Разработка и исследование акустического неконтактного метода восстановления профилей скорости звука тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.06 ВАК РФ

ьц

На правах рукописи

РАСКИТА Максим Анатольевич

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ АКУСТИЧЕСКОГО НЕКОНТАКТНОГО МЕТОДА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЕЙ СКОРОСТИ ЗВУКА

Специальность 01.04.06 - АКУСТИКА

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Таганрог - 2008

003444703

Работа выполнена на кафедре электрогидроакустической и медицинской техники Технологического института Южного федерального университета в г Таганроге (ТТИЮФУ)

Научный руководитель - д т н, профессор Борисов С А.

Официальные оппоненты

д т н, профессор Заграй Н П (ТТИ ЮФУ, г. Таганрог)

к.т н, вед научн сотр Усов В П (ООО «Аквазонд», г. Таганрог)

Ведущая организация -

ГНЦ ФГУГП «Южморгеология», г Геленджик.

Защита состоится «29» августа 2008 г. в /¿720часов на заседании диссертационного совета Д 212 208 23 в Технологическом институте Южного федерального университета в г Таганроге по адресу 347922, г Таганрог, Ростовская обл, ул. Шевченко, 2, ауд Е-306

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан и^О^Я 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета, д.т н, профессор

НН Чернов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Вертикальный профиль скорости звука (ПСЗ) является одним из основных гидрофизических параметров, который необходим при решении многих задач гидроакустики и океанологии оценка гидролого-акустической обстановки в акватории, прогнозирование ожидаемой дальности действия корабельных гидроакустических средств, проведение подводных технических работ, исследование физических процессов и полей в Мировом океане, точное определение глубин и составление карт рельефа морского дна и т д Поскольку анизотропия морской среды определяется изменчивостью ПСЗ, то возникающая за счет этого вертикальная и горизонтальная рефракция играет решающую роль в распространении звука в океане Все это свидетельствует о необходимости учета информации о ПСЗ при эксплуатации судовых и корабельных гидроакустических средств и важности развития этого направления в морском приборостроении

В настоящее время разработаны и используются прямые методы измерения скорости звука в морской среде, обладающие высокими точностными характеристиками, но имеющими, однако, и серьезные недостатки К ним относятся низкая производительность работ, высока дискретность точек промеров и значительные погрешности метода из-за горизонтальных смещений зонда при дрейфе судна и подводных течениях

Неконтактные (дистанционные) методы основываются на импульсной акустической локации неоднородностей океана По характеристикам рассеянного или прошедшего звукового сигнала изучаются физические свойства рассеивателей акустической энергии, оценивается их «геометрия», местоположение и т п Однако до настоящего времени отсутствовали методы дистанционного зондирования неоднородностей поля скорости звука в морской среде, которые могли бы быть воплощены в устройства восстановления ПСЗ Вместе с тем, предпосылки для развития таких методов имеются Работы многих авторов по исследованию гидрофизических полей океана показали, что океаническая среда является рассеивающей в любой точке своего объема. Поэтому, сопоставляя пространственные координаты рассеивающего объема и времени прихода рассеянных сигналов, можно производить оценку вертикального профиля скорости звука.

Поскольку на точность восстановления ПСЗ будет влиять величина «озвученного» объема, то значительный интерес представляет применение гидроакустических параметрических антенн в качестве излучателей звука, обладающих такими уникальными характеристиками, как высокая направленность и постоянство характеристики направленности в широком диапазоне частот и «гладкость» диаграммы направленности в области боковых лепестков.

В целом, актуальность темы настоящей диссертации заключается в решении научной и прикладной проблемы разработки метода, методики и устройства акустического неконтактного восстановления профилей скорости

звука в океане, т е его основной гидроакустической характеристики, имеющей важное народно-хозяйственное и оборонное значение

Настоящая работа является продолжением исследований в области создания гидроакустических систем дистанционного зондирования неоднород-ностей океана с применением параметрических излучающих антенн, проводимых в Технологическом институте Южного федерального университета в г Таганроге (ТТИ ЮФУ), и отличаются от предыдущих работ целью, постановкой задач, методами их решения и полученными результатами

Целью диссертационной работы является разработка метода неконтактного восстановления профилей скорости звука, основанного на измерении времени прихода реверберационных сигналов.

Для достижения указанной цели в работе были поставлены следующие задачи:

- разработать метод и методику неконтактного восстановления ПСЗ;

- теоретически и экспериментально промоделировать разработанный метод неконтактного восстановления ПСЗ,

- разработать структуру устройства для акустического неконтактного восстановления ПСЗ,

- разработать модель бистатического зондирования морской среды параметрическим источником;

- экспериментально исследовать полевые характеристики некоторых рас-сеивателей при бистатическом зондировании параметрическим излучателем;

- разработать модель параметрической антенны с изменяющимися характеристиками морской среды

Научная новизна работы заключается в следующем

1. Разработан новый метод и методика неконтактного восстановления ПСЗ, основанный на измерении разности времен прихода реверберационных сигналов по «параллельным» звуковым лучам

2 Проведено теоретическое исследование разработанного метода с применением численных методов моделирования решаемой задачи.

3 Получены результаты экспериментального лабораторного моделирования разработанного метода неконтактного восстановления ПСЗ

4. Произведен сравнительный анализ разработанного метода с известными Показано, что разработанный метод устойчив к различным видам профилей скорости звука

5 Разработана обобщенная структура устройства для неконтактного восстановления вертикальных профилей скорости звука в морской среде

6. Проведено теоретическое исследование рассеяния узких звуковых пучков параметрических источников гидрофизическими неоднородностями морской среды

7 Разработана модель бистатического рассеяния при зондировании неоднородной среды параметрическим источником

8 Разработана модель параметрической антенны с изменяющимися па-

раметрами морской среды по трассе распространения акустического сигнала

Результаты, выносимые на защиту

1 Метод и методика неконтактного восстановления профилей скорости звука, основанные на определении разности времен распространения акустических сигналов по «параллельным» лучам

2 Результаты теоретического и экспериментального моделирования разработанного метода неконтактного восстановления ПСЗ

3 Модель бистатич!еской реверберации морской среды, обусловленной параметрическим источником звука.

Практическая ценность результатов, полученных в диссертационной работе, состоит в.

- освоении нового метода неконтактного восстановления ПСЗ,

- возможности повышения точности и устойчивости решения задачи неконтактного восстановления профилей скорости звука,

- разработке обобщенной структуры устройства для акустического неконтактного восстановления ПСЗ,

- возможности проведения теоретических исследований реверберации морской среды при облучении ее параметрическим источником

Реализация результатов работы. Разработанные в диссертации модели и полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований использовались в научно-исследовательской работе «Царапина» Полученные в диссертации научные и практические результаты внедрены на предприятиях и в организациях: ОАО «Таганрогский завод «Прибой», НИПИ «Океанг-нофизика», используются в учебном процессе подготовки студентов в Технологическом институте Южного федерального университета в г Таганроге (ТТИЮФУ)

Достоверность полученных результатов подтверждается проведенными теоретическими и экспериментальными исследованиями

Апробация Основные результаты, вошедшие в диссертацию, докладывались и обсуждались на конференциях:

- I научной конференции студентов и аспирантов Южного научного центра (ЮНЦ) РАН (Ростов-н/Д, 2005 г.),

- научно-технической конференции «Проблемы прикладной гидроакустики» (Таганрог, 2005 г ),

- всероссийской научной конференции «Экология 2006 - Море и человек» (Таганрог, 2006 г ),

- VIII всероссийской научной конференции «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (Таганрог, 2006 г),

53-54 научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТТИ ЮФУ (ТРТУ) (Таганрог, 2005-2007 гг ),

- международной научно-технической конференции «Математические модели и алгоритмы для имитации физических процессов» (Таганрог, 2006 г),

- XI школе-семинаре акад. Бреховских - «Акустика океана» совместно с XVII сессией Российского акустического общества (РАО) (Москва, 2006 г),

- XVIII сессии РАО (Москва, 2006-2007 гг)

Автор награжден дипломом XVIII сессии Российского акустического общества; принимал участие в двух научно-исследовательских работах по разработке систем гидроакустической локации и по изучению распространения звука в мелком море В одной из этих работ задачей автора было измерение профилей скорости звука в море

