автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Исследование метрологических характеристик акустических доплеровских профилографов скорости течения

На правах рукописи

фу

Храброе Алексей Анатольевич

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК АКУСТИЧЕСКИХ ДОПЛЕРОВСКИХ ПРОФИЛОГРАФОВ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ

Специальность: 05.11.16 — информационно-измерительные и управляющие системы (приборостроение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург — 2004

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Научный руководитель - Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Цветков Э.И.

Официальные оппоненты:

Заслуженный работник высшей школы РФ, доктор технических наук, профессор Кондрашкова Г. А.

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник Гаврилов С.Ф. Ведущая организация - ОАО «Электромера»

Защита диссертации состоится «]0у> И£Лв0_ 2004 г., в/Ь'Оо часов на заседании диссертационного совета Д 212.238.06 Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И.Ульянова (Ленина) по адресу: 197376, г. Санкт-Петербург, ул. Проф. Попова, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета Автореферат разослан «¿У »СгпМсИ^$ 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Юлдашев З.М.

имя у

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы.

Измерение скорости и направления течения водного потока является важной задачей для всех отраслей техники, связанных с морем. Приборы для измерения скорости течения используются в гидростроительстве, океанологии, морской геологии, судостроении, мореплавании, военно-морском флоте. В настоящее время для проведения комплексных океанологических исследований широкое применение получили акустические доплеровские профилографы течения (АДПТ).

Принцип действия АДПТ основан на измерении доплеровского сдвига частоты акустического эхосигнала, отраженного от неоднородностей плотности морской среды. Эхосигнал возникает в результате зондирования водной среды океана с помощью четырех излучателей, формирующих четыре луча гидроакустического зондирования. В результате обработки эхо-сигналов, можно бесконтактным методом измерять профиль векторов скоростей течения на расстоянии до 1 км, с разбивкой профиля на 128 слоев. При использовании одновременно вертикального и горизонтального АДПТ можно получать трехмерный профиль векторов скорости течения. Мощность отраженного акустического сигнала может служить оценкой плотности морской воды на разных горизонтах.

АДПТ могут применяться в составе буйковых океанических станций, на борту кораблей и других, движущихся подводных и надводных объектов для получения полноценной оперативной информации об основных характеристиках гидрофизических полей.

Но несмотря на все их достоинства, в нашей стране приборы этого типа, не нашли широкого распространения. Это обусловлено отсутствием отечественных производителей этой техники и национальных стандартов сертификации зарубежной. Принятая в настоящее время в нашей стране методика метрологической аттестации средств измерения скорости водного потока основана на поверочной схеме, предполагающей их испытания в линейном гидрологическом бассейне, принципиально не пригодном для работы акустических приборов.

Измерения, проводимые с помощью АДПТ, являются косвенными. Отличие принятой модели зависимости измеряемой величины от входных воздействий от истинной зависимости, имеющей место в природе, приводит к появлению погрешности неадекватности. При косвенных измерениях зависимость измеряемой величины в существенной мере зависит от условий измерений, которые в океане изменяются в широком диапазоне. Для исключения погрешности неадекватности модели условий измерений, принятой в АДПТ, от реальных условий измерений в приборе предусмотрена процедура коррекции. Однако проведенные модельные исследования

РОС. или и • НЛЛЬНАЯ

6ИГ- .■ икд С Пс мбург

ЯО£РК

показывают, что используемая процедура коррекции позволяет лишь незначительно снизить уровень погрешности неадекватности.

Отсутствие в нашей стране достаточного объема экспериментального материала по работе АДПТ в натурных условиях делает крайне затруднительным создания приемлемой и адекватной метрологической модели данного средства измерения, которая могла бы лечь в основу необходимой системы их аттестации.

С целью преодоления данной проблемы, предлагается исследование метрологических характеристик АДПТ, учитывающее физические принципы условий измерений, что и определяет актуальность настоящего исследования.

Цель исследования.

Диссертация посвящена исследованию метрологических характеристик АДПТ. Целью является повышение эффективности измерений проводимых с помощью АДПТ. Для достижения поставленной цели необходимо провести исследование погрешности неадекватности модели зависимости измеряемой величины от входных воздействий.

Задачи исследования.

1. Разработать математические модели объекта, условий и средства измерений и выделить из них наиболее значимые параметры для решения поставленной задачи;

2. Систематизировать анализ погрешности неадекватности, вызванной отличием принятой в АДПТ модели условий измерений от реальных условий измерений;

3. Разработать алгоритмическое обеспечение количественной оценки погрешности неадекватности модели зависимости измеряемой величины от входных воздействий;

4. Реализовать алгоритмическое обеспечение и математические модели на программном средстве;

5. Провести имитационное моделирование и получить количественную оценку погрешности неадекватности модели зависимости измеряемой величины от входных воздействий.

Новые научные результаты.

1. Разработаны математические модели, описывающие предметную область акустических измерений, позволяющие проводить имитационное моделирование процедуры измерения акустического доплеров-ского профилографа скорости течения.

2. Предложено формальное описание суммарной погрешности измерения АДПТ.

3. Разработано алгоритмическое обеспечение, позволяющее проводить количественную оценку погрешности неадекватности модели зависимости измеряемой величины от входных воздействий.

