Обнаружение объектов в укрывающих средах акусто-электромагнитным методом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, кандидат технических наук Кучин, Сергей Игоревич

• Кучин, Сергей Игоревич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Кучин, Сергей Игоревич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. НАЗНАЧЕНИЕ, СТРУКТУРА И ВОЗМОЖНОСТИ СОВРЕМЕННЫХ СИСТЕМ ПОИСКА СКРЫТЫХ ОБЪЕКТОВ

1.1. Магнитометрический метод обнаружения ферромагнитных объектов в грунте и воде

1.3. Сверхвысокочастотное зондирование полупроводящих сред

1.4. Метод механического зондирования грунта

1.5. Магнитотеллурическое зондирование

1.7. Радиовиброакустический метод

1.8. Параметрические методы обнаружения малоразмерных объектов. - 32 -

1.9. Акустическо-электромагнитное зондирование

Выводы

ГЛАВА 2. АКУСТИЧЕСКОЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОЛН

2.1 Постановка задачи

2.2. Акустическое возмущение твердого цилиндра

2.2.1. Математическое описание смещения

2.2.2. Описание радиального смещения

2.3. Рассеяние электромагнитных волн от вибрирующего диэлектрического круглого цилиндра

2.3.1. Аналитические решения для ТМ-волны

2.3.2. ТЕ (нормально поляризованная) волна

2.3.3 Акустическое воздействие

2.3.4. Флуктуация диэлектрической постоянной

2.3.5. Анализ результатов математического моделирования рассеяния ЭМ волн на диэлектрическом круглом тонкостенном цилиндре

2.4. Рассеяние электромагнитных волн от вибрирующего тонкостенного

металлического круглого цилиндра

2.4.1. ТМ-волна

2.4.2. ТЕ-волна

2.4.3. Математическое моделирование рассеяния СВЧ электромагнитного поля от возбужденного металлического цилиндра акустическими волнами

Выводы

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКОГО РАССЕЯНИЯ

3.1. Планирование эксперимента

3.2. Разработка экспериментальной установки для проведения исследований

3.3. Результаты экспериментальных исследований

Выводы

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА РАДИОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ОБНАРУЖЕНИЯ СКРЫТЫХ ОБЪЕКТОВ И МЕТОДИКИ ЕГО

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

4.1. Факторы, определяющие качество обнаружения скрытых

объектов

4.1.1. Классификация объектов поиска

4.1.2. Факторы, определяющие эффективность обнаружения

4.2 Организация приемо-передающего СВЧ и акустического излучающего

трактов

4.2.1 Отражение и прохождение плоских волн на границе двух сред при наклонном падении

4.3 Структурная схема обнаружительного комплекса

4.3.1. Структура обнаружителя

4.3.2 Определение качественных характеристик обнаружения

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

Приложение 1. Методика проведения эксперимента

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обнаружение объектов в укрывающих средах акусто-электромагнитным методом»

ВВЕДЕНИЕ

Анализ аварийных ситуаций, имевших место при проектировании, строительстве и эксплуатации подземных коммуникаций и сооружений, показывает, что одной из причин аварий является недостаточная изученность инженерных условий строительной площадки и несоответствие местоположения и высотных отметок действующих инженерных подземных коммуникаций имеющейся топографо-геодезической и инженерно-геологической информации. При этом информация о существующих подземных коммуникациях часто является неполной и устаревшей. Для снижения числа повреждений подземных коммуникаций при проведении строительных работ необходимы современные методы обнаружения подземных трасс трубопроводов различного назначения, кабельных магистралей и регистрация их в специальных кадастрах.

Также не решена проблема, с которой человечество вошло в третье тысячелетие - обнаружение скрытых захоронений промышленных отходов. По подсчетам экономистов, на современном уровне развития технологии 9% исходного сырья в конечном итоге уходит в отходы. В химической отрасли доля токсичных отходов выше: от 10 до 20% [98]. Особенно острой данная проблема стала в связи с дефолтом 1998 года и кризисом в 2008 году. Захоронение на свалках считается наиболее экономичным методом удаления вредных промышленных отходов, чем и пользовались многие предприятия для снижения затрат. Часто такие свалки организовывались несанкционированно, в ближайших лесах.

Для обнаружения и идентификации скрытых под земной поверхностью объектов были разработаны специальные радары. В задачи их применения входят: обнаружение закопанных труб и кабелей, обнаружение неразорвавшихся снарядов, а также военное и гражданское разминирование.

За последние более чем 30 лет решены фундаментальные вопросы теории переноса излучения в атмосфере, созданы высокочувствительные радары

СВЧ. Значительный вклад в разработку методов мониторинга укрывающих сред и обнаружения скрытых в них объектов внесли Г.Н. Щербаков, М.А. Анцилевич, A.B. Ковалев, А.Н. Тихонов, М.Н. Бердичевский, O.P. Никитин, R.O. Harger, D.E. Lawrence, К. Sarabandi, S.O. Rice, G.S. Agarwal, Q.A. Naqvi, A.A. Rizvi. Выполненные исследования показывают принципиальную возможность методов мониторинга земной поверхности.