Публикации. По результатам исследований, проведенных в рамках темы диссертационной работы, опубликовано 14 научных работ 12 статей (из них 3 - в изданиях, рекомендуемых ВАК) и 2 тезиса докладов, получены патент РФ и положительное решение о выдаче патента РФ

Личный вклад автора Все результаты, составляющие основное содержание диссертации, получены автором самостоятельно Большинство опубликованных работ написано в соавторстве с научным руководителем д т.н, проф Борисовым С А Личный вклад автора в разных работах состоит в выводе основных расчетных соотношений и проведении1 теоретических и экспериментальных исследований и анализе полученных результатов

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложений Содержание диссертации изложено на 173-х страницах и включает 137 рисунков и 130 наименований отечественной и зарубежной литературы

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована проблема, обоснована ее актуальность, определены цели работы и задачи исследований Сформулированы основные научные результаты, выносимые на защиту, определена их научная новизна и практическая значимость Приведены сведения об апробации и внедрении, кратко изложено содержание диссертационной работы

В первой главе осуществлен обзор и анализ исследований, связанных с изучением формирования вертикальной структуры звукового поля океана, развитием акустических неконтактных методов восстановления вертикальных ПСЗ, изучением объемного рассеяния звуковых волн при вертикальном зондировании океана и вопросов применения параметрических излучающих антенн для дистанционного зондирования гидрофизических неоднородностей океана

Результаты анализа работ, проведенного в первой главе, позволили определить направления исследований и сформулировать задачи, решение которых обусловило достижение цели данной диссертационной работы

Вторая глава посвящена разработке и исследованию неконтактного метода «параллельных звуковых лучей» для восстановления ПСЗ Автором разработана методика восстановления ПСЗ, рассмотрено две реализации метода, произведено численное моделирование по восстановлению различных ПСЗ и

исследована устойчивость метода к профилям с нулевым и постоянным градиентом скорости звука.

Метод «параллельных звуковых лучей» основан на определении разности времен прихода акустических сигналов с различных горизонтов по разнесенным в пространстве приемным лучам, имеющим «параллельные» наклонные траектории. В этом случае отпадает необходимость в линеаризации решения обратной задачи, в отличие от известных методов, что ведет к упрощению и повышению точности восстановления и устойчивости метода к различным видам ПСЗ.

Для описания модели разработанного метода представим водную среду в виде слоев с отличной скоростью звука, как это показано на рис. ]. Здесь слева изображен ПСЗ, а справа - соответствующая этому профилю лучевая картина для показанной здесь же схемы размещения излучающей и приемных антенн; И - акустический излучатель, П1 и П2 - первый и второй остронаправленные акустические приемники; а0 - одинаковый для обоих приемников угол приема акустических сигналов; с( - расстояние между акустическими приемниками; В - расстояние между излучателем и приемниками.

К пояснению метода «параллельных звуковых лучей»

Со с1 с2 ф) <-* ' &- л* '

- И ^ т '

г

' г 1

Рис.1

В соответствии с лучевой картиной, показанной на рис. 1, траектории |; рассеянных лучей в верхнем слое параллельны, а расстояния, пройденные | лучами, равны. Следовательно, задержка Лг принимаемого сигнала на втором приемнике относительно первого обусловлена прохождением сигнала некоторого расстояния в слое Дг со скоростью с\. Зная время задержки Л/, для /того слоя, получим уравнение, из которого методом итераций можно определить среднюю скорость звука с, в рассматриваемом слое, а также мощность этого слоя Дг, (выражения (1) и (2), соответственно):

Г"

Аг, = М

(2)

где с0 - скорость звука на горизонте размещения антенных систем.

Для того чтобы восстановить вертикальный профиль скорости звука в морской среде необходимо «разбить» трассу, на которой осуществляется восстановление, на слои, задавшись необходимым шагом по глубине, и последовательно (послойно) определить средние значения скорости звука в этих слоях. Геометрия задачи одной из возможных реализаций разработанного метода неконтактного восстановления профилей скорости звука показана на рис. 2.

Вертикально ориентированный излучатель И акустических сигналов посылает в исследуемую среду звуковые импульсы, которые, рассеиваясь на неоднородностях морской среды в области пересечения излучающего и приемных лепестков характеристик направленности, регистрируются приемной системой, размещенной на определенном расстоянии О от излучателя и состоящую из трех акустических приемников Я/, 172 и 775, расположенных на

Геометрия задачи восстановления ПСЗ

Рис.2

расстоянии с1 друг от друга Акустические приемники с последующей схемой обработки сигналов образуют две приемные корреляционные системы, расположенные друг за другом

Корреляционные приемные системы обеспечивают прием рассеянных сигналов с одного и того же направления, задаваемого углом приема а, Каждая пара приемных лучей с одинаковым углом приема следует за предыдущей с заданным шагом по углу так, чтобы «перекрыть» трассу восстановления профиля скорости звука Таким образом, в пространстве формируются два веера статических лучей приемных характеристик направленности (ХН), характеризуемых фиксированными значениями угла приема а,, причем одноименные (по углу приема) лучи в обоих веерах оказываются «параллельными» ПСЗ восстанавливается по известным расстояниям между излучателем и приемной системой £) и между приемниками й, и измеренной зависимости времен прихода рассеянных акустических импульсов по лучам приемных ХН в зависимости от угла приема tl{a¡) для каждого корреляционного приемника

При решении обратной задачи (восстановлении ПСЗ) по полученным зависимостям ?,(а,) рассчитываются задержки Ы, прихода рассеянных сигналов на второй корреляционный приемник относительно первого, и определяются средние скорости звука с, в слоях в соответствии с выражением (1). Затем, путем «расстановки» рассчитанных средних значений скорости звука на горизонты, определенные из прямоугольного треугольника без учета ПСЗ в соответствии с углами приема, в вершинах которого расположены излучатель и приемная система, определяется приближенный ПСЗ В соответствии с этим профилем рассчитываются истинные горизонты пересечения приемных и излучающего лепестков ХН (т.е решается прямая задача в рамках обратной) Затем осуществляется «расстановка» уже найденных значений средних скоростей в соответствии с вновь рассчитанными истинными горизонтами, т.е восстанавливается искомый ПСЗ

На рис 3 показан численно восстановленный ПСЗ (кружочки), задаваемый моделью с тонкоструктурными неоднородностями (пунктир), причем на рис 4 он показан в увеличенном масштабе Видно, что при помощи разработанного метода восстанавливаются так же и тонкоструктурные неоднородности скорости звука Потенциальная (теоретическая) точность метода составляет порядка ±0,1 м/с, что достаточно для многих задач современной гидроакустики Это свидетельствует о перспективности развития неконтактных методов восстановления ПСЗ

Так же во второй главе осуществлена оценка точности и устойчивости разработанного автором метода «параллельных звуковых лучей» для неконтактного восстановления профилей скорости звука. Показано, что основной вклад в погрешность восстановления вносит ошибка задания расстояния между остронаправленными или корреляционными приемниками и геометрические характеристики приемоизлучающей акустической базы, определяющейся направленными свойствами излучателя и приемника

Восстановленный профиль скорости звука 1440 14601480 1500 с, м/с

Восстановленный профиль скорости звука до глубины 200 м 1490 1500 1510 с, м/с

Рис.3

Рис 4

На рис.5 показано влияние погрешности задания расстояния между излучателем и приемниками £> (25±0,05м) при положительном градиенте в диапазоне в = (0,1-1) с"1. Видно, что на точность восстановления влияет градиент СЗ На рис 6 проиллюстрирована устойчивость восстановления ПСЗ при нормальном законе распределения погрешности измерения времен прихода.

