Диссертация (1090673)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Федеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего образования«Московский государственный университет информационных технологий,радиотехники и электроники»МИРЭАНа правах рукописиКостин Михаил СергеевичМетоды и средства радиоволновойсверхкороткоимпульсной виброметрии механическихколебаний в системах радиосенсорного зондированияСпециальность:01.04.03 радиофизикаДиссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководитель:доктор физико-математических наук,профессор Будагян И.Ф.МОСКВА 20152ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ5ГЛАВА 1.

Бесконтактные виброметрические методы оценкимеханических колебаний131.1 Классификация и характеристики линейных вибраций131.2 Бесконтактные методы виброметрии161.3 Сравнительный анализ бесконтактных методов201.4 Аналитические модели сверхкороткоимпульсных сигналов231.5 Основные выводы к главе 126ГЛАВА 2. Исследование время-спектральных характеристикгауссовских сверхкороткоимпульсных сигналов272.1 Гауссовская модель сверхкороткоимпульсного сигнала и методыоптимизации функции спектральной плотности мощности272.1.1 Критерий оптимизация функции спектральнойплотности мощности292.1.2 Псевдослучайный алгоритм синтеза квазиоптимальной функцииспектральной плотности мощности342.2 Формоизменение профиля сверхкороткоимпульсного сигнала372.2.1 Анализ влияния угла наклона облучаемой поверхностина формоизменение сверхкороткого радиоимпульса392.2.2 Исследование влияния диэлектрических потерьна формоизменение сверхкороткого радиоимпульса452.3 Выбор облучающей антенны и компенсацияискажений диаграммы направленности482.4 Квазиоптимальное обнаружение сверхкороткихрадиоимпульсов неизвестной формы542.5 Основные выводы к главе 2593ГЛАВА 3.

Цифровая обработка сверхкороткоимпульсныхсигналов и численные методы радиоволновой оценкимеханических колебаний613.1 Фазодевиометрическая модель системысверхкороткоимпульсного радиосенсорного зондирования613.2 Модель радиоволнового канала исингулярное шумоподавление683.3 Пространственно- и частотно-временная селекциясверхкороткоимпульсного сигнала703.4 Численные методы фазодевиометрической оценкимеханических колебаний733.4.1 Энергетический фазовый метод743.4.2 Метод взаимной корреляционной функции753.4.3 Метод отношения комплексных спектров763.4.4 Кепстральная фазодевиометрическая оценка колебаний783.4.5 Вейвлет-кепстральная фазодевиометрическая оценка колебанийи пути уменьшения ее ошибок на области кепстрального времени803.5 Корреляционная оценка воспроизводимость численных методов823.6 Основные выводы к главе 383ГЛАВА 4.

Программно-аппаратная реализация и результатыэкспериментальных исследований вибромеханических колебаний854.1 Строб-фрейм-дискретизациясверхкороткоимпульсных сигналов854.2 Масштабно-временное моделирование904.3 Планирование эксперимента924.3.1 Виброакустический испытательный стенд934.3.2 Спецификация виброиспытаний974.4 Выбор фазодевиометрических методов и оценка пороговойчувствительности радиосенсорной системы9944.5 Экспериментальное исследование время-частотныххарактеристик сверхкороткоимпульсных сигналов1044.6 Исследование режима широкополосной вибрации и оценкадостоверности результатов1094.7 Основные выводы к главе 4112ЗАКЛЮЧЕНИЕ115Список сокращений121Список публикаций по теме диссертации122Список цитируемых источников125ПРИЛОЖЕНИЯ130П.1.

Виброметрическая номограмма130П.2. Электродинамические характеристики антенны Вивальди131П.3. Акт о внедрении результатов диссертационной работы1335ВВЕДЕНИЕАктуальность темыРадиоволновые методы как средства изучения взаимодействия электромагнитных волн со средами эффективно используются для анализа прикладных вопросов электродинамики и технической физики.

Особую роль в этой области занимает актуализация наукоемких технологий по внедрению радиоволновых методов с целью проведения виброметрологических исследований аппаратуры на производстве, в приборостроении, метрологии, а также смежных отраслях науки итехники.В качестве радиосенсорных программно-аппаратных комплексов дистанционного сбора и обработки данных используются радиофизические, физикомеханические, геометрические и виброакустические свойства зондируемых элементов объектов и кинематических схем при их эксплуатации и проведении стендовых испытаний.

Существующие методы измерения параметров вибрации итехнические средства их реализации основаны на физических принципахэлектродинамики, оптики и акустики, что определяет области и условия их применения. В отличие от акустических радиоволновые методы позволяют производить дистанционные измерения в условиях низких и высоких температур, давлений, влажности, плотности газообразной среды; по сравнению с оптическими –позволяют работать в условиях смога (дым, туман) со скрытыми элементами объектов, не предъявляя строгих требований к качеству зондируемой поверхности иточности юстировки. Отсутствие контактного влияния на работу механическихсистем позволяет исследовать механические колебания мембранных, пленочных,тонкостенных и оболочковых поверхностей, а также несущих конструкций и динамических вибрационных систем.Освоение субнаносекундного диапазона вызывает научный интерес к радиофизическим особенностям формоизменения сверхкороткоимпульсных (СКИ)6сигналов при их отражении и рассеивании неоднородными поверхностями, чтоставит вопрос о возможности их применения в исследовательских задачах радиосенсорного зондирования (РСЗ) [45,А17].

Действительно, перспективным и актуальным подходом в развитии РСЗ могут послужить особенности изменения время-частотных характеристик радиоимпульсов при их распространении, отражении и прохождении через диэлектрические среды. СКИ-сигналы применяются дляоценки импульсных характеристик отражательной, либо рассеивающей поверхности [38,39].

Особый интерес представляет применение гауссовских СКИ без несущего частотного заполнения, которые отличаются скрытностью, помехоустойчивостью, пространственным сверхразрешением, высокой проникающей способностью сквозь поглощающие диэлектрические среды [38,A6]. При этом использование технологии строб-фрейм-дискретизации (СФД) [A11,A16] субнаносекундных сигналов позволило расширить исследовательские возможности их применения с помощью численных методов обработки.Целью настоящей работы является обеспечение возможности с помощьюгауссовских СКИ зондирования акустооптически недоступных объектов в задачахрадиоволнового РСЗ и проведение экспериментальных исследований на основеразработанного испытательного макета СКИ системы для оценки вибромеханических параметров линейных виброперемещений поверхностей объектов.Для этого были решены следующие задачи:1.

Выбор и оптимизация гауссовской модели СКИ-сигнала относительно FCCмаски (Federal Communication Commission) распределения частот и исследование время-спектральных характеристик отраженных СКИ с учетомвлияния диэлектрических потерь.2. Разработка масштабно-временной и фазодевиометрической моделей виброметрической системы РСЗ.

Программная реализация цифровой обработкии фазодевиометрической оценки СКИ-сигналов в среде MatLab.73. Проведение экспериментальных исследований на основе разработанноговиброакустического стенда и опытного макета СКИ-радиосенсорного устройства с цифровым приемопередатчиком серии NVA6201 и микрополосковыми (МПЛ) модифицированными антеннами Вивальди.4. Анализ результатов серии экспериментальных исследований механическихколебаний и произведение корреляционной оценки достоверности воспроизводимых вибрационных характеристик исследуемых колебаний объектов.В диссертации были предложены методы обработки СКИ: фильтрации СКИ-сигнала на базе временной селекции: преобразованияГабора (ПГ) и сингулярного шумоподавления. фазодевиометрической оценки (ФДО) СКИ во временной и частотной областях: энергетический фазовый (ЭФ), взаимной корреляционной функции(ВКФ), отношения комплексных спектров (ОКС), и вейвлет-кепстральногоанализа (ВКА). анализа механических вибраций с помощью быстрого преобразования Фурье.Научная новизна исследований состоит в следующем:1.

В радиоволновой виброметрии впервые предложен помехоустойчивый метод СКИ-радиосенсорного зондирования, позволяющий осуществлять измерения на относительно больших расстояниях в условиях антиоптическогодоступа к исследуемой поверхности с приемлемым разрешением.2. Впервые предложен псевдослучайный алгоритм энергетического синтезаквазиоптимальной ФСПМ СКИ-сигналов из расчета максимально эффективной излучаемой мощности (ЭИМ) в заданной полосе частот.

Полученыоптимальные значения длительности СКИ в зависимости от порядка дифференцирования, обеспечивающие максимальную ЭИМ.3. Прием отраженного СКИ-радиосигнала реализован посредством прямойоцифровки, масштабирования и численной программной обработки на базевысокоскоростных СФД с частотой преобразования до 100 Гвыб/с в составе8цифрового приемопередатчика NVA6201, что позволило применить эффективный математический аппарат, исключив аналоговую реализацию переноса сигнала на нулевую частоту.4.

Теоретически исследовано влияние выбора n-периодов стробирования навоспроизводимость профиля СКИ и шумоподавление в окне захвата.5. Исследованы отражательные особенности СКИ-сигнала от неоднороднойзондируемой поверхности на предмет влияния динамической ЭПР на формоизменение время-частотных характеристик субнаносекундного радиоимпульса. Исследовано влияние диэлектрических потерь на формоизменениепрофиля СКИ.6.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации