WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 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 2 ] --

Подчёркивается, что модовая структура поля внутренних волн формируется в зависимости от изменчивости целого ряда парамет­ ров. Например, рассматривались задачи распространения внутрен­ них волн при наличии горизонтальных неоднородностей поля плот­ ности, сдвиговых течений, вертикальной плотностной микрострук­ туры [45, 52-54].

Оказывается, что к существенно новым результатам приводит рассмотрение локализованных неоднородностей поля плотности. В гл. 3 подробно исследуется задача рассеяния внутренних волн на локализованных неоднородностях поля плотности.

Естественно, что для описания рассеяния внутренних волн не­ обходима априорная информация как о структуре и форме плотно­ стной неоднородности, так и о параметрах поля исходных (фоно­ вых) внутренних волн. Очевидно, что реальная перспектива полу­ чения такой информации —дистанционный оптический мониторинг океана с минимальным использованием контактных измерений [2, 35, 55-62]. В связи с этим в гл. 4 обсуждаются проблемы определе­ ния концентрации примесей в толще океана по результатам его многоспектрального оптического зондирования. Речь идет как о концептуальных вопросах постановки и проведения подобных мно­ гоуровневых комплексных гидрооптических экспериментов, так и о моделировании изменчивости оптических трасс зондирования океа­ на и разработке методик восстановления параметров аномалий гид­ рофизических полей по результатам многоспектрального фотометрирования поверхности моря.

По итогам гл. 4 уместно сделать следующее замечание. Один из основных факторов, который необходимо учитывать на всех эта­ пах дистанционных оптических измерений - взволнованная мор­ ская поверхность. Оптика морской поверхности - наиболее дина­ мично и интенсивно развивающийся раздел гидрооптики как в фун­ даментальном, так и в прикладном планах [63, 64]. Наиболее после­ довательные и систематические исследования по этому направле­ нию в нашей стране традиционно проводятся научными коллекти­ вами ИПФ РАН, ИО РАН, ГОИ и др. Их результаты отражены и обобщены в значительном числе публикаций (см. например, [1, 4, 34, 39, 40, 58, 61, 63-71] и приведенные там ссылки) и были пред­ метом отдельного рассмотрения на всех без исключения Пленумах рабочей группы по оптике моря и последующих конференциях (см., например, [5]). Детальное обсуждение проблем оптики морской по­ верхности осталось за пределами настоящей работы. При этом предполагается, что везде, где это необходимо, изменчивость свойств морской поверхности надлежащим образом учтена.

Таким образом, в гл. 5 рассматриваются различные аспекты решения обратных задач определения характеристик флуктуаций случайного поля диэлектрической проницаемости толщи океана.

Анализ осуществляется на примере рассмотрения работы тене­ вых гидрооптических приборов [13, 72, 73] в рамках борновского приближения решения задачи рассеяния света [30-32, 74-76]. Пер­ воначально основной упор в теоретическом обосновании использо­ вания теневых приборов в гидрооптических исследованиях делался на регистрацию турбулентных флуктуаций показателя преломления морской среды [77-99]. Однако в общем случае рассеяние света на турбулентных флуктуациях диэлектрической проницаемости мор­ ской среды приходится наблюдать на фоне сильного рассеяния на взвеси [96]. Кроме того, при определенных условиях необходимо учитывать флуктуации показателя преломления, вызванные гидро­ акустическими волнами [100]. Поэтому в п. 5.1 с учетом результа­ тов [101] строится обобщенная модель случайного поля диэлектри­ ческой проницаемости толщи морской среды. Для конкретных классов теневых приборов рассматриваются условия применимости двух основных приближений, используемых на практике: линейных приближений в расчетах среднего значения и корреляционной функции сигналов рассматриваемых гидрооптических устройств (п. 5.3) и гипотезы «замороженности» в гидрооптических измерени­ ях с учетом свойств аппаратных функций используемых датчиков (п. 5.4).

Итак, интерпретация результатов оптических экспериментов рассматриваемого класса существенно упрощается, если справедли­ во приближение однократного рассеяния зондирующего светового поля исследуемой средой. Первоочередной задачей при этом явля­ ется определение границ применимости такого приближения, его адекватности параметрам среды и условиям проведения экспери­ мента. Анализу такого типа задач и посвящена гл. 6.

Прежде всего, в п. 6.1 обоснованы достаточные условия при­ менимости борновского приближения [104]. Строго доказано, что рассеяние света ансамблем частиц можно описывать в рамках бор­ новского приближения даже в том случае, когда для описания рас­ сеяния света на каждой частице системы борновское приближение неприменимо. Однако полученные ограничения излишне жёстко (оценка сверху) ограничивают параметры флуктуаций диэлектриче­ ской проницаемости. Поэтому в работах [105 - 107] разработан но­ вый метод и построены приближенные решения задачи рассеяния света ансамблем дискретных рассеивателей, взвешенных в непре­ рывно-неоднородной случайной среде. Предложенные приближен­ ные решения (см. 6.2) обладают необходимыми свойствами. Вопервых, область применимости решений адекватна реальным мор­ ским условиям проведения гидрооптических экспериментов. Для описания рассеяния на частицах морской взвеси это доказано путем сопоставления приближенных решений с расчетами по точным формулам теории Ми [74, 76, 108] во всем необходимом диапазоне изменения параметров частиц морской взвеси. Во-вторых, постро­ енные приближения обладают относительной аналитической про­ стотой для обеспечения анализа результатов гидрооптичеСких из­ мерений, инженерных оценок и т.д.



По ходу изложения материала обсуждались различные аспекты практического использования её результатов. Тем не менее, в за­ ключительной главе фрагментарно рассмотрен ряд оригинальных результатов исследований по проблемам, относящимся к задачам синтеза гидрооптических приборов с заданными свойствами.

В 7.1 обоснована возможность регистрации гидроакустических волн на фоне турбулентных флуктуаций показателя преломления современными гидрооптическими датчиками. Оказывается, что од­ ним из качеств, присущих оптико-электронным приемникам аку­ стических волн, является возможность формирования относительно узких диаграмм направленности.

Поэтому в 7.2. подробно обсуждается этот важный, с точки зре­ ния практического использования, элемент исследований - методика и примеры инженерных расчётов диаграмм направленности перспек­ тивных оптико-электронных гидроакустических приемников.

С задачей синтеза приборов естественным образом связана и задача экспериментального определения (измерения) их аппарат­ ных функций, рассмотренная в 7.3. Речь идет об экспериментах по определению аппаратных функций гидрооптических устройств по рассеянию на мелко дисперсной взвеси. В силу математической не­ корректности обратных задач гидрооптического зондирования раз­ работка методов и методик проведения подобных калибровочных экспериментов - один из основных элементов метрологического обеспечения.

ОПТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ С ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

РЕГИСТРАЦИЕЙ КАК ИЗМЕРИТЕЛИ ХАРАКТЕРИСТИК

СЛУЧАЙНЫХ СВЕТОВЫХ ПОЛЕЙ

При использовании оптических приборов в гидрофизических исследованиях решается одна из следующих задач:

• восстановление объективных характеристик среды по изме­ ренным параметрам сигнала оптического устройства;

• определение характеристик светового поля, регистрируемого оптическим прибором;

• задача контроля (суждение об изменчивости условий экспе­ римента).

Хотя в целом работа посвящена первой из перечисленных задач, в настоящей главе обсуждаются задачи второго типа. Целесообразность предварительного рассмотрения этого круга задач (безотносительно к измеряемым характеристикам среды, условиям эксперимента и т.п.) объясняется как методическими соображениями, так и универсально­ стью полученных в итоге соотношений. При этом в соответствии с общей структурой теоретического обеспечения экспериментов его ос­ новная цель - корректное решение соответствующей обратной задачи оптического зондирования (см. [34, 36-38, 110, 112]).