Точность восстановления при погрешности измерения Ъ -0 5 -0 25 0 Мг\ м/с

г, м

Устойчивость восстановления профиля скорости звука

1400 -г

сходный профиль

ВоЁстановле. н профиль

Рис 5

Сглаженный: ■восстановле н профиль

Рис 6

В третьей главе разработана модель реверберации морской среды, обусловленной параметрическим источником звука для моно- и бистатического случаев с учетом поперечного распределения звукового давления в пучке Показано, что вклад «нелинейной» составляющей реверберации параметрического источника может быть существенным при некоторых значениях коэффициента обратного объемного рассеяния на частоте волн накачки. В бис-татическом случае вид осевого распределения амплитуды звукового давления зависит от бистатического угла

Так же в третьей главе разработаны модель параметрической антенны (ПА) с изменяющимися по трассе распространения свойствами морской среды. В результате решения уравнения Хохлова-Заболоцкой-Кузнецова (ХЗК) с изменяющимися по трассе распространения параметром нелинейности, коэффициентом затухания и скоростью звука была получена расчетная модель ПА, учитывающая пространственную изменчивость этих параметров реальной морской среды. Выведено выражение для расчета осевого распределения амплитуды звукового давления волны разностной частоты ПА при зондировании морской среды.

1Кртр02Ьл Y g(y)exp[-jgQQy]

2c0Vo

1 +

■dy,

, Л (3)

{1 -Цг-у)/Ьд Ну21ЬД + г)/1д1ед2}

где ф), ф) и Дг) - соответственно параметр нелинейности, скорость звука и коэффициент затухания, зависящие от глубины, сс(г) = с0 (1 + ¿с(г)/с0), Зф) - флуктуации скорости звука (относительно с0)

На рис 7-9 представлены пространственные зависимости Дг), ф) и ф), соответственно, рассчитанные для приповерхностного слоя, насыщенного газовыми пузырьками.

Зависимость коэффициента затухания от глубины

О 10 20 Z.U

Рис 7

Зависимость параметра нелинейности от глубины

в

10 20 zm Рис. 8

Профиль скорости звука

1492 1495 1498 ф)

20

z, м

Рис 9

На рис 10 представлены осевые распределения амплитуд звукового давления волны разностной частоты /•"_= 20 кГц для центральной частоты накач-ш/0= 100 кГц, амплитуд ее давления рт 02 = Ю5 Па и ширины характеристики направленности преобразователя накачки 6>0 7 = 2° Кривая 1 построена без учета затухания и учитывает только пространственные изменения параметра нелинейности ф) При построении кривой 2 во внимание берется также и изменение эффективного коэффициента затухания При построении кривой 3 учтены все изменяющиеся рассматриваемые параметры

Осевые распределения амплитуды давления ВРЧ Р, Па

6000

4000

2000

° О 5 10 15 20 25 г,м Рис.10

Из сравнения полученных зависимостей видно, что участок области взаимодействия параметрической антенны, на котором амплитуда давления ВРЧ возрастает, определяется не только длиной ближней зоны антенны накачки и градиентом параметра нелинейности, но и градиентом коэффициента затухания звука Изменение скорости звука на 8 м/с для рассматриваемых глубин заметно не сказывается на поведении амплитуды давления ВРЧ при прочих равных условиях.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований разработанного метода «параллельных звуковых лучей», проведенных автором в лабораторных условиях Также представлены результаты измерений бистатического рассеяния звука на одном из видов неоднородно-стей морской среды - газовых пузырьках (пузырьковом слое) Приведено описание структуры и состава экспериментальной установки, синтезированной для проведения экспериментальных исследований.

В рамках лабораторного моделирования задачи восстановления ПСЗ рассматривались два профиля скорости звука в воде, заполняющей гидроакустический бассейн В одном случае скорость звука была постоянна во всем

объеме, то есть среда была однородной, и профиль скорости звука был линейным с нулевым градиентом Во втором - формировалась область скачка скорости звука на определенном расстоянии от акустического излучателя

Профиль со скачком скорости звука формировался следующим образом Каркас из дюралюминиевого прутка размерами 0,7x0,8x0,5 м был обернут полиэтиленовой пленкой толщиной 130 мкм так, чтобы получилась ванна, которая была опущена в гидроакустический бассейн и заполнена раствором поваренной соли - соленость внутри полиэтиленовой ванны составила 5 = 22%о, а скорость звука ст = 1510 м/с при температуре I = 24°С При этом скорость звука вне дополнительной ванны в бассейне равнялась = 1493 м/с. Истинное значение скорости звука в воде определялось с помощью контактного измерителя скорости звука МИСЗ-НЕЛАКС, имеющего абсолютную погрешность измерения скорости звука ±0,6 м/с При восстановлении профиля скорости звука в однородной среде скорость звука в бассейне была равна сб = 1488 м/с

Дистанция восстановления профиля скорости звука, равная 1,5 м, была разбита на 15 горизонтов с шагом 0,1 м Значение акустической базы (расстояние между излучателем и центром между двумя приемниками) -й = 0,4 м (-200Д), расстояние между акустическими приемниками -с? = 0,06 м («ЗОЯ)

Времена прихода рассеянных сигналов определялись при помощи цифрового осциллографа после усреднения по 64-м реализациям в каждой точке Затем на ЭВМ рассчитывались средние значения скорости звука в слоях по трассе восстановления по описанной во второй главе методике Результаты восстановления, усредненные по трем циклам измерений для каждого профиля, показаны на рис 11-12 для однородной и неоднородной сред, соответственно.

На рис 11-12 пунктирная линия - исходное значение скорости звука; заштрихованные области - доверительный интервал измерения контактным датчиком, кружочки, соединенные точечной линией - результат расчета средних скоростей звука по экспериментальным данным,- сплошная кривая восстановлен;!!.!-;'! профиль скорости звука, полученный путем сглаживания расчетных данных, полученных в результате эксперимента.

Из рисунков видно, что полученное в результате расчета по экспериментальным данным среднее значение скорости звука отклоняется от исходного значения не более чем на 4 м/с, тогда как сам профиль скорости звука близок к границам доверительного интервала измерений контактным датчиком для однородной среды и внутри области скачка скорости звука для неоднородной среды Во втором случае границы области скачка скорости звука на восстановленном ПСЗ получились плавными по причине того, что слой водной среды вблизи границы раздела захватывал обе среды с разными скоростями, в то время как восстанавливалось среднее значение скорости звука в слое

Результат восстановления ПСЗ в однородной среде 1484 1486 1488 1490 ф), м/с

Результат восстановления ПСЗ в неоднородной среде 1490 1495 1500 1505 ф), м/с

Рис. 11

Рис. 12

Необходимо отметить, что результат восстановления зависит от степени усреднения расчетных данных, которое нужно оптимизировать для конкретных случаев. В данном случае использовалась стандартная функция сглаживания (усреднения) ЬтооЩУХ, УУ, Ь) прикладного программного пакета МаШСАБ [124], возвращающая «-мерный вектор сглаженных данных УУ, вычисленных на основе распределения Гаусса. УХ и УУ— «-мерные векторы действительных чисел. Параметр Ь - полоса пропускания — задает ширину окна сглаживания (в данном случае Ь = 0.3, что в три раза больше интервала между точками по оси г).

Таким образом, точность дистанционного восстановления ПСЗ может достигать ±1 м/с, что достаточно для многих задач современной гидроакустики.

В результате экспериментального исследования рассеяния звука на пузырьковом слое показано, что неравномерность силы цели пузырькового слоя зависит от его ориентации относительно направления озвучивания - максимальные значения рассеяния наблюдаются при зеркальных направлениях. Неравномерность силы рассеяния достигает 10 дБ. Полученные значения бистатической силы цели пузырькового слоя (порядка -20дБ) свидетельствуют о возможности регистрации таких неоднородностей морской среды при помощи акустических параметрических зондирующих систем. На рис.13 показаны бистатические силы цели пузырькового слоя для разных ориентаций. его относительно направления озвучивания параметрическим источником.

Бистатическая сила цели пузырькового слоя

а)

б) Рис.13

Также в этой главе автором осуществлена разработка обобщенной структуры устройства для неконтактного восстановления ПСЗ, реализующего разработанный метод «параллельных звуковых лучей».

