Заключение организации (Методы и средства радиоволновой сверхкороткоимпульсной виброметрии механических колебаний в системах радиосенсорного зондирования)

Проректор по научной работе Московского государственного университета информационных технологий, радиотехники и ( ИРЭА) И.В. "."';,'-": «"~бай',; .","."' А 2015 г. Соловьев ЗАЫЛЮЧЕНИК Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный университет информационных технологий„радиотехники и электроники» о диссертационной работе аспиранта КОСТИНА Михаила Сергеевича на тему «Методы и средства радиоволновой сверхкороткоимпульсной виброметрии механических колебаний в системах радиосенсорного зондирования», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.04.03 Радиофизика. Диссертация «Методы м средства радиоволновой сверхкороткоимпульсной виброметрия механических колебаний в системах радиосенс ори ого зондирования» выполнена на кафедре Конструирования и производства радиоэлектронных средств института Радиотехнических и телекоммуникационных систем Московского государственного университета информационных технологий, радиотехники и электроники.

В период диссертационных исследований и подготовки диссертации Костин Михаил Сергеевич проходил обучение в заочной аспирантуре Московского государственного университета информационных технологий, радиотехники и электроники и состоял на действительной военной службе по контракту в ВЧ 339б5. В 2011 году окончил Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики (МГТУ МИРЗА) по специальности 210201 «Проектирование и технология радиоэлектронных средств». В 2012 году поступил в заочную аспирантуру МГТУ МИРЗА.

Справка о сдаче кандидатских экзаменов выдана в 2015 году МГТУ МИРЗА. Научный руководитель — д.ф.-м.н., профессор Будагян Ирина Фадеевна, профессор кафедры Конструирования и производства радиоэлектронных средств института Радиотехнических и телекоммуникационных систем Московского государственного университета информационных технологий, радиотехники и электроники. По итогам обсуждения принято следующее заключение: 1.Актуальность диссертационных исследований Актуальность выполненных диссертационных исследований определяется тем, что в диссертационной работе впервые предложен помехоустойчивый радиоволновый сверхкороткоимпульсный метод виброметрии механических колебаний.

Освоение субнаносекундного диапазона вызывает научный интерес к радиофизическим особенностям формоизменения сверхкороткоимпульсных сигналов при их отражении и рассеивании неоднородными поверхностями, что ставит вопрос о возможности их применения в исследовательских задачах радиосенсорного зондирования. В отличие от акустических и оптических методов, предложенный радиоволн овый метод виброметрии позволяет производить дистанционные измерения в условиях низких и высоких температур, давлений, влажности, плотности газообразной среды; осуществлять регистрацию виброметрологических параметров в режиме подповерхностного зондирования, не предъявляя строгих требований к качеству зондируемой поверхности и точности юстировки.

Применение гауссовских сверхкоротких импульсов без несущего частотного заполнения обеспечивает скрытность, помехоустойчивость, пространственное сверхразрешение, высокую проникающую способность сквозь поглощающие диэлектрические среды. Использование технологии строб-фреймдискретизации субнаносекундных сигналов позволило расширить исследовательские возможности их применения с помощью численных методов программной обработки в среде Ма11.аЬ, поскольку данная технология скоростной оцифровки обеспечивает пикосекундное разрешение во времени. Костиным М.С. был разработан и сконструирован экспериментальный макет устройства радиосенсорного зондирования на базе однокристального приемопередатчика МУА6201 и двух модифицированных антенн (зондирующей и приемной) Вивальди с экспоненциальным раскрывом.

В среде Ма11 аЬ разработан ряд подпрограмм реализации предложенных фазодевиометрических методов оценки угловой девиации фазораспределенных радиоимпульсов во временной и частотной области. Спроектирован и собран испытательный виброакустический стенд, предложена спецификация виброиспытаний с целью оценки условий применимости радиоволнового метода. Экспериментально исследованы и получены результаты по время- частотным характеристикам отраженных от зондируемой поверхности субнаносекундных радиоимпульсов с целью оценки влияния их формоизменения во временной и частотной области на воспроизводимость численных результатов.

