеживать отклонения (смещения «центра тяжести») зондирующего пучка света в плоскости, перпендикулярной оси пучка. Поэтому естественно (конструктивно просто и апробировано на практике) создание 2-х канального теневого прибора с взаимно­ перпендикулярными оптической осью и кромками «ножей». Сигнал такого прибора имеет вид а характеристика направленности (см. (7.23) и (7.24)) при aq 2.

Разумеется, что помимо обобщенного сигнала ljk, анализиру­ ются сигналы каждого из каналов / / и / /.

На рис. 7.2а и рис. 7.26 изображены характеристики направ­ ленности оптико-акустического приемника с различной «геометрией» датчика и типичными параметрами L = 0,1 м, а = 0,01 м для па­ дающей звуковой волны с / зв = 1 0 кГц, Азв = 0,15 м. В этом случае aq ~ 0,13 2 и для вычислений используются соотношения (7.24) и (7.30).

Даже из поверхностного анализа приведенных выше соотноше­ ний следует, что путем комбинации датчиков различного типа можно формировать достаточно «узкие» диаграммы направленности.

На рис. 7.2в приведен пример подобного многоканального комбинированного оптического устройства с характеристикой на­ правленности значительно более узкой, по сравнению с однока­ нальными, но практически идентичного с ними по габаритам.

Заметим, что при этом помимо исследования средних значений сигналов, необходим анализ авто- и взаимо- корреляционных функ­ ций сигналов различных каналов комплексных (многоканальных) оптико-акустических приемников.

Рис. 7.2. Характеристики направленности оптико-акустических приемников Учитывая хорошие перспективы создания оптико-электронных приемников звука для антенных систем гидроакустических средств, в ходе исследований была разработана и реализована методика бас­ сейновых испытаний оптико-акустического приемника с целью проверки основных теоретических положений. Предварительные испытания оптического приемника на измерительном стенде в ус­ ловиях заглушенного гидроакустического бассейна подтвердили основные принципы и направления необходимых исследований и разработок по созданию оптических приемников звука (см., напри­ мер, рис. 7.3).



0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, электронно-оптического приемника на частоте 27 кГц.

7.3. Метод измерения аппаратных функций Как уже отмечалось задачи определения пространственного спектра диэлектрической проницаемости морской среды в рамках рассматриваемого класса экспериментов являются некорректными в математическом смысле. Поэтому важно априорное знание харак­ теристик аппаратных функций используемых оптических устройств [37, 38, 34], например, функций f ( t | ), входящих в формулу для корреляционной функции сигнала прибора в линейном приближе­ нии по пространственному спектру диэлектрической проницаемо­ сти морской среды:

Обычно функции F (ti) предполагаются известными из расче­ тов. Однако в силу некорректности решаемых задач к точности оп­ ределения f (ti) предъявляются особенно высокие требования, так как малые (неконтролируемые) отклонения F (ii) расчетных зна­ чений могут привести к значительным ошибкам при восстановле­ нии параметров неоднородностей даже при применении того или иного метода регуляризации решения.

В связи с этим представляется интересным рассмотреть воз­ можность экспериментального определения аппаратных функций оптических приборов. Эксперименты по измерению F ( t | ) позволят:

а) проверить правильность выбора метода регуляризации ре­ шения (7.31) путем сравнения F (ti), полученных из расчета и экс­ периментально;

б) определить F(i\) для оптических устройств, теоретическое исследование которых по тем или иным причинам затруднительно.

Заметим, что важность решения указанной задачи возрастает по мере усложнения используемых оптических устройств.

Опишем процедуру определения F(rj). Пусть оптический при­ бор с аппаратной функцией -F(n) предназначен для измерения про­ странственного спектра статистически изотропного и однородного случайного поля диэлектрической проницаемости. Тогда для час­ тотного спектра сигнала прибора из (7.31) следует выражение или в случае Заметим, что (7.33) есть преобразование Ханкеля нулевого по­ рядка от функции 2п -Ф | о(^7(^7), а (7-34) является преобразованием Абеля функции — Ф^0 [123]. Для этих преобразований существуют формулы обращения. Например, для преобразования Абеля имеем соотношение которое является формальным решением задачи восстановления спектра Ф 2 0(л). Однако некорректность интегральных уравнений (7.33) и (7.34) требует для действительного решения задачи приме­ нения тех или иных методов регуляризации [19].