В структуру устройства для неконтактного восстановления профилей скорости входят следующие структурные единицы (см. рис. 14):

Структура устройства для неконтактного восстановления вертикальных профилей скорости звука в морской среде

Рис 14

- параметрический излучатель импульсных звуковых сигналов,

- две широкополосные акустических приемные антенны с веерными характеристиками направленности,

- устройство оценки частотных свойств рассеивателей в заданных направлениях,

- устройство выбора оптимальных частот зондирования,

- формирователь зондирующих сигналов с заданным спектром,

- импульсно-циклический измеритель скорости звука на горизонте размещения антенных систем,

- блок адаптивного формирования статических вееров в ХН приемных

антенн,

- устройства определения времен прихода рассеянных сигналов на приемные антенны вдоль их каждого парциального луча,

- блок вычисления скорости звука на различных горизонтах,

- блок памяти,

- блок обработки и отображения информации

Разработанное устройство отличается от известных аналогов тем, что в качестве приемной системы используются две антенны с веерными ХН с одинаково направленными («параллельными») веерами лепестков приемных характеристик направленности Кроме того, применение излучающей параметрической антенны позволяет производить зондирование морской среды на низких частотах при высокой направленности и малых размерах преобразователя накачки в широкой полосе частот Для повышения точности восстановления профилей скорости звука вблизи антенной системы могут использоваться верхние частотные составляющие результата нелинейного взаимодействия суммарные, гармоники исходных волн накачки и волны-продукты вторичного нелинейного взаимодействия

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в диссертации

В приложении приведено решение (в среде МаЛСАБ) прямой и обратной задач по восстановлению одного из рассмотренных в диссертации вертикальных профилей скорости звука. Так же приведены акты внедрения результатов работы

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Произведен анализ литературных источников по вопросам неконтактного восстановления профилей скорости звука в морской среде и дистанционного зондирования мелкомасштабных гидрофизических неоднородностей, подтвердивший предпосылки для разработки неконтактных методов восстановления ПСЗ

2 Автором разработан новый метод «параллельных звуковых лучей» и методика неконтактного восстановления ПСЗ

3 Теоретически исследован разработанный метод «параллельных звуковых лучей» для восстановления ПСЗ Показано, что он обладает преимуществами по сравнению с известными методами' разработанный метод является устойчивым к ПСЗ с нулевым или постоянным градиентом скорости звука, поскольку в нем не применяется линеаризация решения обратной задачи, что ведет к упрощению метода и повышению точности и устойчивости восстановления, возможно уменьшение погрешности измерения времен прихода рассеянных сигналов при их измерении одинаковыми приемниками и по одинаковым алгоритмам.

4 Произведено экспериментальное лабораторное моделирование разработанного метода «параллельных звуковых лучей» для неконтактного вос-

становления ПСЗ Восстановлены с точностью ±1 м/с моделируемые в гидроакустическом бассейне профили скорости звука линейный профиль скорости звука с нулевым градиентом и профиль со скачком скорости звука.

5. Разработаны следующие модели ПА при дистанционном зондировании модель параметрической антенны с изменяющимися по трассе распространения свойствами морской среды, модель реверберации морской среды, обусловленной параметрическим источником звука, модель бистатического зондирования морской среды с применением параметрической излучающей антенны

6 Автором экспериментально получены бистатические силы цели пузырькового слоя для его разных ориентаций относительно направления озвучивания параметрическим источником

7. Автором разработана обобщенная структурная схема устройства для акустического неконтактного восстановления ПСЗ, принцип работы которого основан на разработанном методе «параллельных звуковых лучей»

Полученные результаты свидетельствуют о перспективности развития неконтактных методов и устройств восстановления ПСЗ в море.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в изданиях из перечня ВАК:

1. Борисов С А., Раскита МА Модель параметрической антенны для морской среды с изменяющимся параметром нелинейности Известия ТРТУ. Таганрог,2005 №2 С 111-114

2 Раскита М А Модель параметрической антенны для среды с изменяющимися параметром нелинейности и затуханием звука Известия ТРТУ Таганрог,2005 №2 С 118-121.

3 Борисов С А, Раскита М.А Численное восстановление профиля скорости звука методом лучевого параметра Известия ТРТУ Таганрог, 2006 № 12 (67) С. 126-129

Другие издания:

4. Патент РФ № 2319116 Устройство для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах. // Борисов С А, Раскита М А

5 Положительное решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2006136862 с приоритетом от 17 10 2006 - Устройство для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах, МПК7 в 01 Н 5/00 // Раскита М А., Борисов С А.

6 Борисов С А, Раскита М А Математическая модель метода восстановления профиля скорости звука с помощью двух корреляционных приемников Материалы международной научно-технической конференции «Математические модели и алгоритмы для имитации физических процессов» Таганрог, ТГПИ 2006г Т1, с. 194-199.

7 Раскита М А Влияние параметров морской среды на характеристики параметрических антенн Материалы I ежегодной научной конференции сту-

дентов и аспирантов базовых кафедр ЮНЦ РАН Ростов-н/Д, 2005г С 262

8. Борисов С А., Раскита М.А Модель параметрической антенны для морской среды Сборник трудов XVI сессии Российского акустического общества ТII-М ГЕОС, 2005, с. 311-315.

9 Борисов С А, Борисов А С, Раскита М А Об уровнях реверберации при облучении рассеивателей параметрическим источником. Сб. докладов XI школы-семинара акад Бреховских «Акустика океана» совм с XVII сессией РАО, Москва, ГЕОС, 2006. С. 205-208

10 Борисов С А , Раскита М.А Параметрический источник звука и бис-татическая реверберация применительно к задаче дистанционного измерения ВРСЗ. Труды конференции «Нелинейная гидроакустика». Ростов-н/Д, Росиз-дат, 2006 С. 62-65

11. Раскита М А. Неконтактное измерение профиля скорости звука. Лабораторный эксперимент. Сборник трудов XVIII сессии Российского акустического общества ТП -М ГЕОС, 2006, с 16-18.

12 Борисов С А , Раскита МАО результатах восстановления профиля скорости звука Материалы VIII международной конференции «Актуальные проблемы электронного приборостроения» (АПЭП-2006), НГТУ, Новосибирск, 2006 Т4, с 45-48

13. Борисов С А, Раскита М А Восстановление профиля скорости звука в жидкой среде методом параллельных звуковых лучей. Сборник трудов XIX сессии Российского акустического общества ТII - М ГЕОС, 2007 С 398401

14. Раскита М А., Борисов А С , Борисов С А Устройство для неконтактного восстановления профилей скорости звука при дистанционном зондировании морской среды Методы и устройства передачи и обработки информации. Межвуз. сб науч тр - Вып. 9 / Под ред. В.В Ромашова, В В Бул-кина -М «Радиотехника», 2007 -284 с С 99-108.

15. Раскита М.А Бистатическое зондирование поверхностного слоя океана вертикально ориентированным параметрическим источником. Материалы международной молодежной научной конференции «Туполевские чтения», Казань, 2005. Т.4 , с. 51

16 Раскита МА Результаты измерения бистатического рассеяния на пузырьковом слое Сборник тезисов докладов VIII научной конференции «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления», Таганрог, 2006 С. 306-307.

В работах, выполненных в соавторстве, личный вклад автора состоит в следующем

- в [1, 3, 4, 6] выведены основные расчетные соотношения, проведено численное моделирование,

- в [7] произведено численное моделирование и анализ результатов,

- в [8, 9] разработана модель бистатической реверберации, обусловленной параметрическим источником,

- в [11, 12] осуществлены подготовка и проведение эксперимента по неконтактному восстановлению ПСЗ, анализ результатов,

- в [13, 18, 19] выведены основные расчетные соотношения, разработана структурная схема устройства для неконтактного восстановления ПСЗ в морской среде,

-в [14] осуществлены подготовка и проведение эксперимента

Издательство Технологического института Южного федерального университета в г Таганроге Таганрог, 28, ГСП 17А, Некрасовский, 44

Зак Тираж 100 экз

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ НЕКОНТАКТНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПРОФИЛЕЙ СКОРОСТИ ЗВУКА.

1.1. Формирование вертикальной структуры поля скорости звука в океане.

1.2. Аналитический обзор методов акустического неконтактного восстановления вертикальных профилей скорости звука.

1.3.Анализ работ, посвященных рассеянию акустических волн на неоднородностях морской среды при акустическом вертикальном моно- и бистатическом зондировании.

1.4.Особенности зондирования морской среды гидроакустическими параметрическими излучателями.

1.5.Выводы по первой главе и задачи на диссертационную работу.

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА И МЕТОДИКИ АКУСТИЧЕСКОГО НЕКОНТАКТНОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЕЙ СКОРОСТИ ЗВУКА.

2.1.Разработка метода «параллельных звуковых лучей» для неконтактного определения скорости звука.

