Статистическое моделирование процесса распространения узкого нестационарного пучка света в океане

• Автор: Захаров, Алексей Константинович
• Шифр специальности: 11.00.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 102 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. МЕТОДЫ МОНТЕКАРДО В РАСЧЕТАХ ПРОСТРАНСТВЕННОВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК УЗКОГО ПУЧКА СВЕТА В МОРЕ . . 9 Глава 2. АЛГОРИТМ РАСЧЕТА. МЕТОДОМ МОНТЕКАРЛО ПРОСГРАНСГВЕННОЕЕЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК УЗКОГО НЕСТАЦИОНАРНОГО ПУЧКА СВЕТА В МОРЕ.

2.1 Анализ причин снижения эффективности алгоритма А

2.2 Модернизированный алгоритм расчета

2.3 Сравнение с физическим моделированием и с А . .

2.4 Расчет хардддаШк импульса обратного рассеяния

от толщи однородной морской воды

2.5 Выводы
Глава 3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПЕРЕНОСА СВЕТОВОЙ ЭНЕРГИИ В ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ЗОНЕ УЗКОГО НЕСТАЦИОНАРНОГО ПУЧКА. . .

3.1 Постановка задачи. Диапазон изменения параметров

3.2 Зависимость яркости нестационарного пучка света
от геометрии системы источникприемник
3.3 Соотношение нерассеянной, однократно рассеянной
и многократно рассеянной компонент
3.4 Область больших оптических глубин. Размытие импульса. Сравнение с экспериментом.
3.5 Краткие выводы
Глава 4. ВЛИЯНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МОРСКОЙ ВОДЫ НА СТРУКТУРУ УЗКОГО НЕСТАЦИОНАРНОГО ПУЧКА СВЕТА.
4.1 0 влиянии слоя повышенной мутности в океане на структуру узкого нестационарного пучка света . . .
4.2 Закономерности переноса световой энергии в геометрической зоне нестационарного пучка света для различных по оптическим сзойствам океанских вод .
4.3 Инженерная формула расчета ослабления пиковой мощности в геометрической зоне нестационарного пучка света.
4.4 Краткие выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Проанализированы имеющиеся в литературе данные о структуре узкого пучка света в морской воде и сформулированы основные задачи работы. Во второй главе разработан новый высокоэффективный алгоритм расчета методом МонтеКарло характеристик узкого нестационарного пучка света в океане. В первом параграфе на числовом примере проанализированы причины снижения эффективности наиболее распространенного из известных ранее алгоритма расчета. Во втором параграфе строится модернизированный алгоритм расчета. В третьем параграфе проводится сравнение эффективности модернизированного алгоритма и исходного, а также сравнение с физическим моделированием. В четвертом параграфе с помощью нового алгоритма проводится расчет сигнала обратного рассеяния от толщи однородной морской воды при облучении ее мгновенным световым импульсом от узконаправленного источника. На основании полученных данных оцениваются методические погрешности лидара, предназначенного для измерения показателя поглощения света морской водой, и даются способы их уменьшения. В третьей главе рассмотрены закономерности переноса световой энергии в геометрической зоне узкого нестационарного пучка до предельных глубин. В первом параграфе рассматривается постановка задачи и обосновывается диапазон изменения исходных параметров. Во втором параграфе изучается зависимость регистрируемого приемником сигнала от исходной расходимости пучка и угла поля зрения приемника. В третьем параграфе изучается изменение с глубиной соотношения между нерассеянной, однократно рассеянной и многократно рассеянной компонентами для средних океанских вод. В четвертом параграфе рассматривается область больших оптических толщин, где доминирует многократно рассеянное излучение. Приводятся результаты расчетов размытия импульса. Проводится сравнение с экспериментом. В первом параграфе рассматривается влияние слоя повышенной мутности на ослабление пиковой мощности и размытие пучка, распространяющегося в толщу океанской воды. Во втором параграфе приводятся результаты и анализ расчетов сигнала, принимаемого приемником в геометрической зоне пучка, для различных по оптическим свойствам морских вод. В третьем параграфе предлагается малопараметрическая приближенная формула расчета ослабления пиковой мощности светового излучения в геометрической зоне узкого нестационарного пучка в различных по оптическим свойствам морских водах и оцениваются ее погрешности. Сформулируем основные положения, выносимые на защиту. Разработан высокоэффективный алгоритм расчета методом МонтеКарло пространственновременных характеристик узкого нестационарного пучка света в океанской воде. Впервые для широкого диапазона изменения оптических свойств морской воды и для практически важного диапазона изменения углов поля зрения приемника исследованы методом МонтеКарло характеристики импульса обратного рассеяния при облучении среды мгновенным узконаправленным источником света в диапазоне изменения локационного времени, когда приближение однократного рассеяния уже не применимо, а асимптотический режим еще не наступил. Оценены методические погрешности лвдара, предназначенного для измерения показателя поглощения света морской водой. Впервые количественно исследован процесс распространения
световой энергии в геометрической зоне нестационарного узкого пучка в океане вплоть до предельных глубин. Установлены границы применимости закона Бугера в сочетании с законом обратных квадратов. Изучено влияние геометрии системы источникприемник, временных характеристик аппаратуры, рассеивающих свойств морской воды. Впервые для нестационарного светового пучка, распространяющегося в толщу морской воды, проведены количественные оценки влияния слоя повышенной мутности на ослабление пиковой яркости и размытие. Впервые исследовано влияние первичных гидрооптических характеристик океанской воды, практически во всем диапазоне их изменения для синезеленой части спектра, на ослабление пиковой мощности и временное затягивание сигнала на приемнике, расположенном в геометрической зоне узкого нестационарного пучка света. Работа выполнена в Лаборатории прикладной гвдрооптики Института океанологии им. П.П. Ширшова АН СССР.