Возможности обнаружения некоторых захороненных объектов сильно снижаются из-за низкого диэлектрического контраста между данными объектами и фоном почвы. Это особенно ощущается на противопехотных минах, которые состоят, главным образом, из пластмассы. Для увеличения вероятности правильного обнаружения без увеличения ложных тревог, для идентификации должны применяться признаки, которые являются характерными для интересующих нас объектов. Один из таких параметров -это электромагнитный (ЭМ) доплеровский спектр сигнала, рассеянного от механически вибрирующего объекта. Использование оборудования, основанного на вышеуказанном принципе повышает возможности систем обнаружения, но требует проведения дополнительных исследований связанных с моделированием природных сред, интерпретацией результатов измерений, разработкой алгоритмов принятия решений, методик применения комплексов для решения конкретных народно-хозяйственных задач.

Актуальность работы определяется необходимостью разработки новых организационно-технических решений, позволяющих обеспечить поиск скрытых в земной поверхностью объектов, и принятие на этой основе управляющих решений по поддержанию заданного уровня безопасности персонала и окружающего населения.

Предметом исследования является метод обнаружения объектов в укрывающих средах, основанный на взаимном использовании электромагнитных и акустических волн.

Объектом исследования является радиосистема обнаружения скрытых под землей тонкостенных объектов.

Цель диссертационной работы - разработка методологии построения и использования радиотехнического комплекса обнаружения тонкостенных металлических и диэлектрических объектов, находящихся в укрывающих средах.

Для разработки системы обнаружения скрытых объектов электромагнитно-акустическим методом требуется решение следующих задач:

- разработка электродинамической модели падающих и рассеянных полей в задачах дистанционного зондирования природных сред и укрытых в них тонкостенных цилиндрических объектах;

- математическое моделирование и экспериментальные исследования рассеянного объектами мониторинга доплеровского поля;

- обоснование выбора структуры комплекса обнаружения и параметров СВЧ и НЧ трактов;

- разработка методики и рекомендаций по использованию и построению комплексов идентификации и дискриминации на основе совместного использования электромагнитного и акустического полей.

Методы исследования. Решение поставленных задач проводилось на основе методов электродинамики, системного анализа, теории вероятности, моделирования и экспериментальных исследований с использованием новых информационных технологий получения знаний об объектах поиска.

Научная новизна результатов заключается в том, что:

1. Разработана электродинамическая модель рассеянных полей, несущих информацию о доплеровских спектральных составляющих в задачах зондирования природных сред электромагнитно-акустическим методом.

2. Разработана структурная организация радиотехнического комплекса обнаружения скрытых объектов (РКОСО) и определены его метрологические характеристики.

3. Разработан научно-методический аппарат, позволяющий обосновать принимаемые решения по обнаружению скрытых тонкостенных объектов, основанные на анализе спектра электромагнитного колебания, рассеянного акустически возмущенным объектом поиска с использованием РКОСО.

Практическая значимость результатов работы заключается в следующем:

1. На основе метрологического анализа РКОСО, в зависимости от параметров и скорости движения измерительного комплекса, построена библиотека математических и экспериментальных моделей для различных скрытых объектов, что является базой для построения методики идентификации обнаруженных скрытых тонкостенных объектов. Показано, что использование данного комплекса позволяет повысить разрешающую способность для тонкостенных объектов (труб, кабелей) на 33% по отношению к существующим РКОСО при аналогичной глубине обнаружения.

2. Разработаны рекомендации по применению РКОСО для проведения поиска и идентификации тонкостенных объектов, находящихся в укрывающих средах.

3. Возможности поиска труб и кабелей повышаются вдвое за счет способности обнаружения как металлических, так и неметаллических объектов.

Результаты, выносимые на защиту:

1. Электродинамическая модель полей, рассеянных от акустически возмущенного объекта в задачах зондирования природных сред.

2. Методика обнаружения скрытых объектов, основанная на анализе электромагнитного доплеровского поля, рассеянного объектом поиска.

3. Методика и рекомендации по построению радиотехнического комплекса обнаружения скрытых объектов и определение его метрологических характеристик в зависимости от технических параметров и динамики движения по укрывающей поверхности.

Реализация и внедрение результатов диссертации. Результаты исследований использовались в виде математических моделей и алгоритмических средств при разработке проекта комплекса обнаружения скрытых объектов в ОАО «Владимирское конструкторское бюро радиосвязи».

Материалы работы использованы в учебном процессе ВлГУ кафедрой Радиотехники и Радиосистем для специальностей 210301 «Радиофизика и электроника» и 210302 «Радиотехника», направления 210400 «Радиотехника».

Апробация диссертационной работы проведена в форме научных докладов и дискуссий по основным результатам диссертационных исследований на следующих конференциях и семинарах:

- VII международной научно-технической конференции «Физика и радиоэлектроника в медицине и экологии ФРЭМЭ'2008», Владимир, 2008г;

- III и V научно-технических конференциях аспирантов и молодых ученых «Вооружение. Технология. Безопасность. Управление.» Ковров: КГТА, 2008 и 2009 гг.;

- II Всероссийском научно-практическом семинаре «Прикладные вопросы формирования и обработки сигналов в радиолокации, связи и акустике», Муром, 2010г.

