Підвищення ефективності визначення параметрів іоносфери при дистанційному моніторингу методом некогерентного розсіяння

Адаптація процедур розв’язків зворотної задачі до особливостей некогерентного розсіяння в іоносферній плазмі за умов одно-, двох- і трьохкомпонентного іонного складу. Модернізація структури інформаційно-обчислювальної системи на базі радара розсіяння.

Рубрика Физика и энергетика
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 28.08.2014
Размер файла 147,9 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Виходячи з цього, наближеним розв'язанням зворотної задачі будемо вважати параметри точки М, що реалізують мінімум загального функціоналу , де А() - пряма задача, а - цільовий функціонал (3). Додаток являє собою стабілізуючий функціонал або регуляризуючий оператор, а - параметр значимості регуляризації, що характеризує вплив обмежень на розподіл параметрів, і який погоджено з похибкою, що знаходиться по нев'язці.

Стосовно до методу НР такі регуляризуючі оператори, що використовують додаткову апріорну інформацію, були розроблені. Так, допоміжні дані про характер висотного розподілу параметрів іоносфери можна одержати із їх модельних уявлень (у тому числі, і як деяка лінійно-кусочна апроксимація), із практики іоносферних спостережень або із аналізу цих параметрів на суміжних висотних ділянках. Наприклад, оператор {T} = (Te, Tі), що враховує монотонність висотного розподілу температур електронів Te та іонів Tі і корегує апріорний напрямок вектора у n-мірному просторі, має вигляд:

(4)

У якості регуляризуючого оператора, що дозволяє запобігти появі неприпустимо великих градієнтів висотного розподілу компонент іонного складу, наприклад, іонів гелію He+(h), можна використовувати функціонал виду , де u''(h) - друга похідна від функції, що описує графічний вид висотного розподілу цих іонів. Цю функцію можна одержати із підтверджених практикою моделей іоносферної плазми.

Додатково внесено зміни і в процедуру підготовки масивів первісних даних до розв'язання зворотної задачі. Замість відновлення спотворених шумами експериментальних кореляційних функцій rС(i, hr; ) до виду запропоновано проводити зворотні перетворення за допомогою математичних операцій над їх теоретичними аналогами . Такий підхід [18] дозволяє уникнути збільшення дисперсії похибок експериментальних ординат АКФ із-за виключення нелінійних операцій. Крім того, підвищується точність розв'язків функціоналу, тому що додатково використовується інформація про статистичний розкид ординат із їх густини розподілу, яка розраховується для рівня задаваємої довірчої ймовірності (р = 0.68 ... 0.95).

В результаті використання приведених вище умов було модифіковано процедуру оцінки висотного розподілу параметрів іоносферної плазми і тепер є можливість реалізувати алгоритм розв'язання зворотної задачі за критерієм максимально можливої точності обчислень. При цьому використовується різницевий функціонал такого вигляду:

, (5)

де - додаткові складові функції нев'язки від використання операторів регуляризації, що характеризують середовище, а Д(i) - розрахункова виморочна дисперсія із густини розподілу (2), що характеризує АКФ і відображує процес збільшення дисперсії з ростом номера ординати АКФ і зменшенням відношення сигнал/шум.

Суттєвий ефект дає запропонований у дисертації і додатковий статистичний аналіз поверхні функції нев'язки, який виявляє групу нерельєфно визначених локальних мінімумів . Використовуючи процедуру знаходження центру їх розсіяння як деяке середнє по кожному параметру P, є можливість уточнити положення справжнього мінімуму [19 - 21].

Таким чином, вперше при НР реалізовано комплекс алгоритмів обробки, адаптованих до особливостей розсіяння (характеру висотного розподілу сигналу НР) і до особливостей поведінки параметрів плазми (їх “інерційності”), в яких, до того ж, використовується інформація і про стохастичну природу відліків сигналу НР.

IV. Проведено оцінку ефективності процедур розрахунку іоносферних параметрів при розв'язанні зворотної задачі з метою визначення довірчих інтервалів Д() при заданій довірчій вірогідності р результатів обчислень. Досліджувався вплив на потенційну точність обчислень ступеня методичних спотворень АКФ сигналу НР, кількості k її ординат, кроку затримки та ін. [22, 23].

Оптимізація кількості ординат АКФ пов'язана з мінімізацією витрат як машинного часу, так і об'єму записів у базу даних. Занадто мале число ординат, як і неоптимальне їх розташування, неминуче призводять до втрати інформації, знижують точність і вірогідність статистичних розрахунків, підвищує ймовірність некоректного розв'язання зворотної задачі. Для оцінки цих факторів була розроблена модель для статистичних випробувань, яка дозволяє проводити ряд чисельних експериментів. Модель складається із блоку формування (імітація поведінки іоносфери) висотного розподілу j параметрів іоносфери [вектор (Pj)], блоку розрахунку (пряма задача) АКФ rмод, блоку спотворень (імітація впливу апаратури прийому й обробки) АКФ за допомогою датчика випадкових чисел, блоку оцінки (зворотна задача) параметрів (вектора о) по мінімуму функціоналу (5). В неї також входить блок обчислення ступеня збігу заданих і знайдених параметрів та обчислення довірчих інтервалів Д() = , де - вибіркове середнє значення оцінки j-го параметру вектора о; ; б - масштабний множник довірчого інтервалу; n - число випробувань, обумовлене точністю обчислень.

Дослідження показали, що мінімальна кількість ординат і крок за затримкою, що зумовлюють достатнє інформаційне навантаження, визначаються ступенем спотворення кривої АКФ (рис. 9) та інтервалом кореляції [0 ... ф2].. Як показує практика вимірювань, при роботі у реальному часі можна обмежити число ординат АКФ значеннями k = 15 ... 20, при цьому довірчий інтервал Д при розрахунках температур для довірчої ймовірності р = 0.68 не перевищить допустимої межі (<10%). Також виявлено, що розташування ординат АКФ варто вибирати з рівномірним кроком і таким чином, щоб охопити найбільш інформаційні ділянки досліджуваної кривої (від її початку і до другого нуля функції).

У табл.1 приведено співставлення результатів такого чисельного моделювання впливу адитивного шуму системи на потенційну точність оцінки модельних (центральні точки на рис. 9) параметрів іоносферного середовища для випадку найбільш типового сеансу накопичення. Оцінка довірчих інтервалів проводилася при залученні функціоналу (5) і з урахуванням наявності суміші іонів водню, гелію і кисню в іоносфері з використанням і без процедури регуляризації (внутрішні і зовнішні лінії графіка) і статистичного аналізу розв'язків у зворотній задачі розсіяння. Показані результати для найбільш типових значень відношень сигнал/шум q демонструють можливість одержання надійної оцінки іоносферних параметрів за допомогою розроблених методик аж до q = 0.01. Подальше зменшення цього значення (що характерно для іоносфери вище 1500 км) викликає різкий ріст дисперсії оцінок, що в більшості випадків не може задовольнити дослідників при проведенні ними аналізу процесів в іоносферній плазмі і потребує подальшої модернізації методик ідентифікації параметрів.