На защиту выносятся:

1. Предложенный состав математических моделей, описывающих предметную область акустических измерений;

2. Математическое обеспечение анализа влияния на результат измерения неадекватных моделей зависимости измеряемой величины от входных воздействий;

3. Математическое обеспечение метрологического анализа результатов измерения скорости течения с помощью АДПТ.

Практическая ценность.

1. Разработанное алгоритмическое обеспечение позволяет оценивать уровень погрешности неадекватности в зависимости от значений параметров условий измерений, как при проведении имитационного моделирования, так и в натурном эксперименте. Это дает возможность в максимальной степени учитывать влияющие факторы и, следовательно, адекватно оценивать качество получаемого материала наблюдений при измерениях с помощью АДПТ.

2. Сформулированы рекомендации к проведению процедуры измерения с помощью АДПТ, позволяющие снизить значение погрешности неадекватности.

3. Описанные математические модели и разработанные на их основе программные продукты могут позволить в будущем составить основу для создания методики аттестации АДПТ и помочь в создании национальной методики метрологической аттестации для выполнения операции сертификации.

4. Разработанные программные средства способны моделировать весь диапазон условий измерений типовых АДПТ, что позволяет дополнить экспериментальную часть процедуры аттестации таких приборов, проводимую в нормальных условиях измерений, тестированием их работы при моделировании реальных океанских условий.

Практическая реализация результатов.

1. Полученное алгоритмическое обеспечение может применяться при проведении натурного эксперимента, как предварительная оценка уровня погрешности неадекватности, с целью принятия решения о необходимости уточнения априорных знаний о значениях параметров условий измерений.

2. Алгоритм оценки погрешности неадекватности может применяться при проведении измерений в автономном режиме для введения поправки в результат измерения. В этом случае программное средство, на котором реализован алгоритм, получая информацию от дополнительных датчиков, может вводить поправку в результат измерения, которая будет учитывать конкретные значения параметров математической модели условий измерений.

Внедрение результатов работы.

Разработанные в ходе диссертационного исследования методы и программные средства были использованы при выполнении научно-исследовательской работы по теме, указанной в акте об использовании результатов работы в Санкт-Петербургском филиале Института океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук. Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы и отдельные ее результаты докладывались и обсуждались на:

1. Международной конференции по мягким вычислениям и измерениям SCM2001, Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет «ЛЭТИ», Санкт-Петербург, 2001 год;

2. Международной конференции по мягким вычислениям и измерениям SCM2002, Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет «ЛЭТИ», Санкт-Петербург, 2002 год;

3. Международной конференции по мягким вычислениям и измерениям SCM2003, Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет «ЛЭТИ», Санкт-Петербург, 2003 год;

4. Седьмой международной конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики» ГА-2004, ЦНИИ «Морфизприбор», Санкт-Петербург, 2004 год.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, из них — три статьи и тезисы к четырем докладам на Международных научно-технических конференциях.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 120 наименований. Основная часть работы изложена на 150 страницах машинописного текста. Работа содержит 21 рисунок и 28 таблиц.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы и на основе анализа современного состояния вопроса сформулирована цель диссертационной работы, научная новизна и практическая ценность полученных результатов, представлены основные положения работы, выносимые на защиту. Описана структура диссертации.

В первой главе сформулировано определение понятия скорости течения водного потока. При проведении измерений течение рассматривается как однонаправленное движение масс воды в океане, параллельное условной границе воздух-вода и дну, а скорость - как двумерный вектор в системе географических координат, усредненный на некотором интервале времени.

Предлагается классификация существующих методов и средств измерения, на основе которой выполнен краткий обзор существующих приборов. Проведенный анализ показывает, что в настоящее время наибольшее распространение получили несколько видов измерителей скорости течения. Они различаются по принципу действия первичных преобразователей, где их можно разделить на следующие группы: механические, акустические, электромагнитные, а также ряд специальных (;электрохимические, термогидрометрические и некоторые другие). Однако последние широкого применения при выполнении в океанологических наблюдениях не получили, из-за их узкой специализации. По виду получаемых результатов измерений также различают позиционные и профильные измерители скорости течения. Первые дают информацию о скорости течении на фиксированном горизонте своего расположения, вторые - о скорости течения на нескольких горизонтах {профиль).

Особое внимание уделяется акустическим доплеровским профилогра-фам течения, которые являются наиболее отвечающими современным тенденциям развития и создания измерителей скорости течения. Анализируются существующие способы поверки различных измерителей течения. На основании проведенного анализа делается вывод, что принятая в настоящее время в нашей стране методика метрологической аттестации средств измерения скорости водного потока основанная на поверочная схеме, предполагающей их испытания в линейном гидрологическом бассейне, принципиально не пригодна для работы акустических приборов. Отмечается, что в связи с этим на первый план выдвигается задача разработки и исследования математических моделей объекта, средства и условий измерений, на основе которых была бы возможна разработка научно-методических основ такой системы аттестации, которая с одной стороны опиралась бы на существующие национальные поверочные схемы средств измерения скорости водного потока, а с другой - отражала физические принципы новой техники для таких измерений.