2.2.Разработка методики и численное моделирование неконтактного восстановления профилей скорости звука.

2.3.Оценка точности и устойчивости восстановления профилей скорости звука при помощи разработанного метода «параллельных звуковых лучей».

Вертикальный профиль скорости звука (ПСЗ) является одним из основных гидрофизических параметров морской среды и играет определяющую роль в распространении звука в океане. Поэтому его необходимо знать при решении многих задач гидроакустики и океанологии: прогнозирование ожидаемой дальности действия корабельных гидроакустических средств; проведение подводных технических работ; точное определение глубин и составление карт рельефа морского дна и т.д. Все это свидетельствует о необходимости учета информации о ПСЗ при эксплуатации гидроакустических средств и важности развития этого направления в морском приборостроении.

В настоящее время разработаны и используются прямые методы измерения скорости звука в морской среде, обладающие высокими точностными характеристиками, но имеющими, однако, и серьезные недостатки. К ним относятся низкая производительность работ, высока дискретность точек промеров и значительные погрешности метода из-за горизонтальных смещений зонда при дрейфе судна и подводных течениях.

Неконтактные (дистанционные) методы основываются на импульсной акустической локации неоднородностей океана. По характеристикам рассеянного или прошедшего звукового сигнала изучаются физические свойства рассеивателей акустической энергии, оценивается их «геометрия», местоположение и т.п. Однако до настоящего времени отсутствовали методы дистанционного зондирования неоднородностей поля скорости звука в морской среде, которые могли бы быть воплощены в устройства восстановления «ПСЗ. Вместе с тем, предпосылки для развития таких методов имеются. Работы многих авторов по исследованию гидрофизических полей океана показали, что океаническая среда является рассеивающей в любой точке своего объема. Поэтому, сопоставляя пространственные координаты рассеивающего объема и времени прихода рассеянных сигналов, можно производить оценку вертикального профиля скорости звука.

Поскольку на точность восстановления ПСЗ будет влиять величина «озвученного» объема, то значительный интерес представляет применение гидроакустических параметрических антенн в качестве излучателей звука, обладающих такими уникальными характеристиками, как высокая направленность и постоянство характеристики направленности в широком < диапазоне частот и «гладкость» диаграммы направленности в области боковых лепестков.

Учитывая актуальность проблемы, автором диссертации была поставлена цель разработать метод неконтактного восстановления профилей скорости звука, основанный на измерении времени прихода рассеянных сигналов.

Достижение цели обеспечивается путем проведения теоретических и экспериментальных разработок и исследований методов восстановления, профилей скорости звука и нелинейного взаимодействия звуковых волн в рассеивающей морской среде с учетом вертикальной стратификации ее физических свойств. Для достижения указанной цели в работе были» поставлены следующие задачи:

- разработать метод и методику неконтактного восстановления профилей скорости звука;

- теоретически и экспериментально исследовать разработанный метод неконтактного восстановления профилей скорости звука;

- разработать модель реверберации' морской среды, обусловленной параметрическим источником;

- разработать модель бистатического рассеяния при- зондировании неоднородной среды параметрическим источником;

- разработать модель параметрической антенны с изменяющимися характеристиками морской среды;

- экспериментально исследовать полевые характеристики некоторых рассеивателей при бистатическом зондировании.

На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработан метод «параллельных звуковых лучей» для неконтактного восстановления профилей скорости звука; разработаны модели реверберации морской среды, обусловленной параметрическим источником звуковых волн; разработана модель параметрической антенны в морской среде с изменяющимися характеристиками.

Научная и практическая значимость заключается в разработке нового неконтактного метода восстановления ПСЗ, основанного на измерении разности времен прихода акустических сигналов по «параллельным» звуковым лучам; получении результатов численного и лабораторного моделирования задачи восстановления ПСЗ; разработке обобщенной структуры устройства для неконтактного восстановления ПСЗ. Так же научная ценность заключается в разработке модели параметрической антенны с изменяющимися характеристиками морской среды; в разработке модели рассеяния узких звуковых пучков параметрических источников гидрофизическими неоднородностями морской среды и разработке модели бистатического зондирования неоднородной среды параметрическим источником.

На защиту выносятся следующие научные результаты и положения:

1. Метод и методика неконтактного восстановления профилей скорости звука, основанные на определении разности времен распространения акустических сигналов по «параллельным» акустическим лучам.

2. Результаты теоретических и экспериментальных исследований разработанного метода неконтактного восстановления ПСЗ.

3. Модель бистатической- реверберации* морской среды, обусловленной параметрическим источником звука.

Разработанные в диссертации модели, методы и полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований использовались в научно-исследовательской работе «Царапина». Научные и практические результаты, полученные в диссертации, внедрены на предприятиях и в организациях ОАО «Таганрогский завод «Прибой», ГНЦ ФГУГП «Южморгеология» и используются в учебном процессе подготовки студентов в Технологическом институте Южного федерального университета в г. Таганроге по специальностям «Морская акустика и гидрофизика» и «Акустические приборы и системы».

По результатам исследований, проведенных в рамках темы диссертационной работы, опубликовано 14 научных работ: 12 статей (из них З'в изданиях, рекомендуемых ВАК) и 2 тезиса докладов, получены патент РФ и положительное решение о выдаче патента РФ.

Автор награжден дипломом XVIII сессии Российского акустического общества (РАО); принимал участие в двух научно-исследовательских работах по разработке систем гидроакустической локации и по изучению распространения звука в мелком море. В одной из этих работ задачей автора было измерение профилей скорости звука в море.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложений. Содержание диссертации изложено на 173-х страницах и включает 137 рисунков и 130 наименований отечественной и зарубежной литературы.

Основные результаты, вошедшие в диссертацию, докладывались и обсуждались на конференциях:

- I научной конференции студентов и аспирантов Южного научного центра (ЮНЦ) РАН (Ростов-н/Д, 2005 г.),

- научно-технической конференции «Проблемы прикладной гидроакустики» (Таганрог, 2005 г.),

- всероссийской научной конференции «Экология 2006 - Море и человек» (Таганрог, 2006 г.),

- VIII всероссийской научной конференции «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (Таганрог, 2006 г.),

- 53-54 научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ТТИ ЮФУ (ТРТУ) (Таганрог, 2005-2007 гг.),

- международной научно-технической конференции «Математические модели и алгоритмы для имитации физических процессов» (Таганрог, 2006 г.),

- XI школе-семинаре акад. Бреховских — «Акустика океана» совместно с XVII сессией Российского акустического общества (РАО) (Москва, 2006 г.),

- XVIII сессии РАО (Москва, 2006-2007 гг.).

Все результаты, составляющие основное содержание диссертации, получены автором самостоятельно. Большинство опубликованных работ написано в соавторстве с научным руководителем д.т.н., проф. Борисовым С.А. Личный вклад автора в разных работах состоит в выводе основных расчетных соотношений и проведении теоретических и экспериментальных исследований и анализе полученных результатов.

В заключение автор выражает благодарность научному руководителю д.т.н., проф. Борисову С.А. за постоянное внимание к работе и неоценимые советы и наставления, а также сотрудникам кафедры электрогидроакустической и медицинской техники Технологического института Южного федерального университета в г. Таганроге за поддержку и помощь в проведении экспериментальных исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе получены следующие основные результаты:

1. Произведен анализ литературных источников по вопросам неконтактного восстановления профилей скорости звука в морской среде и дистанционного зондирования мелкомасштабных гидрофизических неоднородностей, подтвердивший предпосылки для разработки неконтактных методов восстановления ПСЗ.

2. Автором разработан метод «параллельных звуковых лучей» и методика неконтактного восстановления ПСЗ, основанная на разработанном методе.

3. Теоретически исследован разработанный метод «параллельных звуковых лучей» для восстановления ПСЗ. Показано, что он обладает преимуществами по сравнению с известными методами: разработанный метод является устойчивым к профилям скорости звука с нулевым или постоянным градиентом скорости звука, поскольку в разработанном методе не применяется линеаризация решения обратной задачи, что ведет к упрощению метода и повышению точности и устойчивости восстановления; при помощи разработанного метода возможно восстановление тонкоструктурных неоднородностей скорости звука; возможна минимизация погрешности измерения времени прихода рассеянных сигналов при его измерении одинаковыми приемниками и по одинаковым алгоритмам.