Таблиця 1

Співставлення довірчих інтервалів оцінок іоносферних параметрів у методі НР, одержаних при введенні модернізованих методик розрахунку

Відношення

сигнал/шум

ДТi, %

ДТе, %

ДH+, %

ДHе+, %

Старі

Нові

Старі

Нові

Старі

Нові

Старі

Нові

10

0

0

0

0

0

0

0

0

5

0.3

0.1

0.4

0.2

0.5

0.2

0.3

0.1

1

0.9

0.3

1.2

0.6

1.4

0.5

0.5

0.2

0.5

2.5

0.8

4.7

1.6

4.8

1.2

3.3

0.6

0.1

6

1

18

2.5

12

1.8

13

1.1

0.05

27

4

28

6

37

5

34

4

0.01

52

8

55

10

61

8

58

9

0.005

>100

30

>100

45

>100

28

>100

32

0.001

>100

60

>100

85

>100

55

>100

63

Таким чином, за рахунок комбінування варіантів обробки та при використанні регуляризації забезпечується стійкість розв'язків і збіжність оцінок параметрів (електронної концентрації, електронної та іонної температур, іонних складових) при їх ідентифікації одночасно в висотному інтервалі 100 - 1500 км. В результаті цього стала максимально наближеною до однозначного розв'язання зворотна задача, а результуюча похибка в режимі детальної оцінки параметрів іоносферної плазми, яка залежить від величини q і тривалості сеансу спостережень, при Tс = 15 хв. зазвичай знаходиться в межах до 10 %.

Результати моделювання дозволили з'ясувати також і вплив технічних та методичних факторів на точність і надійність оцінки іоносферних даних. Значення довірчого інтервалу Д для заданої довірчої ймовірності p можна використовувати при виборі оптимального сполучення точності обробки, тривалості обчислень і апаратурних ресурсів. Одержані в результаті моделювання відомості є базовими при виборі алгоритмів обробки, при визначенні складу технічних пристроїв і розподілі точностей між обчислювальними засобами.

У четвертому розділі “Структура технічних засобів для ефективної оцінки параметрів іоносфери Землі при дистанційному моніторингу методом НР” проведено розробку і комплексування технічних засобів для забезпечення функціонування радара НР як активного елемента глобальної системи дистанційного зондування іоносфери в процесі одержання, аналізу і обміну експериментальними даними в режимі реального часу.

Показано, що необхідна така організація роботи радара, коли формування зондувальних сигналів, обробка сигналу розсіяння, управління радіотехнічною системою, оперативний розрахунок параметрів і обмін інформацією здійснюються в рамках єдиної апаратурної структури. Така побудова радіотехнічної системи [3] на базі імпульсного радару НР має на увазі функціонування основних його блоків (передавача, приймача, антени з комутатором прийом-передача, блока гетеродинів). Крім того, в неї додатково вводяться: елементи для реалізації амплітудної, фазової, частотної і поляризаційної маніпуляцій на передавальній стороні, маніпулятори знаку на прийомній стороні, пристрої кореляційної обробки сигналів, елементи синхронізації та управління.

З метою подальшого розвитку систем обробки іоносферних сигналів модернізовано спеціалізований пристрій [24, 25], структура якого потребує лише програмної перебудови для реалізації обчислень спектру, кореляційної функції, обробки ФМ сигналів в режимі імітації роботи оптимального фільтра чи кореляційної обробки складених сигналів. У цю структуру входять ряд ідентичних каналів для виконання операцій типу “множення” та “складання”. Кожний канал має АЦП, ОЗП, елементи “±1”, що дозволяють управляти знаком результату, і суматори для статистичного накопичення.

Розроблено технічні пропозиції щодо комплексування радіотехнічної апаратури радара сумісно із багаторівневою комп'ютерною мережею у єдиний автоматизований дослідницький комплекс [1] для оперативної обробки даних та управління процесом вимірювань. Визначено склад інформаційно-обчислювальних засобів на базі ПК та їх взаємодію при організації конвеєрної обробки.

У разі проведення багатодобових вимірювань потрібен обмін гігабайтними об'ємами інформації між підсистемами радара. У випадку їх територіальної роз'єднаності запропоновано структуру автономного радіоканалу передачі даних [26] із підвищеною завадостійкістю.

Одночасно з процесом вимірювань запропоновано контроль правильності функціонування автоматизованої системи, а саме [1, 7, 27]:

- контроль перехідних процесів у антенно-фідерній системі радара;

- врахування і аналіз рівня адитивного шуму у каналах обробки для вибору оптимального процесу усунення завад;

- перевірка якості кореляційної обробки, тестування інформаційних каналів і візуалізація результатів проходження даних у контрольних точках;

- поточний контроль і діагностика стану апаратури із використанням імітатора сигналу НР та ін.

З метою подальшого розвитку процедур та структури інформаційної підсистеми вперше запропоновано [28, 29] реалізувати функціонування зворотної задачі, використовуючи елементи, що імітують принцип дії штучних нейронних мереж. Так як нейронні мережі забезпечують виконання швидкодіючих процедур паралельного множення матриць, ця цінна властивість дозволяє синтезувати оптимальний склад технічних засобів для значного (на порядок) підвищення загальної швидкодії алгоритмів у процедурах оцінки параметрів при обробці щільних потоків інформації.

Для цього випадку на основі радіально-базисної композиції розроблено модель такої ідентифікуючої нейронної мережі . На базі функціоналу (5) вона реалізує алгоритм розрахунку параметрів при багатокомпонентному іонному складі плазми і дозволяє проводити адаптивне підстроювання своїх зв'язків при зміні параметрів сигналів і характеристик технічних систем.

В цілому, загальна архітектура [1, 30] автоматизованої системи на базі радара НР повинна мати такі структурні ланки

- радіолокаційну підсистему для одержання вихідної інформації про кореляційні і спектральні характеристики сигналу розсіяння, яка здійснює випромінювання і прийом, аналіз сигналу НР і первинну обробку інформаційних масивів;

- інформаційну підсистему для оцінки по статистичним характеристикам сигналу розсіяння параметрів іоносферної плазми за допомогою обчислювальних засобів, для вибору режимів адаптивної обробки сигналу НР і оптимальної кількості оцінюваних параметрів у залежності від зміни умов експерименту;

- підсистему геофізичного аналізу для управління базою даних і обміну результатами досліджень. Вона призначена для оптимізації режимів і пристроїв зондування, перспективного синтезу пристроїв обробки сигналів і алгоритмів оцінки параметрів іоносферної плазми, для аналізу геофізичної інформації, розробки адекватних моделей іоносфери, синтезу стратегічних узагальнюючих рекомендацій і т. п.

Для адаптивного контролю і корегування процесу обробки даних призначено зворотні зв'язки. Використовуючи додатково введені технічні елементи (імітатори) і спеціальні програмні засоби, вони реалізують тестування і внесення поправок у режими зондування з огляду на добові, сезонні умови та аномальні процеси в іоносфері.