Отсутствие контактного влияния на работу механических систем при использовании радиоволнового метода позволяет исследовать механические колебания мембранных, пленочных„тонкостенных и оболочковых поверхностей. Применение импульсов субнаносекундного диапазона в виброметрии открывает дополнительные возможности радиографичес кого исследования рельефа и текстуры поверхности облучаемого объекта по ее импульсным характеристикам. Все это обуславливает актуальность тематики диссертации.

2. Научная новизна и практическая значимость Диссертационные исследования охватывают ряд вопросов радиофизики, электродинамики, цифровых методов обработки субнаносекундных сигналов и их на чная новизна состоит в следующем: ° В радиоволновой виброметрии впервые предложен помехоустойчивый метод сверхкороткоимпульсного зондирования, позволяющий осуществлять измерения на относительно больших расстояниях в условиях дисперсных сред таких, как дым, туман, смог и т.д., не предъявляя особых требований к качеству зондируемой поверхности, ° Впервые предложен псевдослучайный алгоритм энергетического синтеза квазиоптимальной функции спектральной плотности мощности субнаносекундного радиоимпульса из расчета обеспечения требуемой эффективной излучаемой мощности. Получены оптимальные значения длительности зондирующего импульса в зависимости от порядка дифференцирования, обеспечивающие максимальную эффективную излучаемую мощность в заданном интервале частот относительно ГСС-маски.

е Прием отраженного субнаносекундного радиоимпульса произведен посредством прямой оцифровки, масштабирования и численной программной обработки на базе высокоскоростной технологии строб-фрейм-дискретизации с частотой преобразования до 100 Гвыб/с на базе цифрового приемопередатчика МЪ'Аб201, что позволило применить эффективный математический аппарат, исключив аналоговую реализацию переноса сигнала на нулевую частоту. ° Теоретически исследовано влияние выбора п-периодов стробирования на воспроизводимость сверхкороткоимпульсного сигнала и шумоподавление в окне захвата.

° Исследованы отражательные особенности сверхкороткоимпульсного 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 субнаносекундного радиоимпульса. ° Показано, что изменения в спектре отраженного сверхкороткоимпульсного сигнала от колебательной поверхности со сложным геометрическим профилем незначительны, в то время как во временной области искажения формы импульса могут быть непредсказуемыми, что позволяет считать приоритетным анализ в спектральной области с целью уменьшения виброметрической ошибки оценивания.

П актическая значимость диссертационных исследований заключается в следующем: ° На основе численных методов и технологии строб-фрейм-дискретизации цифровой обработки сверхкоротких радиоимпульсов разработана аналитическая модель системы и серия программных алгоритмов параметрической фазодевиометрической оценки угловой девиации отраженных фазораспределенных радиоимпульсов как косвенного параметрического показателя линейных механических вибраций, совершаемых исследуемой поверхностью в направлении линии визирования. ° Предложенные методы фазодевиометрической оценки выборки регистрируемых данных реализованы опытным макетом на базе однокристального приемопередатчика ХУА6201. В качестве опытно~о образца экспериментальный макет радиосенсорного устройства может использоваться в системах регистрации механических колебаний конструкций и элементов кинематических схем, а также при проведении стендовых испытаний аппаратуры на надежность и виброустойчивость в условиях антиоптического доступа.

° Разработана программа-эмулятор, позволяющая исследовать возможности технологии строб-фрейм-дискретизации. ° Применение сверхкороткоимпульсного радиоволнового метода в робототехнике представляет интерес для распознавания геометрии движения сложных кинематических схем, а также как один из эффективных способов дистанционного управления элементами механики по принципу организации радиосенсорных цепей обратной связи. ° По временным и спектральным эпюрам отраженного от поверхности радиоимпульса можно судить о физико-механических и электродинамических свойствах рельефа боковой поверхности объекта, исследовав его импульсные характеристики, что позволяет рекомендовать метод в радиографии.

3. Достоверность научных результатов Достоверность полученных результатов диссертационных исследований не вызывает сомнений и подтверждается практическим внедрением сверхкороткоимпульсной системы радиоволновой виброметрии в решение экспертных задач при проведении стендовых испытаний аппаратуры на виброустойчивость, где иные радиоволновые, оптические и акустические методы уступают в эффективности. Для оценки достоверности сверхкороткоимпульсного радиоволнового метода предложена спецификация виброиспытаний, позволяющая исследовать характеристики радиосенсорного зондирования и условия применимости радиоволнового метода.