Во второй главе исследуются составляющие предметной области акустических измерений: моделей объекта и условий измерения. За основу моделей объекта и условий измерений берется классическая акустическая модель Мирового океана. Из нее выделяются наиболее значимые факторы, влияющие на процесс формирования отраженного акустического сигнала. К наиболее значимым параметрам математической модели условий измерений были отнесены следующие: коэффициенты затухание звука на разных горизонтах, изменения отражающих свойств среды, связанные с изменением плотности, уровень собственных шумов океана, вертикальные профили скорости звука, температуры, и солености морской воды, величина доплеровского сдвига частоты, уровень поверхностного волнения. К параметрам математической модели средства измерения: частота зондируемого сигнала, амплитуда и мощность зондируемого сигнала, дальность

зондирования, ширина слоя, углы ориентации зондирующих акустических лучей и их количество, метод обработки сигнала.

В качестве основы описания математических моделей берется кортеж следующего вида

где {а5} - упорядоченная совокупность входящих в модель параметров;

{Р„- упорядоченная совокупность входящих в модель отношений.

Тогда математическая модель объекта измерений будет представлена следующим кортежем

где V - среднее значение скорости течения, м/с; к7, - значение скорости течения измеренное за время А/,, м/с; /0 - время усреднения, с.

Математическая модель условий измерений будет представлена кортежем

где Муп - упорядоченная совокупность параметров, входящих в модель условий измерений; Муд - упорядоченная совокупность диапазонов изменений параметров, входящих в модель условий измерений; Муз - упорядоченная совокупность аналитических зависимостей и отношений между параметрами, входящими в модель условий измерений. Распишем подробно значения элементов кортежа

Муп = {У,С,Р5,Р0,А,Т,8,Р,1,р,Рп,Р3,С,с,и,\,т,Ъ \

МУЛ = {V е [-1,5;1,5],С е [1450;1540],е [75 е [-150;1501,Л € [20;30],

Т € [-3;30),5 е [33,1;36,6],Р б [1,033;984,3],г е (0;12 Ю3],^ е (0,12],Л е (0;0,01], и е [0;30],Я е [0;600],г е [0;20],А е [0;20] | тр = 1,1 10"*,77 * 1,1, тг « 3,14,£ « 9,81};

М уз = {У = Л (с> . , А), С = /е (6', Т, Р), Р = /, (2), р = /р (5, Г, Р),рп(р,С,П, тр),

= ¿..(С.дллол = /Ре(я,р,р),л = /АсЛ,и),с * и,Л = /¿Ц),

г = /,({/),* = /„([/)},

где V - скорость течения, м/с; С - скорость звука в воде, м/с; - частота зондируемого акустического сигнала, Гц; ^ - частота доплеровского сдвига, Гц; А - угол между осью акустического луча и вектором скорости

М =

[ЬЕ^ЙЬ-Мй}

упорядоченная совокупность входящих в модель зависимостей;

Му = [{м

уп уд

течения, град.; Т - температура воды, "С; 5 - соленость, %о; Р - гидростатическое давление, кг/м2; г - глубина, м; р - плотность воды, кг/м3; рп -коэффициент поглощения, дБ/км; р} - коэффициент затухания, дБ/км; С -комплексное значение скорости звука, при прохождении слоя воздушных пузырьков; Я - радиус пузырька, см; резонансная частота пузырька, Гц; с - скорость морской волны, м/с; Я - длина морской волны, м; т - период морской волны; А - высота морской волны, м; г - время релаксации, с; 77 - коэффициент сдвиговой вязкости, сП; я - константа «я-»; # - ускорение свободного падения, м/с2.

Далее составляющие моделей объекта и условий измерений структурируются и представляются в виде иерархической структуры. Формализация такого рода позволяет концептуализировать процедуры выбора необходимого состава априорных знаний из имеющихся для решения поставленной задачи.

В третьей главе исследуются составляющие математических моделей процедуры и средства измерения. Анализируются различные типы акустических доплеровских профилографов скорости течения и методы зондирования акустического сигнала в среду.

Принцип действия АДПТ основан на измерении величины доплеровского сдвига частоты. В приборе реализован с помощью импульсного зондировании водной толщи снизу вверх или сверху вниз двумя или более остронаправленными лучами наподобие эхолота (см. рис. 1). Сигналы, отраженные от неоднородностей в водной толще, несут информацию о скорости течений в виде доплеровского сдвига несущей частоты излучения. Каждый из ортогональных лучей измеряет соответствующую проекцию горизонтальной составляющей вектора скорости течения с разбивкой по слоям на дистанции до 1 км. Дистанция до слоев определятся по временной задержке. Скорость течения линейно зависит от величины доплеровского сдвига несущей частоты излученного сигнала и определяется по формуле

2^,со ел'

Рис. 1. Акустический допле-ровский профилограф скорости течения.

где V - скорость течения; С - скорость распространения акустического сигнала в воде; - доплеровский сдвиг частоты; К, - излучаемая частота; А - угол между осью акустического луча и вектором скорости течения.

Анализируются технические характеристики, цикл работы, измерительный канал, методы обработки сигнала, виды коррекции акустических доп-леровских профилографов скорости течения.

Для введения поправки при расчете расстояния до горизонта, АДПТ получает информацию о значениях температуры и солености от собственных датчиков и рассчитывает по ним значение скорости звука. Поправка вводится по следующей формуле

!,=!„ (С/1536),

где: - расстояние до горизонта с учетом поправки на скорость звука; Ьт -расстояние до горизонта без учета поправки на скорость звука; С - скорость звука.