П'ятий розділ “Організація локальної бази даних і її підключення до міжнародної бази радарів НР. Розробка і впровадження програмного забезпечення” присвячено аналізу інформаційних потоків у методі НР, формуванню задач інформаційної системи на базі даних некогерентного розсіяння, розробці і впровадженню локальної бази експериментальних даних радара НР ІІОН, а також розробці програмного забезпечення щодо супроводу радіофізичних експериментів.

I. У відповідності зі специфікою некогерентного розсіяння і інтенсивністю (рис. 12) інформаційних потоків, які породжують необхідність оперувати у реальному часі гігабайтними обсягами, і з врахуванням особливостей структури міжнародної бази даних радарів НР сформульовані вимоги до локальної бази даних [4, 31]. Визначено функції цієї бази в цілому. Основними серед них є наступні:

- поповнення бази допоміжною інформацією інших джерел (фіксація відомостей, що надходять з допоміжних радіотехнічних систем);

- представлення результатів інформаційних перетворень у формі, зручної для подальшого аналізу, мінімізація обсягу даних і часу обміну по каналах передачі;

- формування управлінської інформації для забезпечення надійності іоносферних вимірювань і підтримки якості шляхом адаптивного керування і контролю процесу інформаційних перетворень;

- забезпечення збереження всієї геофізичної інформації, одержаної в результаті проведення експериментів.

Розроблено структуру локальної бази даних, що взята за основу при її впровадженні на радарі Інституту іоносфери. Вона є центральною ланкою інформаційної підсистеми і містить відомості про радіоапаратуру на всі періоди вимірювань і умови їх проведення, про висотно-часові залежності АКФ і спектрів сигналу НР, про висотно-часові варіації параметрів іоносфери над Україною за 1990 - 2005 рр. і результати їх аналізу.

Реалізовано програмний інтерфейс і оговорено формати експериментальних даних [32, 33, 35], призначених для загальнодоступного користування у світовій мережі радарів НР. Оговорено процедури для їх оперативної передачі [1, 34] по Інтернет у базу даних радарів НР MADRІGAL (Масачусетський інститут технології, Бостон, США) і у центр даних CEDAR (Національний центр атмосферних досліджень, Боулдер, США).

Після включення радару ІІОН до складу світової мережі радарів НР у міжнародному каталозі станцій йому було присуджено особисті коди, що ідентифікують технічний склад і призначення цієї радарної установки, алгоритми її функціонування та процедури обробки при різних режимах випромінювання (включаючи прості і складені сигнали).

II. Для обробки результатів іоносферних вимірювань створено і впроваджено програмне забезпечення по підтримці взаємодії ряду функціонально нестандартних задач у методі НР, на базі якого створено сучасну діалогову інформаційно-довідкову систему [1, 35]. До неї увійшли розроблені автором (табл.2) спеціалізовані пакети для роботи у реальному часі, задачею яких є:

- організація управління радіотехнічною апаратурою;

- конвеєрна обробка результатів вимірювань із функціонуванням процедур збору, аналізу та сортування інформації;

ідентифікація стану іоносферної плазми за АКФ сигналу НР;

- управління базою даних, візуалізація, обмін і порівняння результатів радіофізичних досліджень з результатами, отриманими у північно-американському регіоні тощо.

Також реалізовано програмне забезпечення процедур надійного аналізу і статистичної оцінки нестаціонарних іоносферних процесів, аналізу сезонно-добових варіацій їх параметрів, аналізу розвитку збурень у залежності від рівня геомагнітної активності. Воно дозволяє узагальнювати всі результати для одержання більш повних відомостей про стан навколоземного космічного простору в українському регіоні.

Таблиця 2

Загальна структура розробленого програмного забезпечення

автоматизованої системи на базі радара НР

Інституту іоносфери НАН і МОН України

ЗАПУСК

І СУПРОВІД

РАДІОЛОКАЦІЙНОЇ

ПІДСИСТЕМИ

ІНТЕРАКТИВНА

ОБРОБКА

У ІНФОРМАЦІЙНІЙ

ПІДСИСТЕМІ

ПІДГОТОВКА

ДО ГЕОФІЗИЧНОГО

АНАЛІЗУ

Синтез матриць зондувальних сигналів

Керування

апаратурою

Одержання

АКФ

і усунення завад

Параметрична ідентифікація АКФ

сигналу НР

Управління

базою даних

радару НР

Представлення і обмін результатами

Побудова моделі сигналу розсіяння

Вибір

параметрів

режимів

Прийом та цифрове перетворювання сигналу

Формування бібліотеки теоретичних

АКФ

Формування

бази даних

радара НР

Одержання

добових та

сезонних

залежностей

Пошук

елементів

матриць

кодованих

сигналів

Програмування вводу

пристроїв

у синхронізм

Обчислення

АКФ і спектральних характеристик сигналу

Детальний

розрахунок

по АКФ параметрів

іоносфери

Поповнення

і збереження нових експериментальних даних

Порівняння

результатів

із теоретичними розрахунками

Синтез

складених кодованих

сигналів

Контроль

параметрів

пристроїв

і відображення стану

системи

Статистичний аналіз АКФ сигналу НР на фоні завад

та їх виділення

Оперативна

візуалізація радіофізичних даних

при їх

обробці

Перетворення радіотехнічної інформації для геофізичного

аналізу

Перетворення форматів,

обмін результатами

із закордонними обсерваторіями

Модельна перевірка

процедур зондування і обробки даних

Експрес-обробка АКФ, реалізація адаптивного

управління

Формування сеансів

необхідної

тривалості

Тестово-діагностичні

інформаційні процедури

Візуальне

відображення результатів експериментів

Порівняння

результатів

досліджень на різних

радарах НР

Система одержання АКФ і експрес-обробка функціонують у автоматичному режимі при використанні мов Асемблер і TurboBasic. Система ідентифікації і контролю іоносферних даних використовує мови TurboBasic і СІ++ сумісно з Windows-додатками.

У шостому розділі “Результати експериментальних досліджень структури і динаміки іоносферної плазми” наведено приклади оцінки іоносферних процесів, одержаних із використанням розроблених у дисертації пристроїв і методик обробки сигналу розсіяння. Також приведено зіставлення експериментальних даних харківської радарної системи НР із даними радарів обсерваторій Хайстек (Масачусетс, США) і Аресібо (Пуерто-Ріко, США) при взаємному обміні інформацією.

I. Аналіз висотної і часової поведінки іоносферної плазми здійснювався при оцінці розподілу іоносферних параметрів у координовані дні, які визначаються міжнародним геофізичним календарем для світової мережі радарів НР. При цьому в широкому діапазоні висот проводилися експерименти по розрахунку основного набору параметрів іоносферної плазми: перерізу розсіяння, концентрації електронів, температури електронів і іонів, іонного складу та вертикального дрейфу плазми.

Експерименти були спрямовані на дослідження морфологічної картини розвитку іоносферних процесів в умовах середньоширотної іоносфери європейського регіону. При цьому накопичено значний обсяг інформації про процеси у плазмі в зовнішній іоносфері (до висот 1500 км), та про іоносферно-магнітосферно-термосферну взаємодію. Були отримані дані, що описують поведінку іоносфери у періоди геомагнітних збурень і дозволяють оцінити висотний розподіл її параметрів при різних рівнях цієї активності.