4. Автором произведена экспериментальная апробация разработанного метода «параллельных звуковых лучей» для неконтактного восстановления профилей скорости звука в водной среде. Восстановлены с точностью ±1 м/с моделируемые в гидроакустическом бассейне профили скорости звука: линейный профиль скорости звука с нулевым градиентом и профиль со скачком скорости звука.

5. Разработаны следующие модели параметрических излучателей при дистанционном вертикальном моно- и бистатическом зондировании: модель реверберации морской среды, обусловленной параметрическим источником звука; модель бистатического зондирования морской среды с применением параметрической излучающей антенны и модель параметрической антенны с переменными по трассе распространения свойствами морской среды. Полученные модели позволяют проводить теоретические исследования реверберации морской среды и применения параметрических излучателей звука для дистанционного зондирования морской среды и, в частности, для неконтактного восстановления профилей скорости звука.

6. Автором экспериментально исследованы бистатические силы цели пузырькового слоя для его разных ориентаций относительно направления озвучивания параметрическим источником. Показано, что сила цели пузырькового слоя зависит от его ориентации относительно направления озвучивания - максимальные значения рассеяния наблюдаются при зеркальных направлениях. Неравномерность силы рассеяния на пузырьковом слое достигает 10 дБ. Полученные значения бистатической силы цели пузырькового слоя (порядка -20дБ) свидетельствуют о возможности регистрации таких неоднородностей морской среды при помощи акустических параметрических зондирующих систем.

7. Автором разработана обобщенная структурная схема устройства для акустического неконтактного восстановления профилей скорости звука. Принцип работы устройства основан на разработанном методе «параллельных звуковых лучей». Это отличает разработанное устройство от известных аналогов.

1. Океанология. Физика океана, т.1. Гидрофизика океана. Под ред. A.C. Монина, М., Наука, 1978, 446 с.

2. Бабий В.И. Мелкомасштабная структура поля скорости звука в океане. — JL: Судостроение, 1983.- 200 с.

3. Клей К., Медвин Г. Акустическая океанография. Пер. с англ. М.: Мир, 1980, 580 с.

4. Степанов В. Н. Природа мирового океана. М.: Просвещение, 1982— 192 е., ил.

5. Развитие морских наук и технологий в Морском гидрофизическом институте за 75 лет / Под. общ. ред. В.Н. Еремеева Севастополь: МГИ HAH Украины, 2004.-704 е., 314 ил., 44 табл.

6. Гостев B.C., Швачко Р.Ф. Морские акустические технологии мониторинга тонкоструктурной стратификации водных масс (физические основы, натурный эксперимент). Труды пятой международной конференции

7. Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». СП-б,

8. Морфизприбор, 2000. С. 9-12.

9. Серавин Г.Н. Методы и средства измерения скорости звука в морской воде. В кн.: Акустика океана. Современное состояние. Под ред. JI.M. Бреховских, И.Б. Андреевой, М., 1982. С. 196-209.

10. Родионов A.A., Родионов В.А. Типизация вертикальной структуры гидрофизических полей океана. Труды третьей международной конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики», «Морфизприбор», СП-б, 2000, С. 176-177.

11. Филлипс О.М. Динамика верхнего слоя океана. Пер. с англ. под ред. A.C. Монина. М.: Мир, 1969, 268 с.

12. Муякшин С.И. Дистанционное измерение течений в океане акустическим доплеровским методом. Акустика океанской среды/ АН СССР;комиссия по проблемам мирового океана. Отв. ред. JI.M. Бреховских, И.Б. Андреева-М.: Наука, 1989.-222 с.

13. Державин A.M., Семенов А.Г. О флуктуациях звука, обусловленных внутренними волнами в мелком море. Акуст. журн., 2001, Т. 47, №2. С. 210219.

14. Лысанов Ю.П., Плоткин A.M., Шапиро Г.И. Влияние внутретермоклинных линз на акустические поля в океане. Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана, 1989. Т. 25. №12. С. 1272.

15. Андреева И.Б. Рассеяние звука в океанических звукорассеивающих слоях. В кн. Акустика океана. - М.: Наука, 1974. С.492-558.

16. Буланов В.А. Введение в акустическую спектроскопию микронеоднородных жидкостей. Дальнаука. 2001 — 280 с.

17. Colladon J.D., Sturm J.K.F. The Compression of Liquids (in French), Ann. Chim. Phys. Series 2, 36, Part IV Speed of Sound in Liquids, 236-292, 1974.

18. Серавин Г.Н. Методы и средства измерения скорости звука в морской воде. В кн. : Акустика океана. Современное состояние. Под ред. JI.M. Бреховских, И.Б. Андреевой, М., 1982. С. 196-209.

19. Серавин Г.Н. Измерение скорости звука в океане- Л.: Гидрометеоиздат, 1979 — 136 с.

20. Авт. свидетельство СССР № 2020429, 1994. Способ определения скорости звука в жидких средах. // Павликов А.П.

21. Авт. свидетельство РФ № 2105955, 1995. Волоконно-оптический измеритель вертикального распределения скорости звука в океане. // Власов Ю.Н., Маслов В.К., Сильвестров C.B., Толстоухов А.Д.

22. Авт. свидетельство РФ № 2193760, 1999. Способ определения скорости звука в жидких средах. // Тетерин Е.П., Тарасов И.Е., Потехин Д.С.

23. Авт. свидетельство РФ № 2208223, 2001. Измеритель скорости звука в жидких средах. // Полканов К.И., Романов В.Ю., Смелов Д.А.

24. Борисов С.А. Дистанционное зондирование океана. Гидроакустические параметрические и электретные антенны в решении задач дистанционного зондирования поля скорости звука океана. Ростов-на-Дону: Ростовское книжное издательство, 2001, 278 с.

25. Комляков В.А. Корабельные средства измерения скорости звука и моделирования акустических полей в океане. — СП-б.: Наука, 2003. 357 с.

26. Добринский В.И., Лаврентьев М.М. Способ определения профиля скорости звука по записи акустического поля в одной точке. Тез. докл. второй Дальневосточной акустической конференции «Человек и океан».— Владивосток, 1978, Т. 1. С. 12-14.

27. Воронович А.Г., Мальцев Н.Е. Об определении акустической неоднородности среды при помощи звуковых сигналов. Акуст. журн. 1979, Т. 25, №6. С. 860-867.

28. Филинов В.Н., Черный Г.П. К вопросу о возможности определения скорости звука гидролокационным способом. Акуст. журн. 1987, Т. 33, №4. С. 761-765.

29. Буренков C.B., Дудко Ю.В. Об одном способе восстановления профиля скорости звука при акустическом зондировании океана. Акуст. журн. 1991, Т. 37, №5. С. 886-891.

30. Блейстейн Н., Коэн Дж.К. Обратные методы (восстановление изображений и профилей скорости звука). В кн.: Акустика океана. Под ред. Дж. Де Санто (пер. с англ. под ред. Ю.А. Кравцова), М.: Мир, 1982, 320 с.

31. Gray S. Direct Inversion for Strongly Depth Dependent Velocity Profiles. Denver Res. Inst. Rpt. MS-R-7902, 1978.

32. Бухгейм A.JL, Зенкова Н.П. О дистанционном определении скорости звука. В кн.: Распространение акустических волн: Тез. докл. второй дальневосточной акустической конференции «Человек и океан». Владивосток: Дальневост. кн. изд-во, 1978, 4.1. С. 19-22.

33. Патент США № 3388572. Determination of ocean sound velocity profiles. //Assign to De Witz G.H.; Field 22.05.67; Publ. 11.06.68.

34. Авт. свидетельство СССР № 761845, 1980. Устройство для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах. // Серавин Г.Н.

35. Авт. свидетельство СССР № 1585691, 1990. Устройство для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах. // Наговицын В.А., Сысоев А.Г., Денисов А.Н., Фороща Е.С.

36. Авт. свидетельство РФ № 2066852, 1995. Способ определения распределения скорости звука в жидких средах вниз по глубине. // Павликов С.Н.

37. Авт. свидетельство СССР № 1675687, 1991. Устройство для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах. // Бравичев A.C.