Публикации по работе. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, включая статью в издании, входящем в перечень ВАК и получено одно положительное решение о выдаче патента на полезную модель.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и списка литературы, насчитывающего 111 наименований. Работа изложена на 150 страницах и содержит 42 рисунка и 5 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», Кучин, Сергей Игоревич

Выводы.

1. Приведена схема построения радиотехнического комплекса для решения задачи идентификации скрытых объектов. Разработана структура обнаружительного комплекса. Произведен расчет характеристик акустического тракта, скорости движения при измерении, антенных систем.

2. Доказана возможность применения комбинированных методов, основанных на совместном использовании СВЧ и акустических волн для обнаружения объектов в укрывающих средах. Проведены оценки оптимального значения границ изменения акустической частоты. Определено оптимальное значение рабочей частоты зондирующего поля.

3. Выбрана структура обнаружителя для обеспечения минимума ложных тревог при максимальной вероятности правильного обнаружения. Определены характеристики обнаружения, влияние скорости движения измерительного комплекса на качество обнаружения.

4. Проведен анализ факторов, снижающих качественные характеристики радиотехнического комплекса обнаружения тонкостенных объектов укрытых земной поверхностью. Указаны способы и методы борьбы с данными факторами.

5. Дана классификация основных видов подземных коммуникаций, рассчитаны их характерные резонансные частоты, что может служить основой для организации библиотеки обнаружения тонкостенных объектов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

К основным результатам работы можно отнести следующее:

1. Обоснован метод решения задачи поиска тонкостенных объектов, находящихся в укрывающих средах.

2. Разработан алгоритм электромагнитного моделирования. Особенностью данной модели является её расширяемость, и возможность перехода от простейших рассеивающих элементов (цилиндр, параллелепипед, плоскость) к более сложным моделям, состоящим из комбинаций этих элементов.

3. Доказана адекватность математической модели рассеяния сверхвысокочастотного поля металлическим и диэлектрическим тонкостенными цилиндрами, возмущенными акустическими волнами, при сравнении результатов моделирования как с экспериментальными данными, так и при сопоставлении данных, полученных в результате моделирования одних и тех же объектов, но изготовленных из различного материала.

4. На основании проведенных исследований разработана структура радиотехнического комплекса обнаружения объектов. Показано, что использование данного комплекса позволяет повысить разрешающую способность для тонкостенных объектов (труб, кабелей) на 33% по отношению к существующим РКОСО при аналогичной глубине обнаружения

5. Произведен выбор программных и аппаратных средств, позволяющих наиболее эффективно организовать информационную среду системы радиомониторинга для решения задач обнаружения объектов в укрывающих средах.

6. Разработана методика обнаружения и идентификации скрытых объектов. Определены зависимости характеристик обнаружения от высоты подвеса антенны, скорости движения, размеров и типа самого объекта, параметров обнаружителя.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Кучин, Сергей Игоревич, 2011 год

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Щербаков, Т.Н. Средства обнаружения тайников с оружием и боеприпасами в толще грунта / Т.Н. Щербаков // Специальная техника, 2000г.- №2,- с

2. Эйткин, М.Дж. Физика и археология / М. Дж Эйткин, пер. с англ. // Изд-во иностранной литературы, М. - 1963

3. Смирнов С.А. Физика и техника сильных магнитных полей. 2-е изд./ С.А. Смирнов, А.В Георгиевский, В.М. Юштина // Атомиздат, М.- 1970г. -224с.

4. Панчишин, Ю.М. Измерение переменных магнитных полей / Ю.М. Панчишин, С.Т. Усатенко // Техника, Киев.-1973г.- 139с.

5. Бусурин, В.И. Волоконно-оптические датчики / В.И. Бусурин, Ю.Р. Носов // Энергоатомиздат, М.-1990г.- 310с.

6. Афанасьев, Ю.В. Феррозондовые приборы / Ю.В. Афанасьев // Энергоатомиздат, Л.- 1986г.- 188с.

7. Арбузов, С.О. Магниточувствительные поисковые приборы / С.О. Арбузов // Специальная техника, 2000г.- №6

8. Планета Земля. Магнитосфера Земли. [Электрон, ресурс] - Режим доступа: http://znaniya-sila.narod.ru/solarsis/zemlya/earth_03.htm.

9. Ein nenes Suchqerut fur ferromaqnetische Objekte // Soldat und Technik, 1996.-№7.

10. Бахмутский, В.Ф.Металлотрубокабелеискатели / В.Ф. Бахмутский, Г.И. Зуенко // В помощь радиолюбителю.- 1972г.- Выпуск 039.- с.3-11.

11. Бахмутский, В.Ф.Индукционные трубокабелеискатели / В.Ф. Бахмутский, Г.И. Зуенко // Радио и связь, М.- 1973г.

12. Кучин С.И. Методы радиомониторинга подстилающей поверхности земли / Кучин С.И., Никитин O.P.: сб. тезисов и докладов / VII Международная научно-техническая конференция «Физика и

радиоэлектроника в медицине и экологии. ФРЭМЭ'2008», 2-4 июля 2008 г,-изд. ВлГУ.- Владимир.- 2008 г.- Т. 2. - с. 249-253.