Отримані експериментальні дані щодо детальної структури іоносфери також і у нижній частині області F, що знаходиться у спокійному стані [36, 37], а також в умовах магнітних збурень [38, 39]. Вони дозволили підтвердити правильність гіпотези щодо зв'язку електронної концентрації Ne іоносфери з сонячною і геомагнітною активністю, а також із параметрами нейтральної атмосфери, які визначають законі рекомбінації, за якими відбуваються процеси втрат іоносферної плазми. Приведені узагальнені результати, що ілюструють варіації основних параметрів іоносфери у залежності від часу доби, сезонів року і рівня сонячної активності.

Експерименти дозволили дослідити: комплекс фізичних явищ, що приводять до виникнення шаруватої структури іоносферної плазми у нижній частині області F; відносний іонний склад в області переходу від молекулярних іонів O2+ та NO+, що є домінуючими на висоті 120 км, до іонів O+, з яких складається плазма області F (рис. 13, низ); довготні відмінності параметрів іоносфери нижньої частини області F при порівнянні їх з результатами, одержаними на радарах обсерваторій Хайстек (МІТ, США) і Іркутська (Інститут сонячно-земної фізики СВ РАН, Росія) та ін.

Для дослідження добових і сезонних варіацій кінетичних температур іоносферної плазми також проводився ряд експериментів [40, 41], коли порівнювалися між собою літні і зимові значення температур іонів. З'ясувалося, що в області F влітку й взимку Ті має різний хід протягом доби. Це, насамперед, пояснюється тим, що взимку іоносфера знаходиться в умовах більш низької освітленості Сонцем. Крім того, в літніх умовах більш різко виражені варіації температури, що досягають величини ~500 К/доба, для висот 300 км, а у зимових умовах ця величина складає ~250 К/доба. Як у літніх, так і в зимових умовах мінімальні значення Ті протягом доби приходяться на другу годину, а максимальні - на 14 - 16 годин місцевого часу.

Експериментальні результати також дозволили отримати закономірності, що характеризують циклічні зміни поведінки іонів водню (рис. 13, верх) та гелію в зовнішній іоносфері над Харковом. Вимірювання показали [42], що в період низької сонячної активності в спокійних геофізичних умовах вночі висоти, на яких відносна концентрація іонів водню Н+ складає 10 - 40 %, у грудні на 50 - 100 км нижче, ніж у червні. Іони гелію Не+ взимку і влітку залишаються другорядними іонами в багатокомпонентній плазмі зовнішньої іоносфери. Їх відносна концентрація протягом року не перевищує значень 15 - 25 %. Добові варіації висоти шару іонів гелію носять різний характер, наближаючись до поведінки більш легких іонів водню взимку і більш важких іонів кисню - влітку. Особливість сезонної поведінки іонів гелію Не+ полягає в тому, що взимку їх відносна концентрація перевищує літні значення приблизно у 2.5 рази вночі, та у 2 рази - вдень.

Удосконалені методики дозволили провести експерименти зі спостережень реакції іоносфери на часткове (73 %) затемнення Сонця 11 серпня 1999 р., а також затемнення 31 травня 2003 р. [43, 44]. Було отримано нові результати, у тому числі і про зміну процесів переносу плазми, що поряд із процесами іонізації і рекомбінації впливають на розповсюдження заряджених часток. Установлено, що вдень під час затемнення відбувається порушення балансу іонізації у шарі F2 і короткочасна перебудова іоносфери до нічних умов.

За допомогою харківської автоматизованої системи зареєстровано ефекти впливу на іоносферу потужного короткохвильового випромінювання, що проявляється у різкому посиленні іонної та електронної частин спектру некогерентного розсіяння [45]. Також досліджувались динамічні процеси в області F іоносфери під час інтенсивної магнітної бурі [46, 47] на основі вимірювань швидкості вертикального переносу плазми і її варіацій, що в збурений день змінює знак і стає висхідною у висотному інтервалі 200 - 500 км. Таку поведінку швидкості Vz можна пояснити як збільшенням спрямованої до екватора меридіональної складової швидкості нейтрального вітру, так і, ймовірно, спустошенням геомагнітної силової трубки. Останнє може супроводжуватися зменшенням граничного потоку плазми до протоносфери за рахунок глобального перерозподілу нейтрального водню і зменшення його концентрації. Установлено, що ці ефекти призводять до порушення процесів обміну плазмою між нижньою і верхньою атмосферою.

II. З метою порівняння інформаційних технологій розрахунку параметрів іоносферної плазми, що використовуються на різних радарних установках, проведено ряд експериментів з перехресної обробки даних харківського радара НР та радара обсерваторії Хайстек. Було зафіксовано значну відмінність результатів оцінки параметрів при аналізі сигналу НР верхніх іоносферних висотних рівнів, що визвало необхідність уточнення особливостей процедур ідентифікації параметрів.

Аналіз методик показав, що так як зовнішня іоносфера характеризується ростом температур іонів і електронів та суттєвим зменшенням значень електронної концентрації в залежності від висоти, то в деяких випадках в перерізі розсіяння необхідно враховувати співвідношення між дебаєвським радіусом екранування D і робочою частотою. При робочій довжині хвилі 0 = 1.90 м (радар Інституту іоносфери) похибки визначення температур та іонних складових до висоти 1500 км через неврахування D складають лише тисячні частки відсотка, тому дебаєвський радіус не приймався у розрахунок. При використанні же зондувальної хвилі з довжиною 0 = 0.682 м, прийнятої на радарі НР у Мілстоун-Хілі, похибки стають досить великими, і це призводить до значних (десятки відсотків) систематичних неточностей у роботі харківських методик по експериментальним даним обсерваторії Хайстек.

Врахування цього дало можливість провести ряд впевнених порівнянь і уточнень результатів вимірювань різними радарами і виявити при цьому довготні відмінності у поведінці середньоширотної іоносфери європейського і північноамериканського регіонів. Ці відмінності виявляються, насамперед, у різних денних значеннях концентрації (визваних різними тепловими режимами східної і західної півкуль Землі). Вони обумовлені, в першу чергу, неспівпаданням географічного і геомагнітного полюсів, що призводить до деякої асиметрії іоносферних властивостей.

База даних харківського радару НР з інформацією про стан зовнішньої іоносфери має унікальне значення для теоретичних досліджень фізики іоносфери і моделювання іоносферних процесів. Вона використовується для рішення практичних задач, у тому числі, наприклад, для калібрування результатів одночасних вимірювань легких іонів на супутниках NASA. Дані харківського радару неодноразово були використані дослідниками США і країн СНД для врахування впливу іоносфери на функціонування багатьох радіотехнічних систем.

З радарами міжнародної мережі і з міжнародною базою MADRІGAL налагоджено обмін [31, 32] результатами розрахунків іоносферних параметрів за періоди вимірювань, що обумовлені Міжнародним геофізичним календарем: з 1996 р. почався повноцінний двосторонній обмін першими результатами досліджень іоносферних параметрів, з 1999 р. - експерименти поповнилися результатами про характер висотного розподілу іонів водню, а з 2001 р. - також і іонів гелію над українським регіоном.