38. Кузнецов В.П. Исследования нелинейных и параметрических процессов в акустике океана. — Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук. Таганрог, ТРТУ, 2005.

39. Авт. свидетельство СССР № 771474, 1980. Устройство для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах. // Нестеров B.C.

40. Авт. свидетельство СССР № 958868, 1982. Измеритель профиля скорости звука в жидкой среде. // Парамонов А.Н., Иванов А.Ф., Колтаков В.Н., Соловьева Р.Н.

41. Авт. свидетельство СССР № 1303845, 1985. Измеритель профиля скорости звука в жидкой среде. // Колтаков В.Н.

42. Авт. свидетельство СССР № 1460619, 1989. Способ измерения распределния скорости звука в жидкой среде. // Серавин Г.Н., Пономаренко А.П.

43. Микушин И.И., Серавин Г.Н., Тарасов С.П. Стационарная аппаратура для измерения скорости звука. Известия ТРТУ №5. Тематический выпуск «Экология 2004-Море и человек». Материалы третьей всероссийской НТК с международным участием. С. 15-18. Таганрог, 2004.

44. Акустика морских осадков. Под ред. JI. Хэмптона. Пер. с англ. A.B. Бунчука и Е.А. Копыла под ред. Ю.Ю. Житковского. М.: Мир, 1977, 534 с.

45. Черепанцев A.C. Устойчивое решение обратной задачи восстановления профиля скорости звука в море. Сборник трудов XVIII сессии Российского акустического общества. Т.П. М.: ГЕОС, 2006, с. 16-18.

46. Сухаревский Ю.М. Теория реверберации моря, обусловленной рассеянием звука. Доклады АН СССР, 1947. Т.55. №9. С.825-828.

47. Ольшевский В.В. Статистические свойства морской реверберации. -М.: Наука, 1966, 203 с.

48. Ольшевский В.В. Статистические спектры морской реверберации. Акуст. журн. 1964. Т. 10. №2. С.224-228.

49. Курьянов Б.Ф^ О когерентном и некогерентном рассеянии волн на совокупности точечных рассеивателей, случайно расположенных в пространстве. Акуст. журн. 1964. Т. 10. №4. С. 195-201.

50. Гельфгат В.И. Поле точечного источника в случайно неоднородной среде. Одномерная задача. Акуст. журн. 1972. Т.18. №1. С.31-41.

51. Гельфгат В.И. Отражение от препятствия в одномерной среде со случайными неоднородностями. Акуст. журн. 1979. Т.25. №5. С.686-692.

52. Дмитриев О.В., Колосов К.В., Сидоров A.B., Чигарьков Г.К. Математическая модель рассеянного поля объёмной реверберации. Сб. докл. НТК по проблемам гидроакустики. ЦАГИ, Москва, 2001. С. 73-76.

53. Кытманова Ю.В., Сергеев В.А. Быстрый алгоритм расчёта реверберационной помехи в мелком море для гидролокаторов ближнего действия. Сб. тр. VII международной конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». С-Пб., 2004. С. 438-442.

54. Бухалов Ю.Н., Семашкевич П.В. Метод расчёта частотных спектров реверберации для гидролокаторов, размещаемых на быстроходных носителях. Сб. тр. VII международной конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». С-Пб., 2004. С. 446-450.

55. Hall М. Volume Backscattering in the Tasman Sea, the Coral Sea and the Indian Ocean. JASA, 1973, vol.54, №2, p. 473-477.

56. Chapman R.P. et al. Deep Scattering Layers in the Atlantic and Pacific Oceans and Adjacent Seas. JASA, 1974, vol.56, №6, p. 1722-1734.

57. Kaye G.T., Anderson V.C. Scattering from oceanic microstructure: detection with a large aperture array. JASA, 1979, vol.66, №3, p. 842-849.

58. Коренев В.Г., Ломейко А.И., Любицкий A.A., Розенберг А.Д. Объёмное рассеяние звука на частоте 25 кГц при наличии слоя скачка температуры. Акуст. журн., 1979, Т. 25, №4. С. 556-565.

59. Саломатин A.C., Шевцов В.П., Юсупов В.И. Рассеяние звука на тонкой структуре гидрофизических полей в океане. Акуст. журн., 1985, Т. 31, №6. С. 768-774.

60. Гурбатов С.Н., Щемелев Е.Г. Обратное рассеяние акустических волн на анизотропных флуктуациях скорости распространения звука. Акуст. журн., 1982, Т. 28, №3. С. 347-352.

61. Березуцкий A.B., Кузнецов В.П. Экспериментальные исследования рассеяния акустических волн неоднородностями скорости распространения звука в океане. ЦНИИ «РУМБ», научно-технич. сб. «Судостроительная промышленность», серия «Акустика», 1986, №1. С. 41-44.

62. Кузнецов В.П. О рассеянии звука температурными неоднородностями в океане. Докл. АН СССР, 1986, т. 290, №5. С. 1081-1084.

63. Бреховских JI.M., Лысанов Ю.П. Теоретические основы акустики океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1982, 264 с.

64. Гаткин Н.Г. и др. Реверберация моря при разнесённых излучателе и приёмнике. Акуст. журн. 1969. Т.15. №3. С.351-353.

65. Алексеев Б.Н., Ахметов Р.Х. Об оценке отношений интенсивностей эхо-сигнала и поверхностной реверберации моря при разнесённых излучателе и приёмнике. Дальневосточный акустический сборник (межвузовский). Вып. 3. Владивосток, 1977.

66. Красненко Н.П. Акустическое зондирование атмосферы. Новосибирск, Наука, 1986, 166 с.

67. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах: М., Мир, 1981. Т1. 280 с.

68. Румынская И.А. Основы гидроакустики. Л.: Судостроение, 1979,213 с.

69. Pihl J., Dalberg Е. and others. Multistatic Sonar for Shallow Water Surveillance. FOA-R--00-01750-409-SE, December 2000.

70. Edwards J.R., Schmidt H., LePage K.D. Bistatic Synthetic Target Detection and Imaging With an AUV. In IEEE Journal of Oceanic Engineering, vol. 26, № 4, October 2001.

71. Аредов А.А., ГалыбинН.Н., ФурдуевА.В. Акустико-океанологический эксперимент по регистрации внутренних волн. Акуст. журн. 1993. Т.39. №4. С.584-591.

72. Андреева И.Б., Луповский В.Н. Бистатическая морская реверберация вблизи материкового склона. Акуст. журн. 1993. Т.39. №4. С.565-573.

73. Zornig J.G., McDonald J.F. Direct measurement of surface-scatter channel coherence by impulse probing. J. Acoust. Soc. Am., Vol 55, No 6, June 1974. P. 1205-1211.

74. Адреева И.Б., Чупров С.Д. Рассеяние звука взволнованной поверхностью океана. В кн. Акустика океана под ред. JI.M. Бреховских М., Наука, 1974.

75. Воловов В.И., Житковский Ю.Ю. Отражение и рассеяние звука дном океана. В кн. Акустика океана под ред. JI.M. Бреховских. М., Наука, 1974.

76. Williams К., Jackson D. Monostatic and Bistatic Bottom Scattering: Recent Experiments and Modeling. In IEEE and OES Oceans 94. Ocean Engineering For Today's Technology and tomorrows Preservation. Proceedings, Vol. 2.

77. Sullivan S.F Jr., Hursky P. Measurement of see bed topography and bistatic scattering coefficient with Steered Frequency Source arrays. In IEEE and OES Oceans 94. Ocean Engineering For Today's Technology and tomorrows Preservation. Proceedings, Vol. 3.

78. Черняк B.C. Многопозиционная радиолокация M.: Радио и связь, 1993.-416 е.: ил.

79. Аверьянов В.Я. Разнесённые радиолокационные станции и системы. Мн., Наука и техника, 1978, 184 с.

80. Урик Р.Дж. Основы гидроакустики. Л.: Судостроение, 1978. - 448с.

81. Новиков Б.К., Руденко О.В., Тимошенко В.И. Нелинейная гидроакустика. Л., Судостроение, 1981, 264 с.

82. Новиков Б.К., Тимошенко В.И. Параметрические антенны в гидролокации. JL, Судостроение, 1990, 256 с.