13. Радиолокационные методы исследования Земли / Под ред. Ю.А. Мельника // Советское радио, М.- 1980г.- 262с.

14. Хармут, Х.Ф. Несинусоидальные волны в радиолокации и радиосвязи / Пер. с англ. // Радио и связь, М.- 1985г.- 376с.

15. Андриевич, В.В. Основы геофизических методов разведки / А.И. Дягилева, В.В. Андриевич // Недра, М,- 1987г.- 288 с.

16. Никитин, O.P. Модель электромагнитно-акустического метода для поиска захороненных объектов / O.P. Никитин, С.Н. Кучин // Известия Института Инженерной Физики .-2008г.- №3.- с. 36-38.

17. Мырова, JI.O. Обеспечение стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям / Л.О.Мырова, А.З. Чепиженко // Радио и связь, М.- 1984г.- 296с.

18. Справочник по радиолокации / под ред. М.И. Сколника // Советское радио, М,- Том 4,- 1978,- 376с.

19. Теоретические основы радиолокации / под ред. В.Е. Дулевича // Советское радио, М.- 1978.- 608с.

20. Воробьев, Г.А. Пробой тонких диэлектрических пленок / Г.А. Воробьев, В.А. Мухачев // Советское радио, М.- 1977г.- 72с.

21. Князев, А. Д. Элементы теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств / А.Д. Князев // Радио и связь, М.- 1984г.- 336с.

22. Малашин, М.С. Основы проектирования лазерных локационных систем / М. С. Малашин, Р. П. Каминский, Ю. Б. Борисов // Высшая школа, М,- 1983г.- 207с.

23. Глудкин, О.П. Технология испытания микроэлементов радиоэлектронной аппаратуры и интегральных микросхем / О.П. Глудкин, В.Н. Черняев // Энергия, М,- 1980г.- 360с.

24. Воробьев, А.А. Электрический пробой и разрушение твердых диэлектриков / А.А. Воробьев, Г.А. Воробьев // Высшая школа, М.- 1966г.-224с.

25. Щербаков, Г.Н. Параметрическая локация - новый метод обнаружения скрытых объектов / Г.Н. Щербаков // Специальная техника, 2000г.- №4.

26. Optiz, Charles L. Man-portable and helicopter-borne METRRA systems / Charles L. Optiz //Microwaves.- 1976.- №8.

27. Штейншлегер, В.Б. К теории рассеяния электромагнитных волн вибратором с нелинейным контактом /В.Б. Штейншлегер // Радиотехника и электроника.- 1978г.-№7.

28. Кучин С.И. Обнаружение скрытых тонкостенных объемов электромагнитно-акустическим методом / С.И. Кучин, О.Р. Никитин: сб. тезисов и докладов / III научно-техническая конференция аспирантов и молодых ученых «Вооружение. Технологии. Безопасность. Управление.», 1518 апреля 2008г.- изд. КГТА,- Ковров.- 2008г.- Ч. 3,- с. 128-132.

29. Никитин, О.Р. Обнаружение скрытых объектов электромагнитно-акустическим методом / С.И. Кучин, О.Р. Никитин // Методы и устройства передачи и обработки информации: межвузовский сборник научных трудов.-СПб: Гидрометеоиздат.- 2006г.- Вып. 7.- с. 35-38.

30. Stewart, С. Summary of mine detection research / С. Stewart U.S. Army engineering res. and devel. labs, Corps, of Eng., Belvoir, VA, Tech. Rep.l636-TR, I960.-vol. I, pp. 172-179.

31. Smith, G.S. Summary report: Workshop on new directions for electromagnetic detection of nonmetallic mines / G. S. Smith // Report for U.S. Army BRDEC and ARO, June 1992.

32. Harrington, R. Time-Harmonic Electromagnetic Fields / R. Harrington // New York: McGraw-Hill, 1961,- Pp. 232-235.

33. Семенов B.C. Нелинейное рассеяние радиоволн от локальной неоднородности с нелинейными свойствами / B.C. Семенов, А.П. Рябцев, Ю.А. Пилецкий, В.М. Иринархов // Дефектоскопия, 2002.- № 4.- с. 53-59.

34. Sarabandi, К. Acoustic and electromagnetic wave interaction: Analytical Formulation for Acousto-Electromagnetic Scattering Behavior of Dielectric Cylinder / K. Sarabandi, D.E. Lawrence // IEEE Trans. Antennas Propagat., Oct. 2001.

35. Sarabandi, K. Acoustic and electromagnetic wave interaction: Estimation of Doppler spectrum from an acoustically vibrated metallic circular cylinder / K. Sarabandi, D.E. Lawrence // IEEE Trans. Antennas Propagat., Apr. 1999.

36. Хмелевский, B.K. Геофизические методы исследований. Учебное пособие для геологических специальностей вузов / В.К. Хмелевский, Ю.И. Горбачев, А.В. Калинин, М.Г. Попов, Н.И. Селиверстов, В.А. Шевнин // изд-во КГПУ, Петропавловск-Камчатский.- 2004.- 232 с.

37. Радар-обнаружитель людей за преградами "Р0-400" [Электрон, ресурс] - Режим доступа: http://www.bnti.ru/dcs.asp?itm=5053&tbl=04.14.

