Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1090673), страница 4

Файл №1090673 Диссертация (Методы и средства радиоволновой сверхкороткоимпульсной виброметрии механических колебаний в системах радиосенсорного зондирования) 4 страницаДиссертация (1090673) страница 42018-01-18СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Сравнительный анализ методов бесконтактной виброметрииХарактеристикиМетод бесконтактной виброметрииУльтразвуковойРадиоволновыйОптический1…15 мм0,3…10 см0,4…1 мкм10…50 мкм100нм … 5 см50 нм … 1 м0…3 кГц0…500 кГц0…20 МГц10…30 мкм<100 нм<50 нм< 1,5…2 м<0,1…5 м<0,01…5 мНедостаткиНизкое разрешение,малый динамический диапазон, зависимость от микроклиматаСложность калибровки (для систем на базеамплитудного методазондирования)Сложность юстировки,высокие требования к поверхности объекта и средераспространенияДостоинстваДешевизна, компактность и простота реализации аппаратурыОтносительно низкиетребования к качествуповерхности, условная независимость отмикроклимата средыВысокая точность и разрешающая способность,широкий динамическийдиапазон, высокая чувствительностьДлина волны зондируемого сигналаДиапазон перемещенийДиапазон измеряемыхчастотРазрешениеРабочее расстояниедо поверхностиИз таблицы 2 для перечисленных методов можно выделить ряд основныхнедостатков: необходимость сохранения высокой стабильности частоты зондирующего радиосигнала; уязвимость к помехам; отсутствие возможности подповерхностного зондирования; для обеспечения высокой точности измерений необходимость уменьшения расстояния до зондируемой поверхности.Перечисленные недостатки в работе радиоволновых систем предлагаетсякомпенсировать применением субнаносекундных гауссовских радиоимпульсовбез несущего частотного заполнения [A1].22Таблица 2.

Сравнительный анализ методов радиоволновой виброметрииХарактеристикиДлина волнызондируемогосигналаДиапазон перемещенийДиапазон измеряемых частотРазрешениеРабочее расстояние до поверхностиИнтерференционныйМетод радиоволновой виброметрииНа эффектеРезонаторФазовыйныйДоплераЛокационный0,3…3 см0,3…3 см0,3…2 см10…30 см0,3…30 см100 нм…1 мм100 нм...1 мм1мкм…5см0,5 мм…10 см10 мкм…5см<100 кГц<20 кГц<100 кГц< 500 кГц< 500 кГц<50 нм<10 нм<500 нм>1 мм>50 мкм<3см<3см<2 см< 5 м (имп.фаз.)<5 м<5 мНеобходимость высокой стабильности частоты генератораНедостаткиДостоинстваПервичныйпараметр информации –амплитуда сигналаНизкое разрешение,Необходисложностьмость высоконструкции коточной каустройства,либровки,не регистри- тактированиеНеобходимость серьезного виброакустическогорует сложные и стробиродемпфирования из-за виброакустической завязформы колеваниеки при ближнем зондированиибанийМогут быть использованы только при ближнем зондированииРаботает на больших расстояПростота реаниях, почти независим от услолизации, привий микроклиматаВысокое разменим для отНезависиРегистрациярешение иносительноймость отвибропереточность реУдобен для(дифференциамплитудымещенийзагистрациинепосредстальной) оценкисигналаоптическиданныхвенной оценкинепрозрачпараметроввиброскоростиными превибрацийпятствиямиНеобходимость высокоточнойкалибровкиПредложенный в работе радиосенсорный метод СКИ-виброметрии в основеиспользует принципы импульсно-фазового метода РСЗ.

Главным преимуществом,вызывающим особый интерес к применению сверхкоротких радиоимпульсов безнесущего заполнения является их скрытность, помехоустойчивость, пространст-23венное сверхразрешение, хорошая проникающая способность через поглощающиесреды, конструктивная простота схемы генерации [2].Уменьшение длительности радиоимпульсного зондирующего сигнала позволяет: повысить точность измерения расстояния до поверхности и разрешающую способность по дальности; произвести идентификацию материала и оценитьгеометрию рельефа поверхности; повысить эффективность защиты от пассивныхпомех (смога, тумана, аэрозолей); устранить интерференционные провалы в ДНантенны; устранить лепестковую структуру вторичных ДН; повысить устойчивость системы к воздействию внешних узкополосных электромагнитных помех.1.4 Аналитические модели сверхкороткоимпульсных сигналовПод СКИ-сигналом понимают радиосигнал, показатель широкополосностиμ которого удовлетворяет условию мин    2 [22].

По определению показательширокополосности задается соотношениемff  f мин 2 макс,f0f макс  f мин(4)где f 0 , f мин , f макс – средняя, минимальная и максимальная частоты ФСПМ. Приэтом ширина полосы Δf  μf 0  500 МГц , fмин  f0 (1   / 2) ; fмакс  f0 (1   / 2) .Тем самым СКИ будем называть радиоимпульс, у которого относительнаяширина спектра превышает 25% от его центральной частоты f 0 ( мин  0,25 ), накоторую приходится максимум ФСПМ.

Значения величин f мин и f макс положимопределенными по относительному уровню -10 дБ убывания ФСПМ.Как правило, форма СКИ радиоимпульса представляет собой колебание изнескольких периодов, и в классическом варианте имеет несущую частоту заполнения, а в отдельных случаях – реализуется в качестве некоторой функции видеоимпульса и ее производных [22,40].24При использовании СКИ-сигналов особое внимание уделяется их электромагнитной совместимости с другими радиоэлектронными системами. Распределение ФСПМ излучаемых СКИ определено FCC-маской с учетом минимизациивлияния СКИ-устройств на беспроводные телекоммуникационные стандартыцифровой и аналоговой радиосвязи (рисунок 2) [39].Отсюда СКИ-сигналы рекомендовано использовать в диапазоне 3,1…10,6ГГц, при этом спектральная плотность мощности излучения не должна превышать -41,3 дБм/МГц [39].В работе генерация зондирующих СКИ осуществляется с применением видеоимпульсов субнаносекундной длительности, идеализированный механизмформообразования которых достигается реакцией сверхширокополосной антенны, как колебательного звена, в виде дифференцирующего отклика на дельтафункцию.

