Исследование и разработка гидролокаторов бокового обзора для проведения инженерно-геологических работ

• Автор: Котов, Иван Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 138 с.

СОДЕРЖАНИЕ
.ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

2. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОЛОКАТОРОВ БОКОВОГО ОБЗОРА

2.1. Основные задачи проектирования гидролокаторов бокового

обзора

2.2. Анализ физических механизмов формирования отраженных дном сигналов

2.3. Особенности оценки главных параметров гидролокаторов

бокового обзора

2.4. Статистические характеристики сигналов отраженных морским

2.5. Анализ выражения для оценки интенсивности эхосигналов
2.6. Исследование влияния объемных неоднородностей на характеристики эхосигналов
2.7. Анализ влияния помех на метрологические характеристики гидролокаторов бокового обзора
2.8. Выводы
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОЛОКАТОРА БОКОВОГО ОБЗОРА
3.1. Вывод выражения для оценки отношения сигнал-помеха на
выходе согласованного фильтра '
3.2. Вывод выражения для оценки разрешения по дальности
3.3.Анализ угловых характеристик антенн
3.4.Вывод выражений для выбора оптимальных частот
3.5.Вывод ы
4.РАЗРАБОТКА ГЕОАКУСТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА МАК-1М И ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

4.1. Разработка инженерной методики расчета основных параметров гидролокатора бокового обзора
4.2. Результаты применения инженерной методики при расчете основных характеристик глубоководных буксируемых ГБО
4.3. Описание разработанного геоакустического комплекса МАК-1М..
4.4. Результаты производственных работ с геоакустическим комплексом МАК-1М
4.5.Вывод ы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Освоение минеральных ресурсов Мирового океана потребовало создание новых эффективных методов и технических средств, позволяющих проводить инженерно-геологические исследования огромных площадей дна морей и океанов. Одним из перспективных геоакустических методов создания технических средств исследования Мирового океана является метод бокового обзора. Этот метод является основным при проведении сплошной площадной съемки поверхности морского дна с движущегося судна. Он обладает большой геолого-геофизической информативностью и достаточной производительностью при проведении морских геологических работ.
Теоретические и экспериментальные исследования, связанные с разработкой метода бокового обзора основываются на анализе информации о дальности и силе обратного рассеяния, которые являются сложными и неоднозначными функциями донного рельефа и типа донных отложений. Исследование статистических характеристик сигналов, рассеянных морским дном, позволило выявить основные закономерности рассеяния сигналов для различных районов Мирового океана. Результаты этих исследований были положены в основу разработки ряда гидролокаторов бокового обзора (ГБО), которые успешно использовались при поиске железо-марганцевых конкреций в ходе проведения инженерно-геологических работ. В этих работах в качестве основной модели принята модель рассеяния на совокупности одиночных рассеивателей, изотропно расположенных в рассеивающем пространстве. Данная модель справедлива при поиске месторождений железо-марганцевых конкреций, что и подтвердилось в ходе проведения опытно-методических исследований.
Задача картографирования морского дна геоакустическими методами относится к числу обратных задач, а именно, восстановлению по полученным в ходе эксперимента характеристикам рассеянного поля рельефа морского дна. В этом случае использование модели одиночных рассеивателей не вполне закономерно. Кроме того, при решении задачи картографирования морского
Дф; = агсзіп-
■ V • д/р2 эш2 ф + гі
Дф5 = агсБІп зіпДф( +
рзіпф
2у(і - він Дф,' ятб

і = агсБіп
г0 - расстояние от антенны до дна, с,(г- тс)
/(і-У2)-
СОЭф + .
(і-Vі)
(і - V2 СОЭ2 ф)

1 - V2 СОБ2 ф
(і - У2І^совф + У2)^ - л2 (і ■

■ V2 СОБ2 (І

1 - V2 СОБ2 ф

Эти выражения получаются непосредственно из (15).
Из выражения (16) следует:
спектральная плотность эхосигнала Рс(І^у) отличается от спектральной плотности зондирующего Р0оСу) кроме масштаба и
коэффициента только наличием случайной составляющей фазы
2к0г£
Поэтому структура Рс(]',/) подобна структуре эхосигнала, рассеянного совокупностью детерминированных отражателей. Этот факт очень важен, т.к. он означает, что применение сложных сигналов в данном случае принципиально возможно;
- из выражений (19) следует, что из-за движения антенны произведение ХН антенны, входящее в (16), будет меньше, чем при неподвижной антенне. Это явление подобно сужению характеристики антенны в горизонтальной плоскости и приводит к увеличению угловой разрешающей способности ГБО.