Развитие акустических методов исследования неоднородных сред с использованием тестовых сигналов на основе М-последовательности

• Автор: Стромков, Александр Альбертович
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 169 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы диссертации

Состояние проблемы

Цель работы

Основные положения, выносимые на защиту

Структура и объем диссертации

Краткий обзор содержания диссертации

Научная новизна

Публикации и апробации результатов
Личный вклад автора
Глава 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕОДНОРОДНЫХ СИСТЕМ С ПОМОЩЬЮ ЗОНДИРУЮЩИХ СИГНАЛОВ НА ОСНОВЕ М-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ И ИХ РАЗВИТИЕ
1.1. Методы исследования линейных стационарных систем и основные свойства М-последовательности
1.1.1. Сравнение трех методов исследования линейных систем
1.1.2. М-последовательность как зондирующий сигнал для анализа систем
1.1.3. Генерация М-последовательности
1.1.4. Сигналы на основе М-последовательности и их свойства
1.1.5. Особенности финитной и численной обработки М-последовательности
1.2. Развитие алгоритмов экспериментальных исследований импульсных характеристик неоднородных систем с использованием М-последовательности
1.2.1. Априорное уменьшение корреляционного шума
1.2.2. Влияние нелинейности исследовательской аппаратуры на уровень корреляционного шума
1.2.3. Апостериорное снижение уровня корреляционного шума
1.2.4. Экспериментальная проверка метода апостериорного снижения корреляционного шума
1.2.5. Оценка отношения сигнал/шум в экспериментах с М-
посл ед овательно стью
1.3. Выводы
Глава 2. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ ПРИ ИССЛЕДОВАНИЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ М-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
2.1. Уменьшение корреляционного шума при исследованиях систем с преобразованием времени и частоты с помощью М-последовательности
2.1.1. Функция неопределенности М-последовательности
2.1.2. Апостериорное снижение корреляционного шума при исследовании сред с нелинейными неоднородностями или доплеровским преобразованием частоты
2.2. Разностно-фазовый метод измерения малых вариаций времени прохождения сигнала через линейную систему
2.2.1. Сущность разностно-фазового метода
2.2.2. Оценка погрешности измерений с использованием разностно-фазовой методики
2.2.3. Особенности применения разностно-фазового метода в средах с дисперсией
2.3. Кепстральный подход к измерению относительного временного положения импульсов на выходе сложной системы
2.3.1. Кепстральный метод измерения относительного положения

флуктуирующих импульсов
2.3.2. Уточнение положения максимумов гармоник кепстра
2.3.3. Оценка относительных амплитудных параметров сигналов.
2.4. Выводы
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАЦИОНАРНЫХ ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ С ПОМОЩЬЮ М-ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
3.1. Использование М-последовательности для идентификации каналов распространения в сейсмических измерениях
3.1.1. Описание межскважинного сейсмоакустического эксперимента
3.1.2. Измерение импульсных характеристик распространения акустического сигнала в межскважинном пространстве и анализ результатов обработки
3.1.3. Численное моделирование сейсмического эксперимента
3.2. Применение М-последовательности на стационарных океанических трассах
3.2.1. Описание эксперимента по сверхдальнему акустическому распространению на трассе Гавайи - Камчатка
3.2.2. Выделение сезонных вариаций времени распространения
3.2.3. Численное моделирование распространения сигнала на трассе с использованием эмпирических ортогональных функций.
3.3. Измерение импульсной характеристики акустической трассы и идентификация каналов распространения на нестационарных трассах
3.3.1. Описание эксперимента по измерению импульсных характеристик океанического волновода на нестационарной трассе
3.3.2. Измерение доплеровского смещения частоты и усреднение результатов измерений

энергия сосредоточена в одной частотной точке. Поэтому этот метод нашел широкое распространение и на его основе построено большое количество измерителей частотных характеристик и анализаторов спектра [5].
Основная проблема измерения Н(а>0) обычно состоит в том, что значение Н(со0) - комплексное и необходимо измерить как модуль, так и фазу. Модуль Н(<ай) может быть измерен линейным детектором, а фаза - фазовым с использованием входного сигнала в качестве опорного. Поэтому часто приборы, основанные на этом методе, позволяют измерять только модуль частотной характеристики [73].
Третий, более удобный и помехоустойчивый способ измерения параметров систем получается, если переписать (1.3), умножив правую и левую часть на Г (со) :
7(©)Х* (®) = Х{со)Хсо)Н(со) = х(со)^Н(<а).
Очевидно, что если модуль спектра входного сигнала |Х(сэ)|2 равен
константе, взаимный спектр выходного и входного сигналов пропорционален частотной характеристике системы.
Способ предполагает одновременное измерение спектров сигналов на входе и выходе системы и вычисление взаимного спектра путем комплексносопряженного перемножения этих спектров. Обратное преобразование Фурье от обеих частей уравнения дает:
Д*(т) = Д„(г)®ВД,
где Я (т) - взаимно-корреляционная функция, /^(г) - автокорреляционная функция.
Отсюда следует, что если автокорреляционная функция входного сигнала равна 3 -функции, то взаимно-корреляционная функция выходного и входного сигналов пропорциональна импульсной переходной характеристике исследуемой системы: