Диссертация (1090673), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Было показано, что ФСПМ СКИсигнала при случайной фильтрации или фазовых сдвигах при отражении в меньшей степени подвержена формоизменениям, что позволяет повысить, как точность череспериодного обнаружения радиоимпульса, так и уменьшить ошибкувиброметрических измерений.Применение цифровой технологии СФД, отличающейся высокой точностью, низким энергопотреблением и сверхразрешением во времени, позволилопроизвести подборку алгоритмов цифровой фильтрации, обнаружения и применить к СКИ-сигналу численные методы ФДО взаимного положения соседней пары отраженных радиоимпульсов, как во временной, так и частотной области.117Критерий отдаваемого предпочтения тому или иному методу в большей степенисвязан с квазиустойчивым сохранением формы отраженного радиоимпульса в соседних периодах и отношением сигнал-шум.
Так при существенных измененияхсигнала во времени, а также относительно низком отношении сигнал-шум, безусловное предпочтение отдается группе спектральных методов ФДО.На основе предложенных численных методов, технологии СФД приема сигнала в среде MatLab была разработана масштабно-временная модель системыСКИ РСЗ, использующая дифференциальное разделение времени для быстро имедленно протекающих процессов.
В тестовом режиме произведена отладка численных алгоритмов ФДО и цифровой фильтрации СКИ-сигнала.На базе технологии СФД разработан макет устройства СКИ РСЗ. Сконструирован виброакустический стенд для проведения виброиспытаний прототипакинематического элемента конструкции, в качестве которого выбрана пластинафольгированного стеклотекстолита в подвижном подвесе. Проведено исследование пороговой чувствительности системы СКИ РСЗ и особенности формоизменений время-частотных характеристик СКИ, для чего использован ряд режимоввиброакустического возмущения зондируемой поверхности.
В качестве прикладного применения СКИ технологии РСЗ установлен режим широкополосной вибрации. Основная цель проведенных экспериментальных исследований была направлена на выявление особенностей работы предложенного радиоволновогосубнаносекундного метода, условий его применимости, оценки чувствительностии достоверности воспроизводимых характеристик интенсивности вибраций.Таким образом, на основе проведенных диссертационных исследованийможно сформулировать следующие выводы: Произведен выбор и оптимизация гауссовской модели СКИ-сигнала без несущего частотного заполнения относительно FCC-маски ФСПМ распределениячастот, для чего был предложен псевдослучайный алгоритм синтеза квазиоптимальной ФСПМ субнаносекундного радиоимпульса.118 Теоретически и экспериментально показано влияние эффекта динамическойЭПР на особенности формоизменения профиля СКИ-сигнала.
Установлено,что ФСПМ СКИ претерпевает меньшие формоизменения в сравнении с егопредставлением во временной области. Поэтому предпочтение отдается группеспектральных методов. Показано, что в качестве обнаружения гауссовского СКИ целесообразно использовать череспериодный корреляционный обнаружитель, полагая, что в соседних периодах форма распределения напряженности поля отраженного СКИносит квазистационарный характер. Представлены численные алгоритмы цифровой фильтрации и череспериоднойфазодевиометрической оценки СКИ во временной и частотной областях, наоснове которых разработан ряд подпрограмм в среде MatLab.
Для вейвлеткепстрального анализа предложен метод уменьшения ошибки фазодевиометрической оценки путем расширения частотного окна логоспектра за счет дополнения числом нулей. Проведена корреляционная оценка воспроизводимости методов фазодевиометрической оценки с сигналом задающего генератора. Показано, что основным фактором вносимых помех при РСЗ, являются эхосигналы многолучевого рассеяния элементами неоднородного пространства.Предложена модель радиоволнового канала. При этом исключение влиянияшумов и помех в окне захвата достигается методами пространственно- и частотно-временной селекции, в качестве которых выбрано преобразование Габора и сингулярное шумоподавление. Разработана фазодевиометрическая модель системы СКИ РСЗ. Проведен выбор оцениваемого виброметрического параметра – виброскорости как среднегозначения интенсивности вибраций. На базе принципов реализации технологии строб-фрейм-дискретизации осуществлена программная масштабно-временная модель виброметрической сис-119темы СКИ РСЗ, обеспечивающая ядро реализации программного моделирования и тестового режима отладки методов фазодевиометрической оценки. В среде MatLab разработана программа-эмулятор, реализующая технологиюСФД, с помощью которой было установлено, что путем варьирования nпериодами стробирования можно обеспечить шумоподавление в окне захватаСКИ. Для экспериментальных исследований из числа методов фазодевиометрической оценки выбраны энергетический фазовый и вейвлет-кепстрального анализа.
