Нелінійна спектральна корекція сигналів імпульсних георадарів
Анотація
Актуальність. Проблеми неруйнівного контролю промислових конструкцій і транспортних споруд є актуальними з точки зору підвищення ефективності систем управління ними та економії фінансових ресурсів і матеріалів. Актуальність наукових досліджень в галузі дистанційного зондування і методів розв'язання обернених задач пов'язана також з перспективами постановки і рішення проблем біомедицини, які пов'язані з комп'ютерними технологіями.
Мета роботи - дослідження можливостей віртуальної коригування властивостей зондуючих і відбитих сигналів для підвищення надійності результатів обробки і підвищенні точності відновлення властивостей об'єктів при вирішенні завдань товщинометрії.
Матеріали та методи. Основу запропонованого підходу становить корекція значень амплітуд імпульсних сигналів з метою підвищення точності одержуваних в результаті обробки значень шляхом введення в алгоритм обробки нормувального множника, значення якого було б функцією, що отримана в результаті калібрувальних процедур георадарів. Іншим способом підвищення надійності процедури обробки даних може бути комп'ютерне коригування форми сигналу для наближення його форми до форми ідеалізованого модельного імпульсу.
Результати. В результаті теоретичного аналізу запропоновано методи і алгоритми реалізації процедури вдосконалення обробки наборів первинних даних зондування, які отримані за допомогою імпульсних георадарів.
Висновки. Проведений в роботі аналіз методів обробки та коригування характеристик сигналів імпульсних георадарів дозволив з одного боку глибше зрозуміти фізичні основи взаємодії електромагнітних імпульсів з плоскошаруватими середовищами. З іншого боку запропоновані практичні способи підвищення ефективності контролю якості різних інженерних і транспортних споруд, а також будівельних конструкцій.
Завантаження
Посилання
Lavrentev MM, Vasilev VG, Romanov VG. Mnogomernye obratnye zadachi dlia differentcialnykh uravnenii [Multidimensional inverse problems for differential equations]. Novosibirsk; 1969. 66 s. [in Russian].
Newton RG. Inversion of reflected data for layered media: a review of exact methods. Geophys. J. R. Astron. Soc. 1981;65:191-215.
Khruslov EYa. Shepelsky DG. Inverse scattering method in electromagnetic sounding theory. Inverse Problems. 1994;10(2):1-37.
Chu T.-H. Lee K.-Y. Wide-band microwave diffraction tomography under Born approximation. IEEE Trans. on Antennas & Propagat. 1989;37(4):515-519.
Arsenin VIa. Zadachi vychislitelnoi diagnostiki v meditcine [Problems of Computational Diagnostics in Medicine]. V kn.: Nekorrektnye zadachi estestvoznaniia.Moskva: MGU; 1987. 171-184 p. [in Russian].
Natterer F. Matematicheskie aspekty kompiuternoi tomografii [Mathematical aspects of computed tomography]. Moskva: Mir; 1990. 288 p. [in Russian].
Huang Lin, Qi Weizhi, Xu Jinyu, Zhao Yuan, Chi Zihui, Wu Dan, Rong Jian, Lai Dakun. Thermoacoustic tomography: A novel method for early breast tumor detection. X Acoust. Imaging Sens. 2015;1:36-47. Doi: 10.1515/phto-2015-0004
Akhouayri H, Bergounioux M, Da Silva A, Elbau P, Litman A, et al. Quantitative Thermoacoustic Tomography with microwaves sources. Journal of Inverse and Illposed Problems. 2016;1-21. Avaible at: https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01267412/document
Miaad Aliroteh, Hao Nan, Amin Arbabian. Microwave-induced Thermoacoustic tomography for subcutaneous vascular imaging. 2016 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS); 2016 Sept 18-21; Tours, France. p. 1-4. doi: 10.1109/ULTSYM.2016.7728643
Dmitriev VI. Obratnyie zadachi elektromagnitnyih metodov geofiziki [Inverse problems of electromagnetic methods of geophysics]. V knige: Nekorrektnyie zadachi estestvoznaniya. Moskva: Izdatelstvo MGU. 1987:54-76. [in Russian].
Yakovlev VA. Pryamyie i obratnyie zadachi v gidrooptike [Direct and inverse problems in hydrooptics]. SPb. RGGMU, 2004. 127 p.[in Russian].
Shin HJ, Narayanan MR, Asmuth MA, Rangaswamy M. Ultrawideband Noise Radar Tomography: Principles, Simulation, and Experimental Validation. International Journal of Microwave Science and Technology. 2016;2016(Article ID 5787895):21. doi:10.1155/2016/5787895
Burov VA, Glazkov AB. Prudnikova IP, Runyantsepa OD, Tagunov EY. Akusticheskaya difraktsionnaya topografiya granichnyih rasseivateley [Acoustic Diffraction Topography of Boundary Diffusers]. Vestnik Mosk. univ. Ser.Z: Fizika. Astronomiya. 1990;31(3):57-62. [in Russian].