1.1. Описание класса оптических приборов В настоящей работе создание элементов информационно­ оптических технологий морских исследований рассматривается на примере широко распространенного класса гидрооптических уст­ ройств - оптических приборов с фотоэлектрической регистрацией, для которых связь светового поля U (rj, t \ i] = |//х, цу \ на выходной плоскости 1 для любого момента времени t имеет вид где А{р, г]) - передаточная функция системы 2 [36], a U(p,t) - одна из компонент медленно меняющейся по сравнению с частотой светового поля комплексной амплитуды вектора напряженности электрического поля. Под сигналом прибора понимается интегральная интенсивность света I(t), регистрируемая фотоприемником 4 через его апертуру где Базовая модель оптического датчика (1.1) - (1.3) выбрана для упрощения выкладок и в случае необходимости достаточно просто обобщается, например: учет поляризации - переход от аппаратной функции к «аппаратному тензору», учет многоспектральности и сканирования - введение зависимости аппаратной функции от дли­ ны волны Я света и времени и т.п.

В гидрофизических экспериментах анализируемые поля явля­ ются случайными функциями координат и времени (см., например, [10], [11], [33]). Поэтому сигнал прибора l(t) оказывается случайной функцией и характеризуется своими статистическими моментами [31]. На практике обычно ограничиваются средним значением Г( 0(t) и корреляционной функцией случайного сигнала l(t). Здесь и ниже - (n+m j-мсрный момент случайного поля V(Q) - определяется выражением где Q - набор параметров (например, Q = {r,f}, г = {х, у, г } - точка пространства), а угловые скобки означают усреднение по ансамблю реализаций случайного поля v ( Q ).

Используя формулы (1.2) - (1.5), получим где Для дальнейшего существенно, что функция /? (p j, р 2) является эрмитовой и положительно определенной где V (р) - произвольная комплексная функция, а А - произвольная область интегрирования, для которых интеграл (1.10) существует [121].

Таким образом, создание теоретического обеспечения - этошо су­ ти анализ выражений типа (1.6) и (1.7) с целью приведения их к виду, удобному для решения соответствующей обратной задачи [21, 37]. Так настоящий раздел посвящен выяснению возможности определения объективных (независящих от /?( pj, p2 )) характеристик светового поля, регистрируемого оптическим прибором. Очевидно, что анализ необходимо начать с упрощения соотношений (1.6) и (1.7) путем огра­ ничения (сужения) класса исследуемых световых полей и оптимиза­ ции параметров используемого измерительного оптического устройст­ ва (свойства функций 7?(p j, р 2 ) и z(ri), число каналов и т.п.).

1.2. Слабые флуктуации светового поля. Симметрия опти­ ческих приборов Зададим световое поле С/ (р) на входной плоскости 1 регистри­ рующей оптической системы в виде где f/0(p) - заданное световое поле (например, частичнокогеррентный световой пучок с характерным размером а и радиу­ сом когеррентности ак), а случайные фаза 5(р) и уровень %(р) опи­ сывают взаимодействие светового поля с исследуемой средой (т.е.

несут информацию о ее параметрах). В этом параграфе мы ограни­ чимся для краткости рассмотрением среднего значения и дисперсии согнала прибора, поэтому аргумент t всюду опускается.

В важном с точки зрения практических применений случае нормального распределения статистически однородных и однород­ но и изотропно связанных случайных полей S(p) и х из ( 1 -6 ), (1.7) и (1.11) имеем:

exp + Г2о(1 ~ Рз|)+ r^oljpl —р4|) + r^o(jp2 —Рз|)+Гад(1 —Р4Р + - где учтено, что в силу закона сохранения энергии для рассматри­ ваемой задачи Г2 0(о) = -Г,ж )+ [^„(о )]2.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 15 |
 



Похожие работы:

«ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Направление подготовки 110400.62 Агрономия Профиль подготовки - агрономия Квалификация - бакалавр Форма обучения - очная, заочная Уфа 2013 Издание 1 страница 1 из 195 ОГЛАВЛЕНИЕ 1 Общие положения..3 2 Характеристика профессиональной деятельности выпускника ООП ВПО по направлению подготовки 110400.62 Агрономия бакалавр..3 2.1 Область профессиональной деятельности выпускника.3 2.2 Объекты профессиональной деятельности...»

«ПОСТАНОВЛЕНИЕ 30 мая 2013 года № 20 Об утверждении Административного регламента предоставления муниципальной услуги Предоставление выписок из похозяйственных книг на территории муниципального образования Целегорское Мезенского района Архангельской области В целях реализации положений Федерального закона Об общих принципах организации местного самоуправления в РФ от 06.10.2003 №131-ФЗ, повышения эффективности, открытости и общедоступности информации по предоставлению муниципальных услуг...»

«ВАШИ КРЫЛЬЯ ПЕРЕВОД С АНГЛИЙСКОГО ВОЕНИЗДАТ МОСКВА 1937 ОТ ИЗДАТЕЛЬСТВА I АЭРОДИНАМИКА Книга американского автора Ассена Джорданова Ваши крылья несомненно найдет широкий круг читателей в нашей стране. Ценность книги Джорданова, богато снабженной иллюстративным материалом, заключается в том, что автору удалось последовательно, сжато и просто изложить основы летного дела. Книга Ваши крылья окажет серьезную помощь советской молодежи, стремящейся встать в ряды славных летчиков — гордых соколов...»

«20 января 2014 Мониторинг СМИ | 20 января 2014 года Содержание СОДЕРЖАНИЕ ЭКСПОЦЕНТР 20.01.2014 Московский комсомолец Город миллиардеров В пилотный рекламный буклет российской столицы уже включили 22 площадки, где наряду с популярными Манежем, Гостиным двором, ВВЦ, Крокус Экспо, Экспоцентром и Центром международной торговли есть и такие экзотические, как Бункер-42 - подземные тоннели и галереи, построенные в районе Таганской площади 19.01.2014 Energoportal.ru. Новости Участие компании...»

«Дэн Миллмэн Путь мирного воина. Книга, которая меняет жизнь Дэн Миллмэн Книга Путь мирного воина — бестселлер США — создана на основе действительных событий из жизни Дэна Миллмэна, чемпиона мира по гимнастике, который отправился в путешествие в глубины духа и плоти, нежных чувств и страха, света и тьмы, смеха и магии. Под руководством могучего, опытного воина Сократуса, под путеводной звездой таинственной и притягивающей к себе девушки по имени Джой — радость — Дэн идет на последнюю битву с...»

«ИМАМАТ И РУКОВОДСТВО Тегеран 2007 1    Переводчик и ответственный редактор: С. Сулаймонов Имамат и руководство / Отв. ред., пер. С. Сулаймонов – Тегеран: Международное издательство ал-Хода, 2007. - 128 с. 2    Оглавление   ПРЕДИСЛОВИЕ ВМЕСТО ВВЕДЕНИЯ, НАПИСАННОГО МЫСЛИТЕЛЕМ-МУЧЕНИКОМ МОТАХХАРИ А: Введение книги Наместничество и святость (Хилафат ва вилаят) - с упущением вопросов, соответствующих этой книге. Б: Избранное из воспоминаний Имамат и диалектическая логика ИМАМАТ - СОХРАНЕНИЕ РЕЛИГИИ...»

«О состоянии трудоустройства выпускников учреждений профессионального образования, востребованных специальностях, требуемых компетенциях и ожидаемых прогнозных кадровых потребностях на основе проведенного мониторинга в 10 пилотных субъектах Российской Федерации Аналитический доклад Петрозаводск Издательство ПетрГУ 2012 ББК 65.240.53 О-11 УДК 331.5 Редакционная коллегия: А. В. Воронин, В. А. Гуртов, Л. М. Серова Авторский коллектив: В. В. Алтухов (Глава 4, разделы 4.1–4.10), В. А. Гуртов...»

«Комитет по правам ребенка Рассмотрение докладов, представляемых государствами-участниками в соответствии с пунктом 1 статьи 12 Факультативного протокола к Конвенции о правах ребенка, касающегося торговли детьми, детской проституции и детской порнографии Первоначальные доклады государств-участников, подлежащие представлению в 2011 году Узбекистан* ** [17 февраля 2011 года] * В соответствии с препровожденной государствам-участникам информацией относительно обработки их докладов настоящий документ...»






 
© 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.