У додатку наведені: акт впровадження результатів дисертаційної роботи; відзиви провідних закордонних дослідників - представників світової мережі радарів НР; розрахунки по обґрунтуванню властивостей кореляційного функціоналу сигналу НР; деякі програмні й алгоритмічні реалізації по інтерактивній обробці даних НР, їх геофізичному аналізу і представленню для міжнародного обміну; демонстраційні матеріали про принципи оцінки стану космічного простору над європейським регіоном; частина результатів досліджень структури і динаміки іоносферної плазми над Харковом з переліком дат проведення більшості геофізичних експериментів.

ВИСНОВКИ

У дисертації в рамках існуючої теорії НР одержали подальший розвиток теоретичні положення, моделі і алгоритми, а також реалізована практична база для розширення інформаційних можливостей методу НР. Це сприяло розв'язанню важливої науково-прикладної проблеми - підвищення ефективності визначення параметрів іоносфери при дистанційному моніторингу навколоземного космічного простору.

Показано, що режими, які використовуються для імпульсного зондування і обробки даних, та радіотехнічні пристрої не дозволяють проводити повноцінний і якісний іоносферний моніторинг іоносфери Землі на висотах понад 1000 км. Це пов'язано із неможливістю значно підняти енергетичний потенціал радіолокаційної установки, а також і з недовикористанням можливостей зондувальних сигналів та недосконалістю аналізу сигналу НР при розв'язанні зворотної задачі розсіяння.

Основні висновки, які підтверджені експериментальними даними, зводяться до наступного.

1. Показано, що для організації ефективних іоносферних спостережень необхідно використовувати системний підхід до процесу вимірювань. При цьому досліджуване середовище, пристрої і процедури зондування, а також алгоритми обробки повинні розглядатися як елементи загальної системи, причому з метою одержання максимально достовірної іоносферної інформації зв'язки між ними і конкретне виконання елементів визначаються умовами спостережень. В результаті узагальнено і запропоновано для реалізації комплекс інформаційних перетворень з впровадженням процесів адаптивного зондування, ефективного виділення геофізичної інформації із статистичних характеристик сигналу НР та оперативного обміну і уточнення результатів спостережень.

2. Запропоновано нові підходи до синтезу зондувальних сигналів із заданими кореляційними властивостями. Вперше розроблено складені зондувальні сигнали, що мають в своєму складі елементи для поточного контролю технічного стану радара НР. Розроблено дискретну модель формування АКФ сигналу розсіяння для аналізу можливостей зондування одночасно нижніх і верхніх висотних рівнів. На її основі дано математичне обґрунтування принципів кодування елементів зондувальних сигналів, які враховують специфіку некогерентного розсіяння радіохвиль і апаратурне оснащення радарів НР і, зокрема, радара НР метрового діапазону.

3. Проведено математичне моделювання процесу розрахунків нормованих АКФ сигналу НР. Під час цього на основі аналізу марківских процесів одержано аналітичні вирази, що імітують кореляційні функціонали, результат же аналізу їх властивостей дозволив вперше обчислити сімейства кривих густини розподілу випадкових значень ординат АКФ. Це дає можливість проводити їх статистичну атестацію. Вперше оцінені значення довірчих інтервалів АКФ в різних умовах експерименту, особливо при аналізі сеансів короткої тривалості, що дозволяє мінімізувати похибки, пов'язані з апаратурними і методичними факторами.

4. Одержали подальший розвиток процедури розв'язання зворотної задачі електродинаміки для випадку її адаптації до особливостей некогерентного розсіяння радіохвиль. В руслі цього розглянуто питання узагальнення і подальшого розвитку процедур регуляризації оцінок, що вперше дозволило істотно звузити інтервал можливих розв'язків задачі і підвищити завадостійкість алгоритмів при малих (до 0.01 по потужності) відношеннях сигнал/шум. В результаті у 1.5 раз розширено висотний діапазон зондування, а результуюча похибка вимірювань при довірчій імовірності 0.68 ... 0.95 (відповідно [±у ... ±2у]) не перевищує 10 %, що підтверджують результати чисельного моделювання.

5. Уперше розроблено стійкі алгоритми для визначення параметрів іоносферної плазми при багатокомпонентному іонному складі. Реалізовано ряд оптимальних (як за критерієм мінімуму обчислювальних операцій, так і максимуму точності обчислень) розрахунків висотно-часового розподілу перерізу розсіяння у(h, t), електронної концентрації Ne(h, t), електронної Te(h, t) та іонної Ti(h, t) температур, дрейфу Vr(h, t) іоносферної плазми, складових іонної компоненти: іонів атомного кисню O+(h, t), гелію He+(h, t), водню H+(h, t) і молекулярних іонів М+(h, t) (суміш NO+, O2+ та ін.).

В остаточному підсумку ці відомості дозволяють розраховувати добові і сезонні залежності іоносферних параметрів на висотному інтервалі одночасно від 100 км до 1500 км.

6. Вперше розроблено модель, яка на основі одночасного розв'язання прямої та зворотної задач дає можливість визначати ефективність статистичного оцінювання параметрів іоносферної плазми при багатокомпонентному іонному складі. З її допомогою для заданих довірчих інтервалів досліджено вплив вибору кількості і кроку по затримці експериментальних ординат АКФ, а також рівня адитивного шуму на потенційну точність обробки інформації. Отримані відомості є базовими при визначені складу технічних засобів, точності обчислювальних операцій, швидкодії алгоритмів обробки.

7. Запропоновано сумісну дослідницьку систему з використанням власне радара НР та мережі інформаційно-обчислювальних засобів, яка на новому функціональному рівні сприяє покращанню якості вимірювань. При цьому одержали подальший розвиток різноманітні варіанти систем зондування та структура операційної частини кореляційного каналу для обробки кодованого сигналу любої складності. Також вперше запропоновано модель багатоканальної структури для реалізації оперативного розв'язання зворотної задачі, що використовує принцип дії елементів штучних нейронних мереж. Запропоновано структуру швидкодіючого радіоканалу для передачі результатів між територіально віддаленими підсистеми радара. Розглянуто адаптивне керування апаратурою і поточний контроль ходу іоносферних вимірювань.

Дані розробки сприяли створенню автоматизованого комплексу засобів - Іоносферного зонду Інституту іоносфери НАН і МОН України, призначеного для спільних міжнародних аерокосмічних досліджень і оперативного відстеження стану і динаміки іоносфери Землі. Як наслідок успіхів, досягнутих у розробці перспективних технологій з моніторингу іоносфери, за рекомендацією Національного наукового фонду США харківський радар включено до складу учасників міжнародної мережі радарів НР.