Из этого соотношения видно, что поправка вводится по одному значению скорости звука.

Отмечаются особенности применения АДПТ на двигающемся судне. Далее компоненты математических моделей процедуры и средства измерения описываются формализовано. Таким образом, компоненты математических моделей представляются следующим кортежем М0=[{М оп од

где Мт - упорядоченная совокупность параметров, входящих в модель; Мод - упорядоченная совокупность диапазонов изменений параметров, входящих в модель; М03 - упорядоченная совокупность аналитических зависимостей и отношений между параметрами, входящими в модель. Распишем подробно значения элементов кортежа

Моа = дк«*,*;(.),¿,,0, А,М,}.

Мод б [76,8• 103;1228,8-103],е [0;150],ЛГ е[1;200],£>е [1;200], е [16;600], 0 € [20° ;30° ], Д € [0° ;360° ], л е [1; 128]},

где - частота зондируемого акустического сигнала, Гц; /•■(.) - основное функциональное преобразование; - амплитуда акустического сигнала; Ра - полная мощность акустического излучателя, Вт; N - число циклов зондирования; О - толщина выделенного слоя воды, м.; У^ - вектор скорости судна; - аналитическая зависимость, используемая для внесения коррекции в результаты измерения; ¿1, - дальность зондирования, м; в -

угол ориентации лучей относительно горизонта, град.; Д - азимутальная ориентация корпуса прибора, град.; п - количество слоев в профиле; /0 -интервал времени осреднения, с.

Четвертая глава посвящена исследованию погрешности неадекватности модели зависимости измеряемой величины от входных воздействий. Исследования основываются математических моделях, разработанных в главах 2 и 3 .

Процедура измерения профиля векторов скорости течения относится к косвенным измерениям. Измерения являются также совместными, так как требуют знания дополнительных параметров: температура, соленость, скорость звука, угол отклонения прибора от вертикали, координаты, скорость судна и др. Дополнительные параметры измеряются с помощью специальных средств: датчиков наклона, маятников, систем позиционирования и т. д., интегрированных в состав АДПТ. Это обеспечивает прибор необходимой информацией для расчета векторов скорости течения воды и формирования из них профиля скорости течения.

Профиль скорости течения состоит из профилей значений следующих параметров: вектор скорость течения, горизонт измерения вектора скорости течения, географические координаты места проведения эксперимента.

Указанные параметры, взятые вместе, образуют общий профиль скорости течения, являющийся результатом измерения. Его удобно представить в виде следующей матрицы

У,=

(Рь><Р'ь) К.О

(/>«>?>») О*,,/,)

где V, - профиль скорости течения полученный в ¡-ом эксперименте; ьи -глубина, которой соответствует к-ый вектор скорости течения в ¡-ом эксперименте; {рк„(р1) - вектор скорости течения на глубине 1к в ¡-ом эксперименте, в полярных координатах; О*,,/,) - географические координаты ¡-го эксперимента; п - количество слоев в профиле; к - номер горизонта.

Во всех технических описаниях профилографа погрешность измерения приводится отдельно для скорости и направления течения, а не по ортогональным составляющим вектора, поэтому для удобства вектор скорости течения (рк, <р'к) мы представляем в полярных координатах, где первая составляющая (модуль вектора) - скорость течения, вторая (угол) - направление течения.

Из приведенной матрицы можно получить соответствующую матрицу погрешностей измереиия профиля скорости течения по всем измеряемым параметрам

Л£„ (ДЛ„АК) 04, А/,) АУ,= Мк, (Дрь,ДЙ) (Ди*,, Д/,)

Д1„, (Дрл„ДЙ) (Д^.Д/,)

где др; - матрица погрешностей профиля скорости течения полученного в ¡-ом эксперименте; Мь - погрешность измерения глубины, которой соот-ветсгвует к-ый вектор скорости течения в ¡-ом эксперименте; (Арк1,&<р°кг) -погрешность измерения к-го вектора скорости течения на глубине 1к в ¡-ом эксперименте; (Ам/„А1,) - погрешность измерения географических координат ¡-го эксперимента; к - номер горизонта.

На основе приведенной матрицы можно оценивать погрешность процедуры измерения с помощью профилографа в целом, с учетом всех измеряемых параметров.

Анализируются компоненты погрешности, вызванные отличием принятой модели условий измерений в АДПТ от реальных условий измерений. Сведя все составляющие погрешности, влияющие на погрешность неадекватности в матрицу, можно получить полную композицию методической погрешности измерения профиля скорости течения

К-д^дД, |(ДС*Д„

К*д*

*д„

{Д.*Дк*Д„}. {(Д( * д;с * Ал

„МД, {[Д"ов*А*г),(А'<и»А,,)}11

0), (Л Д, {(Л'с,5 * Д\ ), (Д'к/ч * М, )}„,

где символом * обозначается объединение погрешности, под объединением понимается применение к указанным составляющим погрешностей правил суммирования (алгебраического или векторного) в зависимости от степени их взаимосвязанности (строго коррелированны или статистически независимы); Л „К - матрица композиций методических погрешностей 11-мерного профиля скорости течения полученного в ¡-ом эксперименте; Да -погрешность, вызванная отклонением АДПТ от вертикальной оси; Ак - погрешность, вызванная перемещением АДПТ по вертикали; Дс - погрешность, вызванная ошибкой в расчете скорости звука; дш - погрешность, вызванная несоответствием доплеровского сдвига реальной скорости течения водного потока; ДАУ - погрешность, вызванная усреднением значения

вектора скорости течения по горизонту; ддао - погрешность, вызванная неидеальностью процедуры вычитания собственной скорости судна из вектора скорости течения; - погрешность, вызванная неидеальностью процедуры измерения направления движения судна с помощью компаса или системы GPS. А"ск (Л'сга) - погрешность измерения долготы (широты), определяемая собственной методической погрешностью системы позиционирования; л* (д'сга) - погрешность измерения долготы (широты), вызванная асинхронностью работы системы позиционирования и АДПТ; к -номер горизонта.

На основе матрицы, проводится расчетный анализ погрешности неадекватности для результата измерений, отображенного во втором столбце (глубины), которые ставятся в соответствие каждому измеряемому вектору скорости течения. Для проведения количественной оценки из набора математических моделей, выделяется необходимый состав априорных знаний, представляемый в виде вектора условий измерений (см. таблицу 1).

Таблица 1. Компоненты вектора условий измерений

Параметр Диапазон Примечания

Частота зондирования 38-1500 КГц Задается оператором

Дальность зондирования 100-1000м Зависит от частоты зондирования

Количество слоев 1-128 Зависит от частоты зондирования

Ширина слоя 1-32 м Зависит от частоты зондирования

Период зондирования 3-60 с Зависит от режима работы

Ориентация лучей 20+30° Определяется конфигурацией

Скорость ветра 10+30 м/с

Длина волны 6-600 м Зависит от скорости ветра

Период волны 5+20 с Зависит от скорости ветра

Высота волны 2+20 м Зависит от скорости ветра

Килевая качка 0-25° Зависит от скорости ветра

Бортовая качка 0-25° Зависит от скорости ветра

Профиль температуры 0-28° С

Профиль солености 15—41%о

Профиль скорости звука 1450-1540 м/с Зависит от температуры и солености

Количественный анализ погрешности неадекватности будем проводить с помощью имитационного моделирования. Выбор такого способа анализа обусловлен несколькими причинами, во-первых, такой алгоритм позволяет его использовать до физического эксперимента, с целью выявить априорно, возможный уровень погрешности неадекватности по указанным факторам. Во-вторых, в настоящее время отсутствует возможность проведения физического эксперимента в реальных условиях, для этого необходимо иметь информацию по большому количеству измеряемых параметров, что в натурных условиях обеспечить крайне сложно. Имитационное моделирование обладает также рядом дополнительных возможностей, ко-

торые не достижимы на практике, к ним относятся, в частности, возможность моделировать практически неограниченное число экспериментов (ограничение может быть наложено только производительностью вычислительных машин, на базе которых осуществляется моделирование). Также можно моделировать условия измерений редко встречаемые в природе.

Процедура оценки уровня погрешности неадекватности с помощью имитационного моделирования осуществляется в несколько этапов:

1. Определение компонентов вектора условий измерений;

- задание (измерение) параметров условий измерений, приведенных в таблице 1;

- вычисление зависимых параметров условий измерений через известные;

- определение диапазона изменения компонентов вектора условий измерений при заданных условиях;

2. Вычисление компонентов погрешности неадекватности.

3. Вычисление суммарной погрешности неадекватности.

4. Оценка достоверности полученных оценок погрешности.

5. Интерпретация полученных результатов.

Для иллюстрации рассматривается несколько примеров оценки уровня погрешности неадекватности при различных значениях параметров модели условий измерений. Данные по профилям температуры и солености приводятся для экваториальной Атлантики - 00° 14' ю.ш., 25° 40' з.д. по данным «Кроуфорда» 23 ноября 1958 г. Имитационное моделирование проводилось для 20 значений параметров векторов условий измерений, соответственно было получено 20 наборов значений суммарной погрешности неадекватности для каждого слоя, по этой выборке были рассчитаны характеристики погрешности. Результаты расчетов приведены в таблице 2.

Для оценки достоверности результатов метрологического анализа, вызванных отличием неадекватных моделей от адекватных, рассматривается влияние каждого параметра в отдельности. Для этого задаются различные уровни неадекватности по каждому параметру в отдельности. По температуре и солености задается пять уровней неадекватности модели: ±1, ±2, ±3, ±4, ±5 % от значения температуры (солености); для уровня волнения и отклонения прибора от вертикальной оси, уровни неадекватности задаются: ±0,1, ±0,2, ±0,3, ±0,4, ±0,5 м и ±0,1, ±0,2, ±0,3, ±0,4, ±0,5 градуса, соответственно. При каждом уровне неадекватности проводится по 400 циклов расчетного оценивания и формируется 20 выборок из 20 значений. По

\M-MJ~SX~W

определяется значение ошибки неадекватности оценки математического ожидания (МО) при сравнении неадекватной и адекватной моделей. Где в качестве 5иМ' принимаются значения, соответствующие адекватной мо-

дели, а значения 5нам' получаются при проведении метрологического анализа, соответствующие неадекватной модели.

Для оценки суммарной достоверности будем наращивать уровень неадекватности одновременно по всем параметрам, получим пять общих уровней неадекватности (см. таблицу 3). Значения ошибки неадеквагности оценки МО для пяти уровней неадекватности модели приведены в таблице 4, из которой видно, что значения ошибки неадекватности оценки МО достигаются максимальных значений только на пятом уровне неадекватности модели, на других уровнях ошибка превосходит 10 % только на первых и последних слоях.