На основе результатов численного моделирования показано, что с увеличением отношения сигнал-шум среднеквадратичная ошибка оценки виброперемещения имеет быстрый рост для первого метода при относительно невысокомотношении сигнал-шум, в то время как второй несколько уступает в пороговойчувствительности, однако обеспечивает помехоустойчивый режим обработкиданных. С целью оценки воспроизводимости и достоверности измерений использованкорреляционный анализ полученных результатов с данными, зарегистрированными лазерным импульсным стетоскопическим методом, который показал, чтопредложенный метод СКИ РСЗ и выбранные численные алгоритмы фазодевиометрической оценки могут быть эффективно использованы в решении задач радиоволновой вибродиагностики. Разработан экспериментальный макет устройства СКИ РСЗ на базе цифровогоприемопередатчика серии NVA6201, реализующего технологию СФД.
Из условия обеспечения заданной частотной полосы и требования узконаправленных облучающих свойств в качестве зондирующей выбрана модифицированная МПЛ-антенна Вивальди с экспоненциальным раскрывом. Разработан виброакустический стенд для проведения виброиспытаний. Произведена экспериментальная оценка пороговой чувствительности радиоволнового метода.
При этом разрешение по точности оценки виброперемещения мож-120но улучшить не только увеличением отношения сигнал-шум, но и путемуменьшения длительности зондирующего СКИ. Осуществлено экспериментальное исследование время-частотных характеристик отраженных СКИ-сигналов на предмет их формоизменения и влияния навоспроизводимость виброметрических данных, для чего была разработана спецификация режимов виброакустического возмущения зондируемой пластины.В качестве практической реализации СКИ радиоволнового метода выбран режим виброиспытаний поверхности широкополосной вибрацией.На результаты научно-практических исследований получен акт о внедрениисистемы СКИ РСЗ.121Список сокращенийВКАВейвлет-кепстральный анализВКФВзаимная корреляционная функцияДНДиаграмма направленностиКМОП комплементарная структура металл-оксид-полупроводникКСВКоэффициент стоячей волныЛЗЛиняя задержкиМПЛМикрополосковая (антенна)ОКСОтношение комплексных спектровПВСПространственно-временная селекцияПГПреобразование ГабораПМКПервый максимум кепстраПЭВМ Персональная электронно-вычислительная машинаРСЗРадиосенсорное зондированиеСВЧСверхвысокая частотаСКИСверхкороткий импульсСФСогласованная фильтрацияСФДСтроб-фрейм-дискретизацияФДОФазодевиометрическая оценкаФСПМ Функция спектральной плотности мощностиЧВСЧастотно-временная селекцияЧПКОЧереспериодный корреляционный обнаружительЭИМЭффективная излучаемая мощностьЭПРЭффективная площадь рассеянияЭФЭнергетический фазовый (метод)FCCFederal Communications CommissionTSATapered slot antenna122Список публикаций по теме диссертацииСписок статей, опубликованных в журналах, рекомендованных ВАК[A1].
Будагян И.Ф., Костин М.С. Аналитическая модель сверхкороткоимпульсного радиосенсорного виброметрического локатора // T-Сomm – Телекоммуникации и Транспорт, 2014. – №11. – С.52-56.[A2]. Будагян И.Ф., Костин М.С. Вибродиагностика кинематических схем устройств точной механики методом радиосенсорной сверхкороткоимпульснойфазовой девиoметрии // Мехатроника, автоматизация, управление, 2015. №2. Т. 16.
– С.127-132.[A3]. Будагян И.Ф., Костин М.С. Методы цифровой обработки сверхкороткоимпульсных сигналов при оценке малой угловой девиации фазораспределенных радиоимпульсов в системе радиосенсорной виброметрологической диагностики // Радиотехника и электроника, 2015. – №8. Т. 60. – С.1-10. (отдано в печать).[A4]. Костин М.С.
Моделирование системы радиолокационной виброметрии // TСomm – Телекоммуникации и Транспорт. «Математическое моделированиесистем и средств связи», 2013. – №11. – С.97-101.Статьи в рецензируемых журналах[A5]. Будагян И.Ф., Костин М.С. Виброметрологическая оценка параметров виброакустических колебаний методами сверхкороткоимпульсной эхолокации// Эл. сетевой научно-метод. журнал «Вестник МГТУ МИРЭА / Herald ofMSTU MIREA». 2014 – №2(3). – C.104-113.[A6]. Будагян И.Ф., Костин М.С. Радиоволновая субнаносекундная виброметрия// Эл.
сетевой научно-метод. журнал «Вестник МГТУ МИРЭА / Herald ofMSTU MIREA». 2015 – №1(6). – С.96-122.123Труды конференций[A7]. Будагян И.Ф, Костин М.С. Масштабно-временное моделирование сверхкороткоимпульсного виброметрического локатора // Сб. науч. тр. X Международ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