83. Заболотская Е.А. Взаимдействие суммарной и разностной компонент при вынужденном комбинационном рассеянии звука на пузырьках. Акуст. журн., 1985, Т. 31, №5. С. 601-605.

84. Есипов И.Б., Степанов Ю.С. Нелинейное взаимодействие звука в рассеивающей среде. Акуст. журн., 1988. Т. 34, №5. С. 845-851.

85. Воронин В.А., Житковский Ю.Ю., Кузнецов В.П., Тарасов С.П., Тимошенко В.И. Использование параметрического гидролокатора в океанологических исследованиях. Океанология, АН СССР, М., 1985, вып. 4, т. XXV, с. 692-696.

86. Воронин В.А., Тарасов С.П., Тимошенко В.И., Кузнецов В.П. Экспериментальные исследования параметрического, гидролокатора в океане. В кн. Прикладная акустика. Таганрог, ТРТИ, 1983, вып. 9, с. 77-83.

87. Воронин В.А. Параметрические акустические антенны для исследования неоднородностей мирового океана. Дисс. на соискание учёной степени док. техн. наук. Таганрог, ТРТУ, 1998.

88. Тарасов С.П. Нелинейное взаимодействие акустических волн в задачах гидролокации. Дисс. на соискание учёной степени док. техн. наук. Таганрог, ТРТУ, 1998.

89. Борисов С.А., Бондаренко В.М., Гаврилов E.H., Котляров В.В., Тарасов С.П. Применение параметрических антенн для измерения силы цели подводных объектов. В кн. Прикладная акустика. Таганрог, ТРТУ, 1985, вып. 11, с. 56-59.

90. Кириченко И. А. Исследование влияния гидрофизических неоднородностей на характеристики параметрических антенн. Дисс. на соискание учёной степени канд. техн. наук. Таганрог, ТРТУ, 1996.

91. Есипов И.Б., Зименков C.B., Калачёв А.И., Назаров В.Е. Зондирование океанического вихря направленным параметрическим излучением. Акуст. журн., 1993. Т. 39, №1. С. 179-176.

92. Заграй Н.П. Разработка моделей и методов нелинейной акустики слоисто-дискретных и неоднородных сред. Автореферат дисс. на соискание учёной степени док. техн. наук. Таганрог, ТРТУ, 1999.

93. Старченко И.Б. Исследование и внедрение гармоник исходных сигналов параметрических антенн при наличии границ и объектов в области нелинейного взаимодействия. Дисс. на соискание учёной степени канд. техн. наук. Таганрог, ТРТУ, 1996.

94. Бросалин A.B. Исследование и разработка параметрического профилографа для зондирования слоистой структуры. Дисс. на соискание учёной степени канд. техн. наук. Таганрог, ТРТУ, 1997.

95. Гостев B.C., Попов O.E., Швачко Р.Ф. Компьютерное моделирование звуковых полей в океане с тонкоструктурными неоднородностями. Акуст. журн., 2003. Т.49. №6. С. 778-784.

96. Борисов С.А., Раскита М.А. Численное восстановление профиля скорости звука методом лучевого параметра. Известия ТРТУ. Тематический выпуск «Экология 2006 — Море и человек». Таганрог, 2006. № 12 (67). С. 126129.

97. Воронин В.А., Тарасов С.П., Тимошенко В.И, Гидроакустические параметрические системы. Ростов-на-Дону: Росиздат, 2004. - 400 с.

98. Коновалова С.С. Исследование прараметрических гидроакустических антенн с учетом особенностей неоднородной звукорассеивающей морской среды. Дисс. на соискание учёной степени канд. техн. наук. Таганрог, ТРТУ, 2004.

99. Борисов С.А., Раскита М.А. Модель параметрической антенны для морской среды с изменяющимся параметром нелинейности. Известия ТРТУ. «Проблемы прикладной гидроакустики». Таганрог, 2005. № 2. С. 111-114.

100. Раскита М.А. Модель параметрической антенны для среды с изменяющимися параметром нелинейности и затуханием звука. Известия ТРТУ. «Проблемы прикладной гидроакустики». Таганрог, 2005. № 2. С. 118121.

101. Раскита М.А. Влияние параметров морской среды на характеристики параметрических антенн. Материалы I ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр ЮНЦ РАН. Ростов-н/Д, 2005г. С. 262.

102. Борисов С.А., Раскита М.А. Модель параметрической антенны для морской среды. Сборник трудов XVI сессии Российского акустического общества. Т.П. М.: ГЕОС, 2005, с. 311-315.

103. Борисов С.А. Об одной модели объёмной реверберации акустических импульсов параметрических источников. Сб. научн. трудов X сессии РАО, VIII школа-семинар акад. JI.M. Бреховских "Акустика океана", Москва, 2000, с. 132-135.

104. Борисов С. А., Борисов A.C., Раскита М.А. Об уровнях реверберации при облучении рассеивателей параметрическим источником. Сб. докладов XI школы-семинара акад. Бреховских «Акустика океана» совм. с XVII сессией РАО, Москва, ГЕОС, 2006. С. 205-208

105. Справочник по специальным функциям. Под ред. М. Абрамовича и И. Стиган, М., Наука, 1979, с. 830.

106. Борисов С.А., Раскита М.А. Параметрический источник звука и бистатическая реверберация применительно к задаче дистанционного измерения ВРСЗ. Труды конференции «Нелинейная гидроакустика». Ростов-н/Д, Росиздат, 2006. С. 62-65.

107. Раскита М.А. Бистатическое зондирование поверхностного слоя океана вертикально ориентированным параметрическим источником. Материалы международной молодёжной научной конференции «Туполевские чтения», Казань, 2005. Т.4., с. 51.

108. Раскита М.А. Неконтактное измерение профиля скорости звука. Лабораторный эксперимент. Сборник трудов XVIII сессии Российского акустического общества. Т. II. -М.: ГЕОС, 2006, с. 16-18.

109. Куценко А.Н. Исследование акустического поля параметрического излучателя при наличии в области взаимодействия импедансных границ раздела. Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. ТРТУ, Таганрог, 2004.

110. Борисов С.А., Раскита М.А. О результатах восстановления профиля скорости звука. Материалы VIII международной конференции

111. Актуальные проблемы электронного приборостроения» (АПЭП-2006), НГТУ, Новосибирск, 2006. Т4, с. 45-48.

112. Борисов С.А., Раскита М.А. Восстановление профиля скорости звука в жидкой среде методом параллельных звуковых лучей. Сборник трудов XIX сессии Российского акустического общества. T.II. М.: ГЕОС, 2007. С. 398-401.

113. Блинов Л.П., Колесников А.Е., Лангас Л.Б. Акустические измерения. М.: Изд-во стандартов, 1971. — 269 с.

114. Бобер Р.Дж. Гидроакустические измерения. М.: Мир, 1974. 362 с.

115. Таранов Ю.С., Тюрин A.M., Сташкевич А.П. Гидроакустические измерения в океанологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 328 с.

116. Колесников А.Е. Акустические измерения. Л.: Судостроение, 1993. -256 с.

117. Раскита М.А. Метод параллельных звуковых лучей для неконтактного восстановления профиля скорости звука в море. Журн. «Известия ТТИ ЮФУ Технические науки», Таганрог, 2007.

118. Дьяконов В.П., Абраменкова И.В. MathCAD 7.0 в математике, физике и в Internet. М.: «Нолидж», 1998. 352 с.

119. Раскита М.А. Результаты измерения бистатического рассеяния на пузырьковом слое. Сборник тезисов докладов VIII научной конференции «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления», Таганрог, 2006. С. 306-307.

120. Батрин А.К. Нелинейное взаимодействие акустических волн с кратными частотами. Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. ТРТУ, Таганрог, 2005.

121. Патент РФ №2319116, 2008 г. Устройство для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах // Борисов С.А., Раскита М.А. МПК7 в 01 Н 5/00.

122. Раскита М.А., Борисов С. А. Устройство для измерения вертикального распределения скорости звука в жидких средах: Решение о выдаче патента на изобретение по заявке № 2006136862 с приоритетом от 17.10.2006, МПК7 О 01 Н 5/00.

123. Борисов А.С., Борисов С.А. К вопросу об искажениях спектров акустических сигналов в морских осадках. Известия ТРТУ, №1, Таганрог, 2000.