Таблица 2. Характеристики суммарной погрешности неадекватности при

ско"

2,06 2,11 2,17 2,22 2,28 2,34 2,40 2,47 2,53 2,60 2,66 2,73

Общий уровень неадекватности модели I II III IV V

Уровень неадекватности модели по значению температуры ±1 % ±2% ±3% ±4% ±5%

Уровень неадекватности модели по значению солености ±1 % ±2% ±3% ±4% ±5 %

Уровень неадекватности модели по значению уровня волнения ±0,1 м ±0,2 м ±0,3 м ±0,4 м ±0,5 м

Уровень неадекватности модели по значению отклонения прибора от вертикальной оси ±0,1° ±0,2° ±0, 3° ±0,4° ±0,5°

Результаты имитационного моделирования подтверждают факт, что качество косвенных гидроакустических измерений в океане в существенной мере зависит от параметров условий измерений. Однако, анализ современных публикаций показывает полное отсутствие освещения вопроса о взаи-

введении коррекции по результатам зондирования с глубины 16 м

#

Глубина

от

до

МО

Д

СКО

Глубина

от

до

МО

Д

1

2

_3_

_5_ _6_

_8_ 9

Ж и_ 12 13

0

16

-0,38

2,93

1,71

14

208

224

-3,81

4,25

16

32

-0,41

2,94

1,71

15

224

240

-4,47

4,46

32

48

-0,47

2,96

1,72

16

240

256

-5,18

4,69

48

64

-0,56

2,99

1,73

17

256

272

-5,97

4,94

64

80

-0,67

3,05

1,75

18

272

288

-6,82

5,20

80

96

-0,81

3,12

1,77

19

288

304

-7,74

5,48

96

112

-0,98

3,20

1,79

20

304

320

-8,73

5,77

112

128

-1,21

3,30

1,82

21

320

336

-9,80

6,08

128

144

-1,49

3,42

1,85

22

336

352

-10,94

6,40

144

160

•1,84

3,56

1,89

23

352

368

-12,16

6,74

160

176

-2,24

3,70

1,92

24

368

384

-13,46

7,10

176

192

-2,70

3,87

1,97

25

384

400

-14,83

7,48

192

208

-3,23

4,05

2,01

Таблица 3. Общий уровень неадекватности модели

модействии АДПТ (как частный случай) с другими датчиками с целью принятия измерительной системой решения о возможности или невозможности проведения измерений при данных значениях параметров условий измерений, по причине заведомо высокого уровня погрешности неадекватности. Использование разработанного алгоритмического обеспечения позволяет по значениям параметров условий измерений оценить уровень погрешности неадекватности.

