Разработка и исследование высокоразрешающей многоканальной системы акустического мониторинга колебаний морской поверхности

• Автор: Краснобородько, Василий Всеволодович
• Шифр специальности: 11.00.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТРАДИЦИОННЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА

МОНИТОРИНГА МОРСКОГО ВОЛНЕНИЯ.

1.1 Классификация основных методов

измерения уровня жидкости

1.2 Принципы измерения уровня моря.

1.3 Принципы измерения характеристик

морского волнения

1.4 Недостатки традиционных измерителей

волнения и постановка задачи.

ГЛАВА 2. АКУСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ
УРОВНЯ ЖИДКОСТИ
2.1 Характеристики распространения акустических волн
в однородных средах.
2.2 Метод измерения уровня жидкости с помощью
продольных волн в заполненной воздухом трубе
2.3 Метод измерения уровня жидкости с помощью
поперечных волн в слабоупругой струне.
2.4 Метод измерения уровня жидкости с помощью
крутильных волн в тонкой плоской струне.
ГЛАВА 3. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ АКУСТИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ВОЛНЕНИЯ
3.1 Основные технические принципы
построения системы.
3.2 Технические характеристики, устройство и
функционирование системы
3.3 Алгоритмы обработки данных
и калибровки системы
3.4 Конструкция и сертификация системы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Цель настоящей работы состоит в разработке принципов и технической реализации высокоразрешающей многоканальной системы мониторинга колебаний морской поверхности для исследования некоторых аспектов низкочастотных колебаний, нелинейных эффектов высокочастотных колебаний, капиллярных волн, пространственнокорреляционных характеристик волнения, а также мониторинга волнения в лотках волнопродукторов и бассейнов. Анализ достоинств и недостатков существующих средств мониторинга колебаний морской поверхности и определение на этой основе наиболее перспективных подходов к разработке более совершенной системы мониторинга. Разработка физических принципов построения системы и методов обработки информации для достижения высокого разрешения, многоканальности, универсальности, оперативности и полной автоматизации системы. Техническая разработка конструкции, узлов и схемотехники системы, создание программного обеспечения и техническая реализация системы. Полные технические испытания системы, ее сертификация и внедрение в практику. Научная новизна работы заключается в использовании ранее не применявшихся физических принципов измерения колебаний морской поверхности, методов обработки информации, а также совмещение ее с волноустойчивым носителем в океанологических исследованиях, приведших к созданию качественно новой высокоразрешающей многоканальной универсальной автоматизированной ситемы оперативного мониторинга колебаний морской поверхности. Разработанная система позволяет исследовать низкочастотные колебания морской поверхности, нелинейные эффекты ее высокочастотной составляющей, капиллярные волны, пространственнокорреляционные характеристики волнения, контролировать колебания поверхности в лотках волнопродукторов, а также обеспечивать морские инженерные работы. Разработанная система может использоваться в качестве важного элемента автоматизированной сети предупреждения чрезвычайных и катастрофических ситуаций в прибрежных морских зонах и на затопляемых территориях. Разработанная система позволяет существенно увеличить точность автоматических измерений уровня жидкости в промышленности, в частности контроль уровня жидких нефтепродуктов. Личный вклад автора заключается в подробном анализе достоинств и недостатков существующих средств измерения колебаний морской поверхности, формулировании цели исследований в соответствии с существующими проблемами, разработке физических принципов измерений и методов обработки информации системы, технической разработке узлов, блоков и схемотехники системы, разработке программного обеспечения и проведении технических испытаний системы, а также внедрение ее в промышленность. Основные положения диссертации докладывались на семинарах и коллоквиумах лаборатории Телеуправляемых подводных аппаратов и роботов, лаборатории Гидролокации дна и лаборатории Рассеяния и отражения звука ИОРАН, отделения БЧСК РАЕН, школах и IV Международной научнотехнической конференции Современные методы и средства океанологических исследований МСОИ. По теме диссертации опубликовано 8 работ, в том числе и в Акустическом журнале. Работа состоит из введения, трех глав, включающих в себя параграфов, заключения, списка литературы и приложения. Она содержит страниц текста, рисунков, 6 таблиц, а список литературы содержит наименований. Заложенные в систему физические принципы, заключающиеся в использовании отражения поперечных и крутильных волн в струне на границе с жидкостью. Теоретическое исследование точностных характеристик предлагаемых методов в зависимости от факторов окружающей среды. Заложенные в систему алгоритмы обработки информации и калибровки тракта, основанные на использовании сложных зондирующих сигналов. Совместное использование системы с оригинальным волноустойчивым носителем для исследования морского волнения в глубоком океане. Оригинальные технические и схемотехнические решения узлов и блоков системы, а также созданное программное обеспечение. Создание высокоразрешающей многоканальной универсальной системы акустического мониторинга колебаний морской поверхности, сертифицированной Госстандартом Российской Федерации и внедренной в практику.