Из приведенных выше соотношений вытекает собственно и суть предлагаемого метода. Очевидно, что определение F(r,) в ин­ тересующей исследователя области волновых чисел может быть осуществлено из экспериментов по регистрации светового поля, рассеянного на заданном эталонном поле диэлектрической прони­ цаемости с известным пространственным спектром Ф эт(rj) по фор­ мулам типа (7.35):

В качестве «эталонной» среды естественно выбрать ансамбль частиц с известным пространственным спектром Ф либо вычисляется, либо определяется с необходимой точностью из измерений эталонными приборами с известной аппаратной функци­ ей F3T(fl). Тот факт, что коллоидные растворы удобно использовать в качестве «эталонной» среды, объясняется возможностью сделать (в статистическом смысле) их пространственный спектр близким к «белому шуму» в достаточно широком диапазоне частот где, как и раньше, ат - максимальный размер частиц, входящих в ансамбль. Действительно, например, для монодисперсной взвеси Таким образом, совокупность взвешенных частиц удобно ис­ пользовать в качестве эталонной среды для аттестации и калибров­ ки оптических устройств, предназначенных для измерения про­ странственных спектров неоднородностей диэлектрической прони­ цаемости с частотами г\ « Г]тах. При этом параметры взвеси жела­ тельно подбирать так, чтобы выполнялись условия применимости линейных (по спектру неоднородностей) приближений (7.31)Заметим, что для корректного использованияформул обра­ щения типа(7.36) также необходимо использовать те илииные ме­ тоды регуляризации решения. Поэтому, сравнивая значения F(rj), полученные из эксперимента, с расчётными, мы тем самым прове­ рим и эффективность выбранного метода регуляризации.

Обсужденный выше метод особенно важен, поскольку к на­ стоящему времени уже существуют подходы и пробные оригиналь­ ные решения корректной замены эталонных коллоидных растворов твердотельными носителями, что делает предложенный метод атте­ стации и калибровки оптических устройств ещё более технологич­ ным (см. [34] и цитируемую там литературу).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Хочется надеяться, что изложенный выше материал в какой-то мере поспособствует более эффективному использованию гидрооп­ тических методов и средств в практической океанологии, увеличит интерес исследователей к информационно-оптическим технологиям зондирования океана.

Автор выражает искреннюю благодарность всем сотрудникам ГОИ им. С.И. Вавилова, коллегам из других организаций за плодо­ творное сотрудничество, конструктивную критику и доброжела­ тельное отношение к результатам его более чем 30-летней научнотехнической деятельности в области оптики моря.

ЛИТЕРАТУРА

1. Копелевич О.В., Л евин И.М. Основные проблемы оптики моря. // Оптически журнал - 1997, т. 64, № 3, с. 71-81.

2. Алеш ин И.В., Ц вет ков Е.А., Яковлев В.А. О птические методы в экологическом мониторинге природных вод. // О птический журнал -1 9 9 7, т.64, № 3, с.82-86.

3. Л евин И.М., Золотухин И.В. П рименение теории оптимизации оптического эксперимента к задачам дистанционного зондирования океана в видимой об­ ласти спектра. // О птический журнал - 1997, т. 64 № 3, с.87-92.



Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |   ...   | 15 |
 



Похожие работы:

«Руководство по устойчивому обеспечению учебными материалами Пернилл Аскеруд ЮНЕСКО Руководство по устойчивому обеспечению учебными материалами Пернилл Аскеруд ЮНЕСКО Выражение признательности Подготовке настоящего Руководства способствовали многие лица, обладающие опытом в сфере образования, развития книжного дела и издательского дела. Без их вклада было бы затруднительно дать всестороннюю оценку положения в этой области в развивающихся странах. Опыт и знания в отношении фактических условий...»

«КНИГА ИСТИННОЙ ЖИЗНИ Божественные Откровения, полученные в Mексике с 1886. до 1950. года КНИГА ИСТИННОЙ ЖИЗНИ Божественные Откровения, полученные в мексике с 1886. до 1950 года Эту книгу можно бесплатно прочесть в Интернете: на русском — http://www.lorber.ru на других языках: http://foundation.144000.net/publication.htm * E-почта: garigums@gmail.com * Перевод из испанского на латышский, Латвия, 2005–2006 Перевод из латышского на русский, Латвия, 2008. так бредёт по свету множество людей, они...»

«489 имен, без которого книгой очень трудно пользоваться. Не могут не вызвать симпатии искренняя любовь автора к свое­ му герою, довольно широкие знания в разных сферах жизни достаточно уже далекого прошлого, умение обнаружить и обнародовать...»

«Бизнес со скоростью мысли. Изд. 2-е, исправленное: Эксмо; Москва; 2003 ISBN 5-04-006117-Х Оригинал: Bill Gates, “Business @ The Speed Of Thought” Перевод: И. Кудряшова, Е. Подольный, В. Савельев Аннотация Сегодня для того, чтобы сделать свой бизнес преуспевающим, недостаточно иметь только светлую голову, интуицию и везение. Современный бизнес — много -компонентная система, ключевым элементом которой является использование передовых информационных технологий. По мнению создателя Империи...»

«Геленджик 2012 ФГБУН Геологический институт РАН ФГБОУ ВПО Кубанский Государственный Университет ФГБУН Палеонтологический институт им. А.А. Борисяка Комиссия по Микропалеонтологии Проблемного совета при ОБН РАН Российский Фонд Фундаментальных Исследований СОВРЕМЕННАЯ МИКРОПАЛЕОНТОЛОГИЯ ТРУДЫ XV ВСЕРОССИЙСКОГО МИКРОПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКОГО СОВЕЩАНИЯ 12-16 сентября 2012 года Геленджик 2012 УДК 551.736.3(471.0) ББК 26.323 М 48 Современная микропалеонтология. Труды XV Всероссийского...»

«Нкоюрыя данные для біографіи Т. Г. Шевченка. Въ недавно вышедшей во Львов (1900 г.) книг Рп.К а ііа.Саэдгойзкіеео „81иуа і вгкісе Ьізіогусгпе. Зегуа І Ь, среда друпіхъ очерковъ, почти исключительно касающихся различныхъ малорусскіпь вопросовъ х), встр чается Кйка зіоьо о г о іг іп іс г- тіе)$си гойзгппет Т а г а за ВгегсгепЫ (стр. 2 1 1 —224). Что-же это за нсколыко словъ насколько эти слова для и нась новы и важны? Послдуенъ за автороіиъ и разсмотримъ по по­ рядку т новыя данным в новые...»

«Институты самоорганизации по месту жительства и качество жизни населения Электронный ресурс URL: http://www.civisbook.ru/files/File/Mersiyanova_Instituty.pdf Перепечатка с сайта НИУ-ВШЭ http://www.hse.ru 535 ИНСТИТУТЫ САМООРГАНИЗАЦИИ ПО МЕСТУ ЖИТЕЛЬСТВА И КАЧЕСТВО ЖИЗНИ НАСЕЛЕНИЯ И.В. Мерсиянова В статье автор характеризует институты самоорганизации граждан по месту жительства в контексте их роли как интерфейса взаимодейст вия власти и населения в целях содействия повышению качества жиз ни...»

«СОВЕТСКАЯ ЭТНОГРАФИЯ Ж У Р Н А Л О С Н О В А Н В 1926 Г О Д У ВЫХОДИТ 6 РАЗ в г о д 1 Январь — Февраль 1969 ИЗДАТЕЛЬСТВО НАУКА Москва Вологодская областная универсальная научная библиотека www.booksite.ru Редакционная коллегия: Ю. П. Петрова-Аверкиева (главный редактор), В. П. Алексеев, Ю. В. А рутю нян, Н. А. Баскаков, С. И. Брук, JI. Ф. М оногарова (зам. глав, редактора), Д. А. Ольдерогге, А. И. Першиц, JI. П. П отапов, В. К. Соколова, С. А. Токарев, Д. Д. Тумаркин (зам. главного р...»

«ГОРОДСКАЯ ДУМА ГОРОДА ТАГАНРОГА РЕШЕНИЕ №236 11.11.2010 О проекте бюджета муниципального образования Город Таганрог на 2011 год и вынесении его на публичные слушания В соответствии с Федеральным законом от 06.10.2003 №131-ФЗ Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской Федерации, Бюджетного кодекса Российской Федерации, статьями 21, 54 Устава муниципального образования Город Таганрог, Решением Городской Думы от 29.09.2005 №117 Об утверждении Положения О порядке проведения...»

«Альберт Хибберт ПРЕДИСЛОВИЕ Многие люди просили меня написать книгу о Смите Вигглсворте, которого я знал лично, особенно в его последние годы. Знать Вигглсворта — это незабываемое переживание. Общение с ним оставило неизгладимый след в жизни тех, кто имел эту привилегию. О нем много было сказано: о жизни, о его посвящении Богу, и о чудесах, которые он совершал в силе Святого Духа. Много было сказано о том, как он торжествовал в каждом обстоятельстве, над испытаниями, которые преследовали всю...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.