Таблица 4. Значение ошибки неадекватности оценки МО ¿„АЛДА'] при

различных уровнях неадекватности модели в целом

# Глубина, Общий уровень неадекватности Общий уровень неадекватности

м модели модели, %

от До I II III IV V I II III IV V

1 0 16 0,00 0,00 0,01 0,00 0,01 0,0 33,3 33,3 33,3 66,7

2 16 32 0,00 0,01 0,01 0,01 0,02 12,5 0,0 12,5 25,0 25,0

3 32 48 0,01 0,00 0,01 0,02 0,02 6,3 0,0 6,3 12,5 12,5

4 48 64 0,01 0,00 0,01 0,02 0,02 3,7 3,7 3,7 11,1 11,1

5 64 80 0,01 0,01 0,01 0,03 0,03 2,4 2,4 2,4 4,9 12,2

6 80 96 0,01 0,01 0,01 0,02 0,05 0,0 3,4 1,7 3,4 10,3

7 96 112 0,00 0,02 0,01 0,02 0,06 0,0 2,5 2,5 2,5 10,0

8 112 128 0,00 0,02 0,02 0,02 0,08 0,0 2,8 1,9 1,9 7,4

9 128 144 0,00 0,03 0,02 0,02 0,08 0,0 2,1 1,4 1,4 6,3

10 144 160 0,00 0,03 0,02 0,02 0,09 0,6 1,1 1,1 1,7 4,4

11 160 176 0,01 0,02 0,02 0,03 0,08 0,4 1,3 0,9 1,3 4,0

12 176 192 0,01 0,03 0,02 0,03 0,09 0,4 1,1 0,7 1,1 3,2

13 192 208 0,01 0,03 0,02 0,03 0,09 0,3 0,9 0,3 1,2 2,7

14 208 224 0,01 0,03 0,01 0,04 0,09 0,2 0,7 0,2 1,0 2,2

15 224 240 0,01 0,03 0,01 0,04 0,09 0,2 0,6 0,2 1,1 2,1

16 240 256 0,01 0,03 0,01 0,05 0,10 0,2 0,5 0,2 0,9 1,8

17 256 272 0,01 0,03 0,01 0,05 0,10 0,2 0,6 0,2 0,8 1,6

18 272 288 0,01 0,04 0,01 0,05 0,10 0,3 0,4 0,0 1,0 1,2

19 288 304 0,02 0,03 0,00 0,07 0,09 0,2 0,4 0,0 0,8 1,1

20 304 320 0,02 0,03 0,00 0,07 0,09 0,2 0,3 0,0 0,9 0,8

21 320 336 0,02 0,03 0,00 0,08 0,07 0,1 0,4 0,0 0,9 0,7

22 336 352 0,01 0,04 0,00 0,09 0,07 0,2 0,3 0,1 0,9 0,5

23 352 368 0,02 0,04 0,01 0,11 0,06 0,2 0,2 0,1 0,9 0,4

24 368 384 0,02 0,03 0,01 0,12 0,05 0,1 0,3 0,1 0,8 0,3

25 384 400 0,01 0,04 0,01 0,12 0,05 0,0 33,3 33,3 33,3 66,7

Доверительный интервал ошибки неадекватности оценки МО в таблице 4 приведен в процентах, это сделано для удобства и наглядности. В случае изменения условий измерений будет соответственно меняться соотношение: дальность зондирования, количество слоев, ширина слоя. Следовательно, при проведении МА и оценки его достоверности будут получены

другие абсолютные значения ошибок, при процентном же выражении этих значений, результаты можно будет сравнивать.

Имитационное моделирование показало, что уменьшение величины априорной неопределенности значений параметров модели условий измерений, при использовании данных от CTD-, SCV- и ХВТ-зондов, при различных условиях измерений и уровнях неопределенности математической модели условий измерений может в некоторых случаях снизить значение погрешности неадекватности в распределении векторов скорости течения по профилю в несколько раз.

В пятой главе описываются программные средства, разработанные на основе математических моделей, с помощью которых проводилось компьютерное моделирование условий измерений. В начале главы проводится анализ существующих программных средств, на которых возможна реализация описанных математических моделей, рассматриваются следующие программные средства: LAB VIEW, MATLAB, STADIA, STATISTICA, Visual Basic Application (VBA). Подробно рассматриваются вопросы проектирования виртуальных измерительных средств с помощью пакета LABVIEW 6.1 американской фирмы National Instruments. Описываются программные модули, разработанные на LAB VIEW 6.1 моделирующие отраженный акустический сигнал, условия измерений, а также функции, реализованные в VBA проводящие расчетное оценивание характеристик методической погрешности. В конце главы приводится краткое пользовательское руководство по этим программам.

В заключении подводятся итоги проведенного исследования, отмечаются наиболее важные в работе моменты. Сформулированы основные полученные научные и практические результаты исследования.

Основные результаты работы

1. Классифицированы существующие методы и средства измерения скорости течения водного потока.

2. Исследована предметная область акустических измерений и разработаны математические модели компонентов предметной области акустических измерений.

3. На основе разработанных математических моделей проведен анализ факторов влияющих на появление погрешности неадекватности.

4. Разработано алгоритмическое обеспечение количественной оценки погрешности неадекватности.

5. Разработан комплекс программных средств, реализующих автоматическое проведение оценки погрешности неадекватности, и проведено имитационное моделирование с использованием комплекса программных средств.

6. Проведен анализ результатов имитационного моделирования при различных значениях параметров математических моделей и выработаны рекомендации по снижению уровня погрешности неадекватности при проведении натурного эксперимента.

7. Проведена оценка достоверности проводимого метрологического анализа с использованием имитационного моделирования.

Список публикаций по теме диссертации

1. Храбров A.A. Метод анализа иерархий для решения задач оптимизации параметров метрологического анализа // Вестник Санкт-Петербургского отделения Метрологической Академии России. - Издательство ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, 2001. - Вып.7, с. 45-52.

2. Брусакова И.А., Храбров A.A. Метод анализа иерархий для решения задач выбора необходимого состава априорных знаний при проведении метрологического анализа // Тезисы доклада на международной конференции SCM2001 «Мягкие вычисления и измерения». - СПб., 2001.

3. Храбров A.A. Процедура метода анализа иерархий для многомерных иерархических структур // Тезисы доклада на международной конференции SCM2002 «Мягкие вычисления и измерения». - СПб., 2002. - с. 115-117.

4. Храбров A.A. Процедура гидрофизических измерений с помощью акустического доплеровского профилографа течения // Вестник Санкт-Петербургского отделения Метрологической Академии России. - Изд-во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, 2003. - Вып.Ю, с. 64-71.

5. Храбров A.A. Моделирование измерительного канала акустического доплеровского профилографа течения // Тезисы доклада на международной конференции SCM2003 «Мягкие вычисления и измерения». -СПб., 2003.

6. Брусакова И.А., Храбров A.A. Метод анализа иерархий для описания математической модели мирового океана // Информационно-измерительные и управляющие системы. - Издательство «Радиотехника», М., 2003. -№1, т.1, С. 58-64.

7. Брусакова И.А., Ковчин И.С., Храбров A.A. Модельные исследования акустического доплеровского профилографа течения // Тезисы доклада на международной конференции ГА-2004 «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики». - СПб., 2004. - с. 231-234.

Подписано в печать 22.09.04. Формат 60*84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 93.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии Издательства СПбГЭТУ "ЛЭТИ"

Издательство СПбГЭТУ "ЛЭТИ" 197376, С.-Петербург, ул. Проф. Попова, 5

РНБ Русский фонд

2006-4 8481

\

I

2 7 СсН TS

ОГЛАВЛЕНИЕ.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ,

ТЕРМИНОВ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ

1.1 Общие сведения.