Обратимся к аналитическим моделям СКИ-радиосигналов [22].Рисунок 2. FFC-маска регулируемого распределения ФСПМ излучения СКИсигналовПри моделировании СКИ-сигналов и процессов их распространения, отражения, рассеивания и прохождения через поглощающие среды обычно придерживаются следующих требований к модели, представленной функцией s(t ) [22]:25 s (t )dt  0  S ( f ) 0,f 0  s s (0)  s(s )  0, s (t )  непрервына для t  ,(5)где  s  2(f 0 )  1 – длительность СКИ-сигнала во временной области,  – множество вещественных чисел.Критерий однозначности выбора математической модели СКИ-сигнала вомногом определяется не только удовлетворением требованиям (5), но и показателем воспроизводимости результатов численного моделирования радиосенсорнойсистемы эмпирически полученным данным, а, следовательно, эффективностьюпланирования эксперимента под конкретный приемопередающий модуль. Существует достаточное множество теорий аналитического описания СКИ-сигналов[22,38,41].

Среди них, главным образом, классифицируют нашедшие применениеследующие модели: вещественные и комплексные, эрмитовы и фрактальные, гауссовские и на базе вейвлет-функций [22,41].Ключевым свойством вещественных моделей СКИ-сигналов является то, чтопри их дифференцировании или интегрировании также получаются СКИ-сигналыиз этого же класса, причем дифференцирование на единицу увеличивает количество лепестков сигнала, а интегрирование на единицу уменьшает. При этом в первом случае показатель широкополосности  снижается, а во втором – возрастает[22]. Достоинством вещественных моделей СКИ-сигналов являются простота инепрерывность, что позволяет применять их при проведении аналитических расчетов, и делает их удобными для практической реализации. На практике вещественная модель представляет собой функцию типа гауссиан с заданной несущей.Математическим представлением вещественной модели является произведениемоноимпульса Гаусса на СВЧ гармонический сигнал, в то время как собственногауссовская модель является частным случаем вещественной без частотного заполнения [38].26Комплексные модели СКИ-сигналов могут быть построены на основе простейших вещественных моделей с помощью преобразования Гильберта.

Основные недостатки такой модели заключаются том, что даже для финитной моделиСКИ-сигнала ее преобразование Гильберта оказывается бесконечно дифференцируемой функцией, а, следовательно, хотя и хорошо локализованной, но принципиально неограниченной во времени.Эрмитовы, фрактальные и вейвлет-модели СКИ-сигналов относятся к классу моделей сложно реализуемых на практике для задач радиосенсорной локации ичаще всего находят применение при исследовании свойств распространения субнаносекундных сигналов в неоднородных и диспергирующих средах [22].Среди вышеперечисленных аналитических моделей в работе для математического описания СКИ-сигнала выбрана гауссовская модель импульса без несущего частотного заполнения, поскольку аппроксимированная функция видеоимпульса возбуждения узконаправленной антенны, формирующего сверхкороткийрадиоимпульс цифровым приемопередатчиком, как и сама огибающая радиосигнала, излучаемого МПЛ-антенной, аналитически повторяют кривую Гаусса.1.5 Основные выводы к главе 1Приведены необходимые теоретические сведения о линейных механическихвибрациях и их оцениваемых характеристиках.

Выполнен аналитический обзорметодов бесконтактного измерения механических колебаний: оптических, акустических и радиоволновых. Определено занимаемое место и рассмотрена классификация группы радиоволновых методов в виброметрии. Проведен сравнительныйанализ и определены достоинства, недостатки и особенности условий применениякаждого из методов вибродиагностики. Сформулирована актуальность применения субнаносекундных радиоимпульсов в общих вопросах радиофизики и прикладных задачах виброметрического СКИ РСЗ. Рассмотрены основные радиотехнические характеристики субнаносекундных радиоимпульсов.27ГЛАВА 2. Исследование время-спектральных характеристикгауссовских сверхкороткоимпульсных сигналов2.1 Гауссовская модель сверхкороткоимпульсного сигнала и методыоптимизации функции спектральной плотности мощностиИсследование радиофизических процессов априори предполагает математическое описание и анализ модели обрабатываемых сигналов.

Временное аналитическое представление гауссовской модели СКИ без несущего заполнения с двумяи более лепестками можно представить дифференциальным выражением n-го порядка [A6,A15]: t2 dn s (t )  G0 n  exp   2   .dt  2s  (n)(6)Здесь G0 – амплитуда видеоимпульса, причем  s  k s – длительность СКИ, гдеk – индекс отклонения, определяемый для относительного уровня оценки дли-тельности, и равный  при отсчете  s по уровню 0,5.При этом форма излучаемого антенной СКИ представляет собой производную 1-го порядка, а отраженного, либо рассеянного зондируемой поверхностью –производную n-го порядка, или их комбинацию. Отметим, что явно выраженнымв функции (6) параметром среднеквадратичного отклонения  s оперировать проще, так как длительность видеоимпульса величина все же условная по отношениюк выбранному уровню.

Характеристики

Список файлов диссертации

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6384
Авторов
на СтудИзбе
308
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее