Физические основы наблюдения пространственно локализованных неоднородностей с помощью частично-когерентных полей в плоскослоистых волноводах

• Автор: Хилько, Александр Иванович
• Шифр специальности: 01.04.03, 01.04.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 316 с. : ил.

Введение
Формулировка проблемы наблюдения пространственно локализованных неоднородностей в плоскослоистых волноводах
Анализ основных понятий и типичных условий Томографический метод наблюдения в ПСВ Выводы к разделу 1.

Маломодовая импульсная томография в ПСВ океанического типа

Эффективность селективного возбуждения низкочастотных маломодовых акустических полей вертикальной решеткой в мелком море Влияние подводных течений при возбуждении маломодовых акустических сигнапов вертикальной решеткой в мелком море
Структура трансляционных характеристик при маломодовой импульсной томографии МИТ и возможности оптимальной селекции маломодовых гидроакустических сигналов Выводы к разделу 2.

Развитие моделей дифракции модовых сигналов неоднородностями в ПСВ

Коротковолновая дифракция акустических полей на телах в ПСВ

Развитие физической модели дифракции акустических сигналов на упругих

телах в многомодовых слоистонеоднородиых волноводах

Особенности дифракции акустических сигналов на случайно распределенных

неоднородностях в ПСВ
Коротковолновая дифракция поля протяженного шумового источника в многомодовом слоистонеоднородном волноводе
Модуляция интенсивности частичнокогерентного поля точечного узкополосного шумового источника при изменении положения
пространственно локализованной неоднородности в ПСВ Структура дифрагированного частичнокогерентного поля в многомодовом ПСВ со случайными неоднородностями Выводы к разделу 3.
Численные имитационные эксперименты по томографической
реконструкции параметров пространственно локализованных неоднородностей с использованием маломодовых акустических сигналов
Построение многоракурсных изображений неоднородностей при
использовании одномодовых звуковых сигналов
4.2. Реконструкция параметров неоднородностей в ПСВ
4.3. Исследование возможностей МИТ в океанических волноводах с помощью
имитационной компьютерной модели
4.3.1. Наблюдение пространственно локализованных неоднородностей
4.3.2. Восстановление параметров ветрового волнения
4.4. Выводы к разделу 4.
5. Экспериментальные исследования возможностей МИТ
5.1. Исследование пространственной фильтрации частичнокогерентных
изображений с помощью оптической установки
5.2. Анализ возможностей томографического наблюдения в океанических
волноводах в условиях физического моделирования
5.2.1. Измерение структуры пространственновременных вариаций сигналов при
малоугловой дифракции на телах в плоскослоистых волноводах
5.2.2. Эксперименты по томографическому наблюдению сложных объектов в
изоскоростном волноводе
5.3. Апробация возможностей МИТ в мелком море
5.3.1. Возбуждение низкочастотных маломодовых звуковых импульсных сигналов
5.3.2. Измерения низкочастотных маломодовых акустических импульсных сигналов
на сверхдальних трассах
5.4. Выводы к разделу 5.
Заключение
Литература


Даже в простейших случаях тел координатной формы решение представляется в виде функциональных рядов, скорость сходимости которых определяется рядом факторов, в частности, кривизной поверхности тела. Обычно хорошим первым приближением при решении задачи дифракции на телах является нулевое приближение Кирхгофа , метод касательной плоскости , когда поле на поверхности тела приближенно равно полю, на плоской идеальной абсолютно жесткой или абсолютно мягкой поверхности. В этом приближении, локально в каждой точке тела проводится идеально отражающая касательная плоскость, от которой отражается падающее поле. ГК 1К И, ЭИЭ,Й 1К,й. К Ксо коэффициент отражения от касательной поверхности. Для применимости такого приближения необходимо, что бы поверхность тела имела малую кривизну по отношению к длине волны падающего поля И Я, где средний радиус кривизны в точке поверхности тела. Значения падающего поля и направление нормали п пК зависят от положения точки Н на поверхности тела. Коэффициенты отражения в этой точке эоК определяются свойствами тела. Если тело импедансное, то коэффициент отражения может принимать произвольное значение в интервале от нуля до единицы. Для упрощения модели можно считать тело либо абсолютно жестким, либо абсолютно мягким. Для выполнения предположения о том, что тело является, например, абсолютно жестким, необходимо в граничных условиях на поверхности тела полагать, а 1, Д 0 что упрощает требования при выполнении граничных условий. В этом случае в 1. УКй 1. К К1 ЭШ 1о К. Как указывалось выше, границы плоскослоистого волновода могут быть неоднородными, например, иметь случайные неровности. В общем случае для шероховатых стенок волновода в рамках сделанных выше предположений вид вторичных источников будет аналогичен 1. Рассмотрим для примера важный с точки зрения практических приложений случай шероховатостей свободной поверхности плоскослоистого волновода. Пусть изменяющаяся во времени свободная поверхность ПСВ является случайной функцией глубины и времени. Е спектральную компоненту можно записать в виде г дг,со х,уа. Граничное условие для свободной абсолютно мягкой границы И ,г,0 О. В этом случае, из выражений 1. Для такого вида неоднородностей распределение вторичных источников можно с учетом 1. В формулах 1. За счет эффекта Доплера дифрагированное на такой движущейся поверхности поле становится частотно модулированным 9,,, 3. Вторичные источники в 1. ПСВ см. Вместе с тем, там, где это, возможно, будем использовать и приближенные выражения для вторичных источников, в частности в борновское приближение , и приближение Кирхгофа формулы 1. Как уже указывалось, рассмотренные выше и другие типы неоднородностей обычно присутствуют в ПСВ одновременно. При наблюдении, одного из типов неоднородностей например, ПО неоднородностей, СР неоднородности будут выступать в качестве конкурирующих рассеивателей и маскировать объект наблюдения. В этом случае, маскирующие помехи обычно называют объемным и поверхностными реверберационными помехами. Используя 1. ГК,0 Г. МГМ 1. ПСВ, и может определяться поразному в зависимости от типа неоднородностей. Для граничных неоднородностей интегрирование сведется к интегрированию по соответствующей поверхности за счет обобщенной поверхностной дельта функции. В тех случаях, когда возможно использование приближение Борна или Кирхгофа, уравнение 1. Са УМ. Интегральное уравнение 1. К,со в удаленной от объекта наблюдения области К. Для решения задачи наблюдения используется источник подсветки. Кроме того, в ПСВ существуют источники аддитивного шума. Поля источников подсветки и шума в области измерения определяется формулами 1. В формулах 1. Грина невозмущенного плоскослоистого волновода, которая определяет искажения ПОН и структуру поля подсветки и шума при распространении в область наблюдения. Для решения задачи наблюдения необходимо априорное знание среды, которое задается в виде модели невозмущенного плоскослоистого волновода и описывается соответствующей ему функцией Грина. Введем эквивалентный интегральному преобразованию 1. ДОокХкЛг. С учетом выражений 1.