38. Радар-обнаружитель Р0-400 [Электрон, ресурс] - Режим доступа: iittp://www.ton-for.iTi/item.php?id=001453<S.

39. Бугаев, А.С. Обнаружение и дистанционная диагностика состояния людей за препятствиями с помощью PJIC / А.С. Бугаев, И.А. Васильев, С.И. Ивашов, В.В. Разевиг, А.П. Шейко // Радиотехника, №7, 2003 г.

40. Магнитотеллурическое зондирование [Электрон, ресурс] - Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Maгнитoтeллypичecкoe_зoндиpoвaниe

41. Denier, R. Acoustic and Doppler radar detection of buried land mines using high-pressure water jets / R. Denier, T. J. Herrick, O. R. Mitchell, D. A. Summers, D. R. Saylor // Proc. of SPIE—Int. Society Optical Engineering, vol. 3710, August 1999,- no. I.- Pp. 247-255.

42. Wood, D. Jr. Hybrid method of moments solution for a perturbed dielectric circular cylinder / D. Wood, Jr // Appl. Comput. Electromagn. Soc. J., 1995. vol. 10, no. 3.- Pp. 47-52.

43. Rayleigh, L. The Theory of Sound / L. Rayleigh // New York: Dover, 1945, vol. II.-P.89.

44. Maxwell, J. C. A Treatise on Electricity and Magnetism / J. C. Maxwell // New York: Dover, 1954, vol. I.- P. 220.

45. Rice, S. O. Reflection of electromagnetic waves by slightly rough surfaces / S. O. Rice // The Theory of Electromagnetic Waves, M. Kline, Ed. New York: Intersciences, 1963.

46. Agarwal, G. S. Interaction of electromagnetic waves at rough dielectric surfaces / G. S. Agarwal // Phys. Rev. B, Condens. Matter, 1977, vol. 15.-Pp. 2371-2383.

47. Clemmow, P. C. Diffraction of a plane wave by an almost circular cylinder / P. C. Clemmow, V. H. Weston // Proc. Roy. Soc. London, ser. A, 1961, vol. 264,- P. 246.

48. Yeh, C. Perturbation method in the diffraction of electromagnetic waves by arbitrary shaped penetrable objects / C.Yeh // J. Math. Phys., 1965, vol. 6, no.

12,-Pp. 2008-2013.

49. Mitzner, К. M. Effect of small irregularities on electromagnetic scattering from an interface of arbitrary shape / К. M. Mitzner // J. Math. Phys., 1964, vol. 5, no. 12,- Pp. 1776-1786.

50. Yeh, C. Perturbation approach to diffraction of electromagnetic waves by arbitrarily shaped dielectric obstacles / C.Yeh // Phys. Rev. A, Gen. Phys., 1964, vol. 135,-P. 1193.

51. Burrows, M. L. A reformulated boundary perturbation theory in electromagnetism and its application to a sphere / M. L. Burrows // Can. J. Phys., 1967, vol. 45.- Pp. 1729-1743.

52. Щербаков, Г.Н. Средства обнаружения управляемых взрывных устройств / Г.Н. Щербаков // Специальная техника, 2000т.- №5.

53. Morse, P. М. Methods of Theoretical Physics / P. M. Morse, H. Feshbach //New York: McGraw-Hill, 1953, pt. II.- Pp. 1073-1078.

54. Sarabandi, K. Electromagnetic scattering from slightly rough surfaces with an inhomogeneous dielectric profile / K. Sarabandi, T. C. Chiu // IEEE Trans. Antennas Propagat., 1997, vol. 45,- Pp. 1419-1430.

55. Naqvi, Q. A. Low contrast circular cylinder buried in a grounded dielectric layer / Q. A. Naqvi, A. A. Rizvi // J. Electromagnetic Waves Appl., 1998, vol. 12.-Pp. 1527-1536.

56. Bruschini, C. A survey of current sensor technology research for the detection of landmines / C. Bruschini, B. Gros // Proc. Int. Workshop Sustainable Humanitarian Demining, Sept. 29-Oct. 1, 1997.-Pp. 6.18-6.27.

57. Scott, W. R., Jr. An experimental model of a acoustoelectromagnetic sensor for detecting land mines / W. R. Scott, Jr, J. S. Martin // IEEE AP-S Int. Symp. Dig., Atlanta, GA, July 1998.- Pp. 978-981.

58. Scott, W. R., Jr. "Experimental investigation of the acoustoelectromagnetic sensor for locating land mines / W. R. Scott, Jr, J. S. Martin // Proc. of SPIE—Int. Society Optical Engineering, 1999, vol. 3710, no. I.- Pp. 204214.

59. Faran, J. J. Sound scattering by solid cylinders and spheres / J. J. Faran // J. Acoust. Soc. Amer., 1951, vol. 23, no. 4.- Pp. 405^18.

60. Valle, S. Very high resolution radar imaging with a stepped frequency system / S. Valle, L. Zanzi, H. Lentz, H.M. Braun. // Eighth int. Conference on Ground Penetrating Radar.- 2000.- p. 464-470.

61. Morrow, Ivor L.. Effective Imaging of Buried Dielectric Objects / IL. Morrow, P. Van Genderen // IEEE Transactions on Geosciences and Remote Sensing.- Vol. 40.- No. 4,- April 2002,- p. 943-949.

62. Groenenboom, J. Data processing for a landmine detection dedicated GPR / J. Groenenboom, A.G.Yarovoy // In Eighth Intl. Conference on Ground Penetrating Radar.- 2000,- p. 367-371.

63. Gunatllaka, A. H. A subspace decomposition technique to improve GPR imaging of anti-personnel mines / A. H. Gunatllaka, B. A. Baertlein // In Detection

and Remediation Technologies for Mines and Minelike Targets V.- 2000.- p. 10081018.

64. Meincke, P. Linear GPR Imaging Based on Electromagnetic Plane-Wave Spectra and Diffraction Tomography / P. Meincke // Tenth International Conference on Ground Pene-trating Radar.- Delft, The Netherlands.- 21-24 June.-2004,. pp. 55-58.

65. Якубов, В.П. Метод фокусировки в подповерхностной локации. / В.П. Якубов, Д.Я. Суханов // VII Международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы электронного приборостроения» АПЭП-2004, Новосибирск,- 21-24 сентября 2004. - с. 13-17.

66. Yakubov, V.P. New Fast SAR Method for 3-D Subsurface Radiotomography / V.P. Yakubov, A.S. Omar, V.P. Kutov, N.G. Spiliotis, D.Y. Suhanov // Tenth International Conference on Ground Pene-trating Radar, Delft, The Netherlands, 21-24 June, 2004. - p. 103-106.

67. Oracle and Sun [Электрон, ресурс] - Режим доступа: http ://www. oracle, com/us/sun/ index.htm

68. Суханов, Д.Я. Многоракурсное зондирование в подповерхностной радиотомографии и определение показателя преломления фоновой среды / Д.Я. Суханов, В.П. Якубов // Журнал радиоэлектроники. - №1. - 2006г.

69. Лещанский, Ю.И. Исследование поглощения дециметровых и сантиметровых волн в грунте / Ю.И. Лещанский, ГЛ. Лебедева // Изв. вузов. Радиофизика.- T.l 1. № 2,- 1968 г.- с.205-208.

70. Wang, J.R. An Empirical Model for the Complex Dielectric Permittivity of Soils as a Function of Water Content I J.R. Wang, T.J. Schmugge // IEEE

Transactions on Geoscience and Remote Sensing.- V.GE 18. N. 4.- 1980.- p. 288.......

295.

71. Лещанский, Ю.И. Электрические параметры песчаного и глинистого грунтов в диапазоне сантиметровых, дециметровых и метровых волн / Ю.И Лещанский, Г.Н. Лебедева, В.Д. Шумилин // Изв. вузов. Радиофизика.-

Т. 14. № 4,- 1971г.- с. 562-569.

72. Вамберский, M.B. Передающие устройства СВЧ / М.В. Вамберский, В.И. Казанцев, С.А. Шелухин // Высшая школа, М,- 1984г.- 448 с.

73. Фуско, В. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирование: пер. с английского / В. Фуско // Радио и связь, М.- 1990г.- 288 с.

74. Апельцин, В.Ф. Численные методы исследования распространения волн в среде с переменными параметрами в резонансной частотной области / В.Ф. Апельцин, Ю.А. Еремин, A.C. Ильинский, А.Г. Свешников // Сборник работ ВЦ Московского университета.- 1978г.- с. 3-13.

75. Бабич, В.М. Асимптотические методы в задачах дифракции коротких волн / В.М. Бабич, B.C. Булдырев // Наука, Москва.- 1972г.- 456 с.

76. Аникьев, И.И. Дифракция ударного импульса на жестком цилиндре / И.И. Аникьев, Е.И. Беспалова, М.И. Воротникова // Наукова думка, Киев.-1976г.- 32 с.

77. Багдасарян, Г.Е. Колебания и устойчивость цилиндрической оболочки в потоке проводящего газа при наличии магнитного поля / Г.Е. Багдасарян, М.В. Белобекян // Труды VI Всесоюзной конференции по теории оболочек и пластинок, Наука, Москва.- 1966г.- с. 25-31.

78. Багдоев, А.Г. Распространение волн в сплошных средах / А.Г. Багдоев // Издательство АН АрмССР, Ереван,- 1981г.- 308с.

79. Вайнштейн, JI.A. Дифракция волнового пучка на плазменном цилиндре / Е.С. Биргер, JI.A. Вайнштейн, Н.Б. Конюхова // Журнал вычислительной математики и математической физики, №6.- 1976г.- с. 1256.

80. Блохинцев, Д.И. Акустика неоднородной движущейся среды / Д.И. Блохинцев // Наука, Москва.- 1981г.- 206 с.

81. Relton, F. Е. Applied Bessel Functions / F. E. Relton // New York: Dover, 1965,-Pp. 153-155.

82. Брауде, С .Я. Влияние поверхности раздела на флуктуации радиоволн, распространяющихся в неоднородной среде / С.Я. Брауде, В.И. Горбач, A.B. Мень // Изв. вузов. Радиофизика,- № 3.- 1959г.- с.388-394.

83. Григолюк, Э.И. Неклассические теории колебаний стержней, пластин

и оболочек / Э.И. Григолюк, И.Т. Селезов // Наука, Москва.- 1973г.- Т.5.-272 с.

84. Днестровский Ю.М. Дифракция плоской электромагнитной волны на круглом плазменном цилиндре / Ю.М. Днестровский, Д.П. Костомаров // Радиотехника и электроника.- №3.- 1963г.- с. 408-415.

85. Зарембо, JI.K. Введение в нелинейную акустику / JI.K. Зарембо, В.А. Красильников // Наука, Москва.- 1966г.- 520 с.

86. Иванов, Е.А. Дифракция электромагнитных волн в двух телах / Е.А. Иванов // Наука и техника, Минск.- 1968г.- 584 с.

87. Ильинский, A.C. Дифракция электромагнитных волн на неоднородном ограниченном теле / A.C. Ильинский, А.Г. Свешников // Вычислительные методы и программирование.- 1971г.- Вып. 16.- с. 66-71.

88. Ильинский, A.C. Численное решение задачи дифракции на неоднородном ограниченном теле / A.C. Ильинский, A.JI. Павлов,

A.Г. Свешников // Вычислительные методы и программирование.- 1971г.-Вып. 16.-с. 116-124.

89. Казачек, В.В. Решение задач рассеяния на объектах сложной формы методом парциальных волн / В.В. Казачек // Вестник Ленинградского университета.-№19,- 1972г.- с. 88-94.

90. Леонтьев, Е.А. Коротковолновая асимптотика решения задачи дифракции на выпуклом теле / Е.А. Леонтьев // Изв. вузов. Радиофизика. -№ 10.- 1971т,- с.1574-1595.

91. Маслов, В.П. Теория возмущений и асимптотические методы /

B.П. Маслов // Издательство Московского университета.- Москва.- 1965г.-243 е..

92. Метсавэзр, Я.А. Дифракция акустических импульсов на упругих телах / Я.А. Метсавэзр, Н.Д. Векслер, A.C. Стулов // Наука, Москва,-1979г.- 239 с.

93. Мурсалиев, А. Сравнительный анализ наиболее употребительных теорий (методов расчета поля) дифракции на препятствиях и выбор целесообразного метода / А. Мурсалиев, С.А. Аманов // Труды Фрунзенского политехнического института.- Вып. 38,- 1969г.- с. 3-11.

94 Нижник, Л.П. Обратная нестационарная задача рассеяния / Л.П. Нижник // Наукова Думка, Киев.- 1973г.- 182 с.

95. Бердичевский, М.Н. Теоретические основы магнитотеллурического профилирования / M. Н. Бердичевский // Прикладная геофизика.- Вып. 28.1960г.

96. Cantwell, T. Détection and analysis of low frequency magnetotelluric signais / T. Cantwell // Ph. D. Dissertation.- Mass. Inst. Technology.-1960r.

97. Дмитриев, В.И. Обобщенная модель импеданса / В. И. Дмитриев, М.Н. Бердичевский// Физика Земли,- 2002.- № 10.- С.106-112.

98. Clark, B.L. Control of health and safety hazards in commercial drycleaners / B.L. Clark, R.F. Smith // Chemical exposure, fire hazards and ergonomie risk factors-Cincinnati: NIOSH.-1997.-75p.

99. Соловьянова, И.П. Теория волновых процессов. Акустический волны: учебное пособие / И.П. Соловьянова, С.Н. Шабунин// ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ», Екатеринбург. -2004.- 145с.

100. Исакович, М.А. Общая акустика /М.А. Исаакович // Наука, М.-1973.-496с.

101. Сосулин, Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации / Ю.Г. Сосулин // Радио и связь, М,- 1992г.- с. 108

102. Вопросы перспективной радиолокации / под ред. А.В. Соколова // Радиотехника, М.-2003.-508с.

103. Баскаков, С.И. Радиотехнические цепи и сигналы / С.И. Баскаков // Высшая школа, М.-2000.-462с.

104. Analog Devices. All A/D Converters. [Электрон, ресурс] - Режим доступа: http://www.analog.com/en/analog-to-digitaI-copverters/ad-converters/products/index.html.

105. Левин, Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники / Б.Р. Левин // Радио и связь, М.-1989.-656с.

106. Проекты ЦНИИРЕС. МиРаскан [Электрон, ресурс] - Режим доступа: http://tsniires.ru/icm proiect.php?show=one&id=23.

107. ООО "Каприн Гео". Общие сведения о подземных коммуникациях. [Электрон, ресурс] - Режим доступа: http://geobrigada.narod.ru/info 1 .html

108. Кучин, С.И. Анализ факторов, влияющих на качество обнаружения скрытых объектов / С.И. Кучин, О.Р. Никитин: труды конференции / II Научно-практический семинар «Прикладные вопросы формирования и обработки сигналов в радиолокации, связи и акустике», 28 июня - 1 июля 2010 г.-Муром.- с. 9-11.

109. Кучин С.И. Радиотехническая система обнаружения скрытых под землей объектов / С.И. Кучин, О.Р. Никитин: сб. тезисов и докладов / V научно-техническая конференция аспирантов и молодых ученых «Вооружение. Технологии. Безопасность. Управление.», 12-16 апреля 2010г.-изд. КГТА.- Ковров.- 2010г.- Ч. 3,- с. 92-96.

