Заключение диссертационного совета (Методы и средства радиоволновой сверхкороткоимпульсной виброметрии механических колебаний в системах радиосенсорного зондирования), страница 2

Теоретическая значимость исследования обоснована тем„что: проведен выбор и оптимизация гауссовской модели СКИ-сигнала без несущего частотного заполнения относительно ГСС-маски ФСПМ распределения частот, для чего был предложен псевдослучайный алгоритм синтеза квазиоптимальной ФСПМ субнаносекундного радиоимпульса; доказано, что предложенный псевдослучайный алгоритм синтеза квазиоптимальной ФСПМ позволяет повысить показатель эффективной излучаемой мощности с 75...80;4 до 90;4„оптимизация формы ФСПМ, асимптотически приближенной к спектральной маске в заданной полосе частот, улучшает эффективную излучаемую мощность СКИ, а, следовательно, повышает отношение сигнал-шум и помехоустойчивость зондирующего облучаемый объект радиоимпульса; показано, что увеличение угла наклона зондируемой поверхности влияет на формоизменение СКИ, выраженное перераспределением напряженности поля радиоиъшульса, и в случае опрокидывающих пластину моментов, вызванных вибрациями, ЭПР будет носить динамический характер и экспоненциально убывать с увеличением угла наклона поверхности к линии визирования; исследовано влияние диэлектрических потерь на формоизменение СКИ; установлено„что гауссовский СКИ в отличие от гауссиана, спектр которого смещен на несущую частоту заполнения, претерпевает незначительные изменения профиля электрического поля и имеет хорошую проникающую способность через диэлектрические среды, так как спектр таких радиоимпульсов сосредоточен вблизи нуля частотной оси, а влияние диэлектрических потерь сказывается на области верхних частот; осуществлен выбор облучающей антенны, в качестве которой предложена модифицированная МПЛ-антенна Вивальди с экспоненциальным раскрывом; отмечено, что в точке зондирования может возникнуть необходимость компенсации искажений диаграммы направленности, вызванных несинхронным возбуждением ее раскрыва фронтом СКИ; в качестве метода квазиоптимального обнаружения гауссовского СКИ-сигнала предложен алгоритм череспериодного корреляционного обнаружителя; разработана фазодевиометрическая модель системы СКИ- зондирования; проведен выбор оцениваемого виброметрического параметра виброскорости как среднего значения интенсивности вибраций; на базе принципов реализации технологии строб-фрейм-дискретизации разработана масштабно- временная модель в среде Ма1ЕаЬ, обеспечивающая ядро реализации программного моделирования и тестового режима отладки методов фазодевиометрической оценки; разработана программа-эмулятор, реализующая технологию строб-фреймдискретизации, с помощью которой было установлено, что путем варьирования числом периодов стробирования можно обеспечить шумоподавление в окне захвата СКИ; для испытаний и оценки достоверности СКИ радиоволнового метода предложена спецификация виброиспытаний, позволяющая исследовать характеристики СКИ радиосенсорного зондирования и условия применимости радиоволнового метода; проведено планирование эксперимента; при решении поставленных задач оыли использованы методы численной оораоотки СКИ: фильтрации СКИ-сигнала на базе частотно-временной селекции (преобразования Габора и сингулярного шумоподавления), фазодевиометрической оценки СКИ во временной и частотной областях (энергетический фазовый.

взаимной корреляционной функции. отношения комплексных спектров, и вейвлеткепстрального анализа), при оценке достоверности и воспроизводимости результатов — корреляционный анализ; предложены методы частотно- и пространственно-временной селекции СКИ из смеси помех, вызванных многолучевым рассеянием; показано, что пространственно-временная селекция достигается удержанием СКИ временным окном захвата, обеспе щваюгцим селекцию отраженного СКИ, пришедшего с основного направления, н режекцию многолучевых компонент рассеяния; в качестве частотно-временной селекции предложена цифровая фильтрация СКИ на базе оконного Фурье-преобразования; изучены особенности формоизменения гауссовских радиоимпульсов при прохождении ими диэлектрических сред, их распространении, рассеянии и отражении; проведено экспериментальное исследование пороговой чувствительности радиоволнового метода и произведена оценка его точности.

Значение полученных соискателем результатов исследования для практики подтверждается тем, что: разработанный макет радиоволновой Виорометрической системы и метод СКИ радиосенсорного зондирования рекомендованы к использованию и внедрены в научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработках при проведении стендовых испытаний аппаратуры на виброустойчивость в АО «КБточмаш им. А.Э. Нудельмана»; разработан виброакустический стенд для проведения виброиспытаний; на основе численных методов и технологии строб-фрейм-дискретизации обработки СКИ-сигналов созданы аналитическая модель радиоволновой системы и серия программных алгоритмов параметрической фазодевиометрической оценки угловой девиации отраженных фазораспределенных радиоимпульсов; разработана масштабно- временная модель, реализующая медленно и быстро протекающие процессы на одной оси дискретного времени; предложены методы фазодевиометрической оценки выборки регистрируемых данных, реализованные опытным макетом на базе однокристального приемопередатчика 1'1Ъ"А6201 в составе с модифицированными микрополосковыми антеннами Вивальди; разработана программа-эмулятор, позволяющая исследовать возможности технологии строб-фрейм-дискретизации в тестовом и отладочном режимах; представлены рекомендации к использованию экспериментального макета радиоволнового виброметрического устройства в системах регистрации механических колебаний конструкций и элементов кинематических схем, а также при проведении стендовых испытаний аппаратуры на надежность и виброустойчивость; установлено, что метод является помехоустойчивым и обеспечивает хорошую проникающую способность прн зондировании оптически недоступных объектов; определены возможные области применения предложенного радиоволнового метода и разработанного макета зондирующего устройства.

Дру~ ие научные достижения, свидетельствующие о научной новизне и зна ~имости полученных результатов: прием отраженного СКИ-радиосигнала реализован посредством прямой оцифровки, масштабирования и численной программной обработки на базе высокоскоростного строб-фрейм-дпскретизатора с частотой преобразования до 100 Гвыб/с в составе цифрового приемопередатчика МУА6201, что позволило применить эффективный математический аппарат.

исключив масштабно-временную трансформацию и реализацию переноса сигнала на нулевую частоту; теоретически исследована зависимость выбора числа и- периодов стробирования на воспроизводимость СКИ и шумоподавление в окне захвата„.исследованы отражательные особенности СКИ-сигнала от неоднородной зондируемой поверхности с точки зрения влияния динамической ЭПР на формоизменение время-частотных характеристик субнаносекундного радиоимпульса; исследовано влияние диэлектрических потерь на формоизменение профиля СКИ; особенности формоизменения гауссовских радиоимпульсов без несущего частотного заполнения также позволяет проводить радиографию облучаемых объектов. Достоверность результатов диссертационных исследований подтверждается экспериментально и определяется корректным применением численных методов фазодевиометрической оценки, адекватностью математической модели радиоволновой системы„техническим соответствием опытного макета и экспериментального стенда теоретическому описанию исследуемой системы, критерием соответствия которых служит корреляционный анализ результатов, полученных СКИ-методом, с аналоговым лазерным стетоскопическим методом; достоверность также подтверждается практическим внедрением и публикациями результатов исследований в сборниках конференций и рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК; теория радиоволновой сверхкороткоимпульсной виброметрии механических колебаний в работе построена на классических законах А.И.

Стариковский электродинамики, радиолокации и радиофизики в частных вопросах генерации, распространения, отражения и рассеяния радиоимпульсов субнаносекундного диапазона; использованы современные методики численного анализа и цифровой оаработки сигналов, математического моделирования и эксперимента; идея оазируется на фазовом методе определения дальности облучаемой поверхности динамического объекта, совершающего механические вибрации„и изложена в современных источниках, а практическая реализация — на применении в решении поставленной цели гауссовских радиоимпульсов без несущего частотного заполнения и последних достижениях в области цифровых программно-аппаратных методов и средств их генерации, приема и обработки, установлено, что результаты диссертации не противоречат результатам, полученными другими авторами в области решаемых задач радиоволнового зондирования.

Личный вклад автора состоит в непосредственном участии п1)н постановке цели и решаемых задач, обосновании выбора методов и средств достижения цели; получении основных теоретических и практических результатов как лично, так и в соавторстве с научным руководителем; разработке и создании экспериментального макета радиосенсорного устройства и виброакустического стенда; соискатель является автором теоретической постановки решаемых вопросов применения субнаносекундных гауссовских радиоимпульсов без несущего частотного заполнения в радиоволновой виброметрии. На заседании 02.10.2015 г, диссертационный совет принял решение присудить Костину Михаилу Сергеевичу ученую степень кандидата технических наук.

При проведении тайного голосования диссертационный совет в количестве !б человек, из них 4 доктора наук по специальности защищаемой диссертации, участвовавших в заседании, из 22 человек, входящих в состав совета, проголосовали: за присуждение ученой степени — 16, против присуждения ученой степени — нет, недействительных бкуигетвщф'4Р Председатель диссертацион~~':сфффйф','.;;, -., А.А. Парамонов Ученый секретарь 02.10. 015 . 'э ' '-"~йене~~" .