Brovenko AV, Vertiy AA, Melezhik NP, Melezhik PN, Poedinchuk AE. Chislenno-analiticheskiy metod resheniya obratnyih zadach difraktsii voln na neodnorodnom sloe [Numerical-analytical method for solving inverse problems of wave diffraction on an inhomogeneous layer]. RadIofIzika ta elektronIka. 2015;6(20):13-25. [in Russian].
He S, Strom S. The electromagnetic scattering problem in the time domain for a dissipative slab and a point sourse using invariant imbedding. J. Math. Phys. 1991:32(12):3529-3539.
He S, Strom S. Time-domain wave splitting approach to transmission along a nonuniform LCRG line. Journal of Electromagnetic waves and Applications. 1992;6(8):995-1014.
He S, Strom S. The electromagnetic inverse problem in the time domain for a dissipative slab and a point sourse using invariant imbedding: Reconstruction of the permittivity and conductivity. Journal of Computational and Applied Math. 1992;42:137-155. (North-Holland).
Pochanin GP. Masalov SA, Ruban VP, Kholod PV, Batrakov DO, Batrakova AG, Urdzik SN, Pochanin OG. Advances in Short Range Distance and Permittivity Ground Penetrating Radar Measurements for Road Surface Surveying, in: Advanced Ultrawideband Radar: Signals, Targets and Applications. London:CRC Press - Taylor & Francis Group. 2016. p. 20-65. ISBN 9781466586574.
Batrakov DO. Obrabotka impulsnyih signalov pri tolschinometrii biologicheskih tkaney i nerazrushayuschem kontrole [Processing of impulse signals with thickness measurement of biological tissues and non-destructive testing]. Visnik Harkivskogo natsionalnogo universitetu imeni V.N.Karazina, seriya: «Radiofizika ta elektronika». – Harkov: HNU. 2016;25:48-52. [in Russian].
Batrakov DO, Antyufeeva MS, Antyufeev AV. Spektralnyiy analiz impulsnyih elektromagnitnyih poley v distantsionnom zondirovanii i biomeditsine [Spectral analysis of pulsed electromagnetic fields in remote sensing and biomedicine]. Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho universytetu imeni V.N.Karazina, Seriia: «Radiofizyka ta elektronika». Kharkiv: KhNU. 2016;25:21-25. [in Russian].
Batrakov DO. Batrakova AG, Golovin DV, Kravchenko OV, Pochanin GP. Opredelenie tolschin sloev dorozhnoy odezhdyi metodom georadiolokatsionnogo zondirovaniya [Determination of thicknesses of pavement layers using georadar sensing]. Fizicheskie Osnovyi Priborostroeniya. 2014;3(2):46-57. [in Russian].
Batrakov DO, Beloshenko KS, Antyufeyeva MS, Batrakova AG, Urdzik SN. Comparative Study of Signal Processing of Two UWB GPR Antenna Units. Electronic Systems, Micro- and Nanosystem Technique, and IoT Electronic Technology Symposium; 2018 Oct 10-12; Kiev, Ukraine. p. 1-5.
Batrakov DO, Antyufeyeva MS, Batrakova AG, Antyufeyev AV. UWB Signal Processing for the Solving Inverse Scattering Problem of Plane-Layered Media. In Proceedings of the 2018 9th International Conference on Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals (UWBUSIS-2018); 2018. p. 140-143.
Batrakov DO, Antyufeyeva MS, Antyufeyev AV, Batrakova AG. GPR data processing for evaluation of the subsurface cracks in road pavements. 2017 9th International Workshop on Advanced Ground Penetrating Radar (IWAGPR); 2017; Pages: Edinbourg, Scotland; IEEE Conference Publications. p. 1-6. Available from: http://ieeexplore.ieee.org/document/7996072/
Pudovkin AP. Panasyuk YuN, Ivankov AA. Osnovyi teorii antenn: uchebnoe posobie [Antenna Theory Basics: A Tutorial]. Tambov: Izd-vo GOU VPO, TGTU. 2011. 92 s. [In Russian].
Gorobets NN, Ovsyannikova EE. Vliyanie razmerov i formyi izluchayuschego raskryiva na harakter prostranstvennogo raspredeleniya polya vblizi antennyi [The influence of the size and shape of the radiating aperture on the nature of the spatial distribution of the field near the antenna]. Visnyk Kharkivskoho natsionalnoho universytetu imeni V.N.Karazina, seriia: «Radiofizyka ta elektronika». Kharkov: KhNU. 2013;1094(23):51-59. [in Russian].
Цитування
Application of georadars for detecting subsurface defects in layers of non-rigid road pavements
(2020) Visnyk of V.N. Karazin Kharkiv National University, series “Radio Physics and Electronics”
Crossref