110. Никитин, О.Р. Модель электромагнитно-акустического метода поиска захороненных объектов / С.И. Кучин, О.Р. Никитин // Методы и устройства передачи и обработки информации: межвузовский сборник научных трудов,- СПб: Гидрометеоиздат.- 2007г.- Вып. 9.- с. 112-115.

111. МДС 11-21.2009 «Методика определения точного местоположения и глубины залегания, а также разрывов подземных коммуникаций (силовых сигнальных кабелей, трубопроводов газо-, водоснабжения и др.) предотвращающих их повреждения при проведении земляных работ». [Электрон. ресурс] - Режим доступа: http://www.nchkz.ru/lib/56/56654/index.htm

Приложение 1. Методика проведения эксперимента

Для проведения эксперимента необходимо реализовать следующие операции:

1. Установить кювету на радиопоглощающее покрытие так, чтобы точка фокусировки обоих рупоров находилась в центре кюветы. В дальнейшем её перемещение нежелательно, т.к. это может привести к искажению данных эксперимента.

2. Поместить исследуемый образец (металлический цилиндр) в кювету.

3. Засыпать исследуемый образец сухим речным песком (масса - 55 кг) в диэлектрической кювете.

4. Придать форму неровности поверхности образца одним из трафаретов закрепленных на горизонтальной направляющей. Для этих целей было изготовлено три трафарета с различной высотой зубьев и периодом их расположения для создания трех вариантов неровностей поверхности образца (№0-№2). Внешний вид трафарета показан на рисунке 5.1. Параметры трафаретов приведены в таблице 5.1.

В первом опыте использовать трафарет №1.

/

Горизонтальная направляющая

Ь

Рисунок 5.1. Внешний вид трафарета

№ трафарета Значение Т, мм Значение Ь, мм

1 - гладкая поверхность 0 0

2 60 20

5. Измерить спектр рассеянного сигнала при отсутствии акустического колебания.

Эта операция проводится для возможности последующей нормировки данных эксперимента.

6. Подав акустическое воздействие, плавно изменяя частоту от 50 Гц до 300 Гц, провести измерение рассеянного доплеровского отклика, отмечая все частоты, на которых имеется увеличение амплитуды соответствующих спектральных составляющих.

7. Изменить форму профиля поверхности образца, используя следующий трафарет. При этом наносимые неровности должны располагаться параллельно широким стенкам рупоров (Н - плоскость). Повторить 5 пункт эксперимента.

8. Повторить 6 и 7 пункты эксперимента нанося неровности перпендикулярно широким стенкам рупоров (Е - плоскость).

9. Изменить угол а между осью цилиндра и направлением акустического излучения (см. рис. 5.2). Повторить пункты 6-8.

10. Заменить металлический цилиндр на диэлектрический. Повторить пункты 4-9.

Эксперимент следует проводить при значениях влажности песка от 0 до 20%. При увеличении влажности на поверхности песка образуется тонкий слой воды, т.е. появляется двухслойная среда.

«УТВЕРЖДАЮ» ГЙ-—-, Генеральный директор ЗАО «Коштрукторское опытное

АКТ

внедрения материалов диссертационной работы Кучина С.И. «Обнаружение объектов в укрывающих средах акусто-электромагнитным методом» на соискание ученой степени кандидата технических наук

Диссертация Кучина С.И., на соискание ученой степени кандидата технических наук связана с разработкой радиотехнического комплекса обнаружения объектов в укрывающих средах с целью получения информации о наличии скрытых объектов с повышенной разрешающей способностью.

Разработанная Кучиным С.И. методика, позволяющая повысить разрешающую способность комплекса обнаружения и расширить круг поиска за счет возможности обнаружения как металлических, так и неметаллических объектов, использовалась при проведении НИР о ОКР в ЗАО «КОБРА».

Главный инженер ЗАО «Конструкторское опытное бюро радиоаппаратуры»

« '7» б£ 2011г.

А.И. Войцеховский

т

«УТВЕРЖДАЮ» Генеральный директор ОАО ладимирское конструкторское бюро радиосвязи»

В.В. Гончаров

2011г.

АКТ

внедрения материалов диссертационной работы Кучина С.И. «Обнаружение объектов в укрывающих средах акусто-электромагнитным методом» на соискание ученой степени кандидата технических наук

Диссертация Кучина С.И., на соискание ученой степени кандидата технических наук связана с разработкой радиотехнического комплекса обнаружения объектов в укрывающих средах с целью получения информации о наличии скрытых объектов с повышенной разрешающей способностью.

Разработанная Кучиным С.И. методика, позволяющая повысить разрешающую способность комплекса обнаружения и расширить круг поиска за счет возможности обнаружения как металлических, так и неметаллических объектов, использовалась при проведении НИР о ОКР в ОАО «Владимирское конструкторское бюро радиосвязи».

Главный инженер ОАО «Владимирское конструкторское бюро радиосвязи» кандидат технических наук

М^) В.Н. Никонов

«£»' 0£> 2011г.