8. Реалізовано програмне забезпечення для підтримки одночасної взаємодії ряду функціонально нестандартних задач. Вони реалізують як управління радаром НР і імовірнісний аналіз сигналу розсіяння у реальному часі, так і оцінку статистичних характеристик сигналу НР і параметрів нестаціонарних іоносферних процесів, з відображенням їх сезонно-добових варіацій. Програмне забезпечення також реалізує обмін результатами з іншими обсерваторіями з метою одержання уявлень про стан навколоземного космічного простору як над європейським регіоном, так і над іншими регіонами земної кулі.

9. Проведено розробку локальної бази іоносферної інформації радара НР Інституту іоносфери, що відповідає особливостям НР. Організовано її зв'язок з міжнародною базою даних радарів НР, для чого синтезовано програмно-алгоритмічні процедури обробки експериментальних даних для оперативної їх передачі по e-mail і Інтернет у базу MADRІGAL (Масачусетський інститут технології, США) і в центр даних CEDAR (Національний центр атмосферних досліджень, США).

10. В процесі апробації працездатності й ефективності розроблених методів, алгоритмів і пристроїв при проведенні систематичних координованих іоносферних досліджень отримано значний обсяг експериментальних даних про структуру і динаміку іоносферної плазми, що дозволило за період 1990-2005 рр. сформувати унікальний інформаційний масив про стан іоносфери над середніми широтами європейського регіону. Цей масив за своїм обсягом і якісній стороні відповідає міжнародним стандартам.

11. Стосовно до стану іоносфери над українським регіоном, у рамках фундаментальних і прикладних досліджень, екології та інших наук експериментальні дані вперше дозволили одержати таке:

- визначено особливості розподілу гелію He+ і водню H+ на висотах 500 - 1500 км у періоди низької і високої сонячної активностей;

- зареєстровано особливості поведінки молекулярних іонів на висотах 100 - 250 км;

- оцінено вплив на стан і поведінку іоносфери над Харковом особливостей іоносфери у магнітосполученій точці (о. Мадагаскар);

- зареєстровано ефекти іоносферних бур, викликаних магнітними бурями і процесами, що відбуваються на Сонці;

- виявлено ефекти різкого посилення іонної та електронної частин спектру некогерентного розсіяння при впливі на іоносферу потужного короткохвильового випромінювання;

- відзначено ефекти утворення штучних іоносферних збурень, викликаних антропогенним впливом на іоносферу.

Таким чином, в результаті розвитку теоретичних та практичних аспектів методу некогерентного розсіяння вирішена важлива науково-прикладна проблема - підвищення ефективності визначення параметрів іоносфери в інтервалі висот 100 - 1500 км за умов, коли відсутня можливість подальшого збільшення енергетичного потенціалу радарної системи. Використання основних положень дисертації в існуючій світовій мережі радарів НР дозволить здійснювати надійний контроль і прогнозування глобальних процесів в іоносфері в її спокійному і збуреному станах.

СПИСОК ОСНОВНИХ ПУБЛІКАЦІЙ

1. Пуляев В.А. Автоматизированная система исследования параметров ионосферной плазмы на базе радара некогерентного рассеяния // Радиотехника. Всеукр. межвед. научн.-техн. сб. - 2003. - № 135. - С. 78-86.

2. Мазманишвили А.С., Пуляев В.А., Рогожкин Е.В. Особенности определения высотных зависимостей параметров ионосферной плазмы при НР // Космічна наука і технологія. - Київ, 2004. - Т. 10, № 2/3. - С. 36-44.

3. Пуляев В.А. Автоматизация процесса определения параметров ионосферной плазмы радаром некогерентного рассеяния // АСУ и приборы автоматики. Всеукр. научн.-техн. сб. - 2004. - № 127. - С.22-28.

4. Пуляев В.А. Программное обеспечение автоматизированной системы радара некогерентного рассеяния // Вестник НТУ “ХПИ”: Информатика и моделирование. - Харьков: НТУ “ХПИ”. - 2003. - № 26. - С. 91-94.

5. Мазманишвили А.С., Пуляев В.А. Статистические и расчетные зависимости в задачах адаптивного оценивания параметров ионосферной плазмы // Вестник НТУ “ХПИ”: Системный анализ, управление и информационные технологии. - Харьков: НТУ “ХПИ”. - 2003. № 18 . - С. 51-56.

6. Мазманишвили А.С., Пуляев В.А. Корреляции и антикорреляции в задачах анализа опытов по некогерентному рассеянию радиоволн // Космічна наука і технологія. - Київ, 2004. - Т. 10, № 4. - С. 74-80.

7. Рогожкин Е.В., Пуляев В.А., Антонова В.А. Особенности контроля переходных процессов на радарах НР // Системи обробки інформації. - Харків: НАНУ, ПАНМ, ХВУ. - 2001. - Вип. 6(16). - С. 98-103.

8. Мазманишвили А.С., Пуляев В.А. Распределение корреляционного функционала при точечном измерении данных // Известия вузов. Радиофизика. - Н. Новгород, 2004. - Т. XLVII , № 9. С. 789-797.

9. Мазманишвили А.С., Пуляев В.А. Обоснование статистических свойств корреляционного функционала сигнала НР // Радиоэлектроника и информатика. Всеукр. научн.-техн. журнал. - 2004. - № 3. - С. 23-27.

10. Пуляев В.А., Капустян А.М., М.И. Егорова. Устройство квазиоптимальной фильтрации сигналов некогерентного рассеяния // Вестник НТУ “ХПИ”: Автоматика и приборостроение. - Харьков: НТУ “ХПИ”. - 2004. - № 17. - С. 91-94.

11. Пуляев В.А. Информационная обработка сигнала НР на фоне импульсных и флуктуационных помех // Вестник НТУ “ХПИ”: Радиофизика и ионосфера. - Харьков: НТУ “ХПИ”. - 2002. - Т. 5, № 9. - С. 57-60.

12. Патент 20022075909 України, МКИ G 01 S 13/95. Спосіб визначення малих радіальних швидкостей в когерентних РЛС і пристрій для його здійснення // Є.В. Рогожкін, В.О. Пуляєв, В.В. Лізогуб; Заявл. 03.01.01; Опубл. 15.08.01, Бюл. № 7. - 9 с.

13. Пуляев В.А. Обработка сигнала некогерентного рассеяния при вычислении параметров ионосферной плазмы // Космічна наука і технологія. Додаток. - Київ, 2003. - Т. 9, № 2. - С. 164-168.

14. Пуляев В.А. Оценка параметров ионосферной плазмы в методе некогерентного рассеяния радиоволн // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2003. - 5(5). - С. 12-14.

15. Пуляев В.А. Вычислительные методы при обработке корреляционных функций сигнала НР // Вестник ХГПУ: Физические аспекты современных технологий. - Харьков: ХГПУ. - 2000. - Вып. 103. - С. 94-96.

16. Пуляев В.А. Вычислительные методы при обработке корреляционных функций сигнала НР // Труды VII Междунар. научн.-техн. конф. “MicroCAD '99” “Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье”. - Харьков: ХГПУ. - 1999. - С. 30.

17. Пуляев В.А. Расчет параметров ионосферной плазмы по корреляционной функции сигнала некогерентного рассеяния // Сб. тезисов 1-й укр. конф. по перспективным космическим исследованиям. - Киев: Ин-т косм. иссл. НАНУ-НКАУ. - 2001. - С. 134-137.

18. Пуляев В.А. Влияние аппаратурных факторов на выбор обработки сигнала некогерентного рассеяния // Вестник НТУ “ХПИ”: Ионосфера. - Харьков: ХГПУ. - 1999. - Вып. 31. - С. 87-89.

19. Пуляев В.А. Статистическое оценивание параметров ионосферы в методе некогерентного рассеяния радиоволн // Радиотехника. Всеукр. межвед. научн.-техн. сб. - 2002. - № 129. - С. 98-102.

20. Пуляев В.А. Алгоритм анализа функций невязки в процессе расчета ионосферных параметров по АКФ сигнала некогерентного рассеяния // Вестник НТУ “ХПИ”: Автоматика и приборостроение. - Харьков: НТУ “ХПИ”. - 2001. - № 4. - С. 216-218.

21. Пуляев В.А. Минимизация ошибок при анализе среднеквадратичных отклонений в процессе обработки корреляционных функций сигнала НР // Труды Междунар. научн.-практ. конф. “MicroCAD '2001” “Наука и социальные проблемы общества: человек, техника, технология, окружающая среда”. - Харьков: НТУ “ХПИ”. - 2001. - С. 30.

22 Мазманишвили А.С., Пуляев В.А. Разработка информационных технологий оценки параметров ионосферной плазмы в методе некогерентного рассеяния радиоволн // Космічна наука і технологія. - Київ, 2003. - Т. 9, № 4. - С. 73-78.

23. Мазманишвили А.С., Пуляев В.А. Метод статистических испытаний эффективности алгоритмов оценки ионосферных параметров в методе некогерентного рассеяния // Вестник НТУ “ХПИ”: Радиофизика и ионосфера. - Харьков: НТУ “ХПИ”. - 2003. - Т. 4, № 7. - С. 59-64.

24. Пуляєв В.О., Рогожкін Є.В., Хлєбніков О.М. Мікропроцесорна система для вимірювання характеристик випадкових процесів // Праці 1-ї Міжнар. конф. “Теорія і техніка передачі, прийому і обробки інформації”. - Ч. 1. - Харків: ХПІ. - 1994. - С. 44.

25. Пуляєв В.О., Хлєбніков О.М. Комп'ютерна система обробки випадкових сигналів // Праці 2-ї Міжнародної. конференції “Теорія і техніка передачі, прийому і обробки інформації”. - Ч. 1. - Харків-Туапсе: ХІРЕ. - 1996. - С. 64.

26. Пуляев В.А., Лизогуб В.И. Галенин Е.П. Канал передачи данных для организации потоковой обработки ионосферной информации // Вестник НТУ ”ХПИ”: Информатика и моделирование. - Харьков: НТУ ”ХПИ”. - 2004. - №34. - С. 153-156.

27. Рогожкин Е.В., Пуляев В.А., Антонова В.А. Особенности контроля переходных процессов на радарах НР // Сб. тр. межд. научн.-техн. конф. “Проблемы информатики и моделирования”. - Харков: НАНУ, ПАНМ, ХВУ. - 2001. - С. 4.

28. Пуляев В.А. Определение ионосферных параметров в методе некогерентного рассеяния на основе использования искусственных нейронных сетей // Вестник НТУ “ХПИ”: Радиофизика и ионосфера. - Харьков: НТУ “ХПИ”. - 2004. - № 23. - С. 83-86.

29. Пуляев В.А. Статистическая обработка ионосферных данных с помощью нейронной сети // Труды XII Междунар. научн.-практ. конф. “MicroCAD '2004” “Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье”. - Харьков: НТУ “ХПИ”. - 2004. - С. 672.

30. PulyayevV. A., Belozerov D. P. The automatic system for investigating the parameters of ionospheric plasma and the monitoring of the environment // Proc. the 9th World Multi-Conference on Systemics, Cybernetics and Informatics WMSCI-2005 (July 10-13), - Orlando, Florida (USA) - 2005. - P. 115.

31. Пуляев В.А. База ионосферных данных Харьковского радара НР //Труды X Междунар. научн.-практ. конф. “MicroCAD '2002” “Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье”. - Харьков: НТУ “ХПИ”. - 2002. - С. 431-432.

32. Пуляев В.А. Разработка алгоритмов преобразования данных Харьковского радара согласно требований Международного формата // Труды VIII Междунар. научн.-техн. конф. “MicroCAD '2000” “Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье”. - Харьков: ХГПУ. - 2000. - С. 23.

33. Pulyayev V.A. Kharkov's incoherent scatter radar: the data parameters for the CEDAR DATA BASE // Proc. the Incoherent Scatter Radar Working Group Workshop: Incoherent scatter. - USA: Millstone-Hill. - 1999. - P. 19.

34. Пуляев В.А. База данных международной сети радаров НР // Труды XI Междунар. научн.-практ. конф. “MicroCAD '2003” “Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье”. - Харьков: НТУ “ХПИ”. - 2003. - С. 602.

35. Пуляев В.А. Программное обеспечение автоматизированной системы радара НР // Сб. тр. 3-й межд. научн.-техн. конф. “Проблемы информатики и моделирования”. - Харков: НТУ “ХПИ”. - 2003. - С. 8.

36. Dziubanov D.A., Grigorenko Ye.I., Pulayev V.A., Lysenko V.N. Cyclical Variations of the F2 Region Parameters from the IS Radar Data // Proc. the 23rd European Physical Society Conference on “Controlled Fusion and Plasma Physics”. - Kiev: Bogolyubov Institute for Theoretical Physics. - 1996. - P. 442.

37. Живолуп Т.Г., Пуляев В.А. Сезонные вариации относительного содержания молекулярных ионов по данным Харьковского радара НР // Сб. тезисов 2-й укр. конф. по перспективным космическим исследованиям. - Киев: Ин-т косм. иссл. НАНУ-НКАУ. - 2002. - С. 152.

38. Taran V.I., Goncharenko L.P., Pulyayev V.A. Diagnostics of the artificial ionospheric disturbances above Kharkov by using IS Radars // Proc. the International Radio Science Meeting. - Vol 2. - USA: Millstoun-Hill. - 1995. - P. 70.

39. Pulyayev V.A. Kharkov's radar: Ionospheric investigation by incoherent scatter method // Proc. the Incoherent Scatter Radar Working Group Workshop: Incoherent scatter. - USA: Boulder, Colorado, National Center for Atmospheric Research. - 1999. - P. 15.

40. Григоренко Е.И., Боговский В.К., Емельянов Л.Я., Кияшко Г.А., Пуляев В.А., Смагло Н.А. Вариации параметров ионосферы в периоды высокой и низкой солнечной активности // Геомагнетизм и аэрономия. - М.: 2001. - Т. 41, № 2. - С. 199-203.

41. Григоренко Е.И., Боговский В.К., Емельянов Л.Я., Кияшко Г.А., Пуляев В.А., Смагло Н.А. Вариации параметров: Ne, Te, Ti в периоды высокой и низкой солнечной активности // Труды VII Симпозиума по солнечно-земной физики России и стран СНГ. - М.: ИЗМИРАН. - 1998. - С. 126-127.

42. Таран В.И., Григоренко Е.И., Гринченко С.В., Живолуп Т.Г., Пуляев В.А. Исследование высотного распределения ионов водорода // Труды VII Симпозиума по солнечно-земной физики России и стран СНГ. - М.: ИЗМИРАН. - 1998. - С. 125-126.

43. Григоренко Е.И., Пазюра С.А., Пуляев В.А., Таран В.И., Черногор Л.Ф. Динамические процессы в ионосфере во время геокосмической бури 30 мая и затмения Солнца 31 мая 2003 года // Космічна наука і технологія. - Київ, 2004. - Т. 10, № 1. - С. 12-25.

...

Подобные документы

  • Дослідження кристалів ніобіту літію з різною концентрацією магнію. Використання при цьому методи спонтанного параметричного розсіяння і чотирьох хвильове зміщення. Розробка методики чотирьох хвильового зміщення на когерентне порушуваних поляритонах.

    курсовая работа [456,8 K], добавлен 18.10.2009

  • Природа та одержання рентгенівського випромінювання. Гальмівне та характеристичне рентгенівське випромінювання, його спектри. Рентгенівські спектри атомів. Поглинання та розсіяння рентгенівського випромінювання, застосування в медицині, хімії, біології.

    реферат [623,6 K], добавлен 15.11.2010

  • Підвищення ефективності спалювання природного газу в промислових котлах на основі розроблених систем і технологій пульсаційно-акустичного спалювання палива. Розробка і адаптація математичної моделі теплових і газодинамічних процесів в топці котла.

    автореферат [71,8 K], добавлен 09.04.2009

  • Розробка заходів по модернізації системи управління електроприводу насосу з метою поліпшення його техніко-економічних показників. Вибір перетворювача напруги, визначення необхідних параметрів регулювання. Розрахунок і вибір електродвигунів установки.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 28.03.2019

  • Аналіз стану та рівня енергоспоживання в теплогосподарствах України. Енергетичний бенчмаркінг як засіб комплексного розв’язку задач енергозбереження, його функції в системах теплопостачання. Опис структури показників енергоефективності котелень та котлів.

    дипломная работа [1,9 M], добавлен 13.07.2014

  • Опис реакторної установки та її компонентів. Модернізація схеми водоживлення і продування ПГВ для підвищення КПД та надійності в реакторі ВВЕР-1000. Розрахунок теплової схеми парогенератора. Обсяг робіт по модернізації парогенераторів типу ПГВ-1000.

    дипломная работа [1,6 M], добавлен 24.08.2014

  • Визначення параметрів синхронної машини. Трифазний синхронний генератор. Дослід ковзання. Параметри обертання ротора проти поля статора. Визначення індуктивного опору нульової послідовності, індуктивних опорів несталого режиму статичним методом.

    лабораторная работа [151,6 K], добавлен 28.08.2015

  • Визначення коефіцієнтів у формі А методом контурних струмів. Визначення сталих чотириполюсника за опорами холостого ходу та короткого замикання. Визначення комплексного коефіцієнта передачі напруги, основних частотних характеристик чотириполюсника.

    курсовая работа [284,0 K], добавлен 24.11.2015

  • Застосування автономних інверторів напруги, асинхронних електродвигунів. Силова схема тягового електропривода локомотива, форми живлячої напруги. Розрахунок фазних струмів двофазної системи "автономний інвертор напруги - асинхронний електродвигун".

    курсовая работа [548,4 K], добавлен 10.11.2012

  • Розрахунок режиму та застосування методу динамічного програмування для визначення оптимальної схеми електричної мережі. Вибір потужності трансформаторів для підстастанцій, схеми розподільчих пристроїв. Визначення витрат на розвиток електричної мережі.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 10.05.2012

  • Визначення динамічних параметрів електроприводу. Вибір генератора та його приводного асинхронного двигуна. Побудова статичних характеристик приводу. Визначення коефіцієнта форсування. Розрахунок опору резисторів у колі обмотки збудження генератора.

    курсовая работа [701,0 K], добавлен 07.12.2016

  • Розрахунок схеми можливої прокладки кабелів ОТЗ і ДТЗС з небезпечним сигналом для приміщення. Розв'язання рівняння залежності модулів електромагнітних зв`язків від ємнісних та індуктивних зв'язків. Висновок про ступінь захищеності інформації у схемі.

    контрольная работа [180,3 K], добавлен 23.08.2010

  • Дослідження особливостей роботи паросилових установок теплоелектростанцій по циклу Ренкіна. Опис циклу Карно холодильної установки. Теплопровідність плоскої та циліндричної стінок. Інженерний метод розв’язання задачі нестаціонарної теплопровідності.

    реферат [851,8 K], добавлен 12.08.2013

  • Призначення теплоенергетичних установок. Основні характеристики ідеального циклу Ренкіна. Переваги базового циклу Ренкіна. Методи підвищення ефективності. Зв’язане підвищення початкової температури і тиску пари. Проміжний або повторний перегрів пари.

    курсовая работа [311,2 K], добавлен 18.04.2011

  • Проектування електричної мережі напругою 330/110/10 кВ. Вибір перетину і марки проводів повітряних ліній за значенням навантаження на кожній ділянці, визначення параметрів схем заміщення. Визначення потужності трансформаторів підстанцій ПС1 і ПС2.

    курсовая работа [425,8 K], добавлен 14.03.2016

  • Ознайомлення із дією сонячних електростанцій баштового типу. Визначення сонячної радіації та питомої теплопродуктивності установки. Оцінка показників системи гарячого водопостачання. Аналіз ефективності використання геліоустановки й визначення її площі.

    курсовая работа [3,4 M], добавлен 30.09.2014

  • Напруга як різниця потенціалів між двома точками в електричному полі. Електроємність системи із двох провідників. Сферичний конденсатор із двох концентричних провідних сфер радіусів, його обкладинка. Формули для паралельного й послідовного з'єднання.

    презентация [332,9 K], добавлен 13.02.2014

  • Методика розв'язання задачі на знаходження абсолютної швидкості та абсолютного прискорення точки М у заданий момент часу: розрахунок шляху, пройденого точкою за одиничний відрізок часу, визначення відносного, переносного та кутового прискорення пластини.

    задача [83,1 K], добавлен 23.01.2012

  • Визначення початкових умов та значені перехідного процесу. Розв’язання диференційного рівняння. Перехідні та імпульсні характеристики відносно струму кола та напруг на його елементах, графіки. Вираз для прямокутного відео імпульсу, реакція кола на дію.

    курсовая работа [768,7 K], добавлен 14.12.2012

  • Електрофізичні властивості гранульованих плівкових сплавів в умовах дії магнітного поля. Дослідження електрофізичних властивостей двошарових систем на основі плівок Ag і Co, фазового складу та кристалічної структури. Контроль товщини отриманих зразків.

    дипломная работа [3,9 M], добавлен 08.07.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.