АльфаОмега

база знаний!

Приветствую Вас, Гость | RSS
...
Форма входа
Логин:
Пароль:


Математика [3]Химия [1]
Информатика [1]Менеджмент [1]
Программирование [2]Педагогика [13]
Физика [6]Бренды [4]

Анализ спекл-структур в задачах дистанционного контроля строительных конструкций



Анализ спекл-структур в задачах дистанционного контроля строительных конструкций

 

Проблема разработки и реализации методов дистанционного контроля строительных конструкций неоднократно поднималась в различных исследованиях. На текущий момент сложность реализации некоторых решений на доступной элементной базе и узкие рамки применимости являются основными факторами, препятствующими широкому применению на практике. В данной работе рассматривается пути решения некоторых проблем, возникающих при создании системы дистанционного контроля и измерения собственных колебаний строительных конструкций, основанной на исследовании спекл-структуры. В основе предлагаемой системы лежит следующий принцип: на объекте жестко прикреплен оптический ретрорефлектор, совершающий колебания вместе с исследуемой конструкцией. Измеряющая система состоит из источника когерентного излучения и приемника отраженного излучения на базе камеры с CCD (ПЗС) структурой и вычислительного комплекса по обработке, который обеспечивает управление, как источником, так и приемником, и определяет периодичность фиксирования изображения. Носителем измерительной информации в данном случае выступают спекл-модулированные волны. Применение подобного решения в реальной системе для произвольных исследуемых конструкций и различных неблагоприятных внешних факторов ставит целый ряд инженерных и научных задач. К последним с полной уверенностью можно отнести появление спекл-шума, вызванное неоднородностью оптической плотности среды распространения, в том числе и наличием пыли в атмосфере и т.п. Рассмотрим систему и последовательно будем учитывать внешние неблагоприятные факторы. Тогда в плоскости наблюдения формируется субъективная спекл-картина, вызванная только интерференцией волн от отдельных неоднородностей ретрорефлектора, установленного на строительной конструкции. В данном случае мы имеем возможность определить диаметр освещенной области, который равен диаметру рефлектора в случае, когда действительная освещенная область больше его линейных размеров. Таким образом, наличие авторефлектора с заведомо известными характеристиками позволяет определить ограничения по применимости. Иными словами, мы имеем возможность работать с дистанцией ограниченной только условием. Так, к примеру, при использовании полупроводникового лазера с длиной волны при наблюдении объекта с расстояния 100 м и диаметром ретролефректора 1 см система будет фиксировать спекл-картину. Введем в рассматриваемую систему внешнюю негативную составляющую, заключающуюся в наличии неоднородностей в среде распространения. Мы получили дополнительный источник формирования спекл-шума в зоне приемника. При этом известно среднее время мерцания единичного спекла. Теперь субъективная спекл – картина складывается из интерференции двух независимых реализаций спекл-поля. Динамика среды распространения в дальней зоне вызовет так называемый эффект кипения спекл-картины. Изменения спекл-картины в данном случае позволяет оценить скорость движения неоднородностей среды согласно выражению. При внесении в рассматриваемую систему информации о собственных колебаниях строительной конструкции мы получим модель, достаточно точно отражающую природу формирования спекл – картины, которая строится на основе двух различных реализаций спекл-поля. Первая - порождается колебаниями ретролефректора, на поверхности контролируемого объекта, и несет полезную информацию. Вторая – возникает по причине неоднородности среды распространения и является шумом. Будем считать частоты мерцания спеклов, порожденные атмосферой и колебаниями наблюдаемого объекта соответственно. Значение в ходе измерения существенно меняться не может. А значение, в свою очередь, меняет свое значение с определенной периодичностью, обусловленной изменениями в пространственном положении наблюдаемого объекта и характером его движения. Предлагаемый подход основан на цифровой обработке сигналов. Камера комплекса дистанционного контроля производит серию фотосъемок субъективной спекл-структуры с частотой заведомо меньшей, нежели частота атмосферных флуктуаций. Симуляция спекл-структур разной природы и моделирование взаимного наложения Специальное программное обеспечение производит анализ полученных изображений, который заключается в выделении одиночных спеклов и фиксирования времени "жизни” каждого. Проведя статистическую обработку последовательных изображений, имеется возможность определить время мерцания каждого спекла в отдельности, и тем самым выявить преобладающие частоты на конкретных изображениях спекл-структур. Для исследования динамики появления спекл-структур в рамках работы была создана численная модель, имитирующая структуру субъективного поля, меняющуюся во времени с определенной частотой. Для численного подтверждения озвученных выше использовались две спекл-структуры с разными частотами мерцания. После наложения структур с разными частотами получаем окончательное изображение, которое считаем симулятивно-подобным существующим в реальных системах. Таким образом, при достаточном значении величины имеется возможность, используя современную вычислительную технику, отслеживать динамику изменения скорости мерцания спеклов и учесть искажения вносимые неоднородностями среды распространения. В ряде случаев, когда рассматривается так называемые развитые спекл-поля, возникает проблема, связанная с невозможностью выявления времени существования одиночных спеклов, что связано в первую очередь с разрешающей способностью камеры приемного устройства и высокой частотой мерцания. В подобных случаях предлагается исследовать не полный период мерцания спекла, а наблюдение за отдельной прямоугольной областью картины и фиксация изменения интенсивности в последне. Полученная зависимость интенсивности области от времени позволяет определить время мерцания.




Похожие материалы
Специфика естественнонаучного знания
Развитие естествознания
Научные революции
Натурфилософия и физика
Основные физические понятия

Категория: Физика | Добавил: mangust13 | Теги: Строительные конструкции, задача дистанционного контроля, Спекл-структура
Просмотров:879 | Загрузок: 0 | Рейтинг: 0.0/0
  
Всего комментариев: 0
 
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Меню сайта
Шпаргалки

>Шпаргалки

ПОДЕЛИТЬСЯ