1.2 Вертушечные измерители течения

1.3 Электромагнитные измерители течения.

1.4 Акустические импульсные измерители течения.

1.5 Акустические доплеровские измерители течения.

1.6 Акустические доплеровские профилографы течения.

1.7 Термогидрометрические измерители скорости течения.

1.8 Электрохимические методы измерения скорости течения.

1.9 Методы и средства поверки измерителей скорости течения.

1.9.1 Общие сведения.

1.9.2 Тележка в гидрологическом бассейне.

1.9.3 Поверка АДПТ.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1.

ГЛАВА 2. МОДЕЛИ ОБЪЕКТА И УСЛОВИЙ ИЗМЕРЕНИЙ.

2.1 Общие сведения.

2.2 модель объекта измерений.

2.2.1 Скорость водного потока.

2.3 модель условий измерений.

2.3.1 Доплеровский сдвиг.

2.3.2 Соленость.

2.3.3 Температура.

2.3.4 Скорость звука.

2.3.5 Плотность.

2.3.6 Поверхностное волнение.

2.3.7 Затухание звука.

2.3.8 Неоднородности плотности.

2.3.9 Концентрация пузырьков.

2.3.10 Звукорассеивающие слои.

2.3.11 Шумы океана.

2.3.12 Коэффициент отражения.

2.3.13 Структурирование модели объекта измерения.

2.3.14 Формализация моделей объекта и условий измерения.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3. ОПИСАНИЕ МОДЕЛИ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ.

3.1 введение.

3.2 Принцип действия акустического доплеровского профилографа.

3.3 Цикл работы профилографа.

3.4 Описание измерительного канала АДПТ.

3.4.1 Зондируемый акустический сигнал.

3.4.2 Прохождение сигнала по измерительному каналу.

3.4.3 Методы обработки отраженного акустического сигнала.

3.4.4 Коррекция результатов измерения.

3.5 Характеристики АДПТ.

3.5.1 Дистанция зондирования.

3.5.2 Среднеквадратическая погрешность измерения скорости течения.

3.5.4 Особенности применения АДПТ на двигающемся судне.

3.5.5 Классификация акустических доплеровских измерений.

3.5.6 Формализация модели средства измерения.

ГЛАВА 4. АНАЛИЗ МЕТОДИЧЕСКИХ ПОГРЕШНОСТЕЙ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ.

4.1 Описание составляющих погрешности из-за неадекватности моделей, используемых при измерениях.

4.1.1 Обобщенная процедура метрологического анализа суммарной погрешности измерения.

4.1.2 Процедура метрологического анализа в обобщенном виде.

4.1.3 Погрешность неадекватности, вызванная отклонением прибора от вертикали.

4.1.4 Погрешность неадекватности, вызванная вертикальными перемещениями профилографа.

4.1.5 Погрешность неадекватности, вызванная ошибкой в расчете скорости.

4.1.6 Погрешность неадекватности, вызванная несоответствием доплеровского сдвига несущей частоты реальной скорости течения.

4.1.7 Погрешность неадекватности из-за усреднения скорости и направления течения по слоям.

4.1.8 Погрешность недаекватности, вызанная ошибкой при вычитании скорости судна из измеренного профиля.

4.1.9 Погрешность недаекватности из-за привязки результатов измерения к географическим координатам.

4.1.10 Суммарная погрешность неадекватности, вызванная отличием принятой в профилографе модели условий измерений от реальных условий измерений.

4.2 Расчетное оценивание характеристик погрешности неадекватности.

4.2.1 Общие сведения.

4.2.2 Формирование вектора условий измерений.

4.2.3 Алгоритм оценки уровня погрешности неадекватности моделей.

4.2.4. Пример оценки суммарной погрешности неадекватности.

4.3 Расчетное оценивание значения погрешности неадекватности при различных условиях измерений.

4.4 Исследование достоверности расчетного оценивания характеристик погрешности неадекватности.

4.4.1 Общие положения.

4.4.2 Исследование достоверности расчетного оценивания.

Выводы по главе 4.!.

ГЛАВА 5. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ.

5.1 постановка задачи.

5.2 Обоснование выбора программного средства.

5.2.1 Общие сведения.

5.2.2 Пакет LAB VIEW 6.1.

5.2.2 Пакет MATLAB.г.

5.2.3 Пакет STATISTICA.

5.2.4 Пакет STADIA.

5.2.5 Язык программирования Visual Basic Aplication (VBA).

5.2.6 Выбор программного средства.

5.3 Описание программных модулей на lab view 6.1.

5.3.1 Генерация акустического сигнала.

5.3.2 Вычисление погрешности измерений.

5.4 Описание программных модулей на VBA.

5.5. Блок-схема программы.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5.

Актуальность проблемы. Измерение скорости и направления течения водного потока является важной задачей для всех отраслей техники, связанных с морем. Приборы для измерения скорости течения используются в гидростроительстве, океанологии, морской геологии, судостроении, мореплавании, военно-морском флоте. В настоящее время для проведения комплексных океанологических исследований широкое применение получили акустические доплеровские профилографы течения (АДПТ), которые позволяют бесконтактным методом измерять профиль векторов скоростей течения. Принцип действия АДПТ основан на измерении доплеровского сдвига частоты акустического эхосигнала, отраженного от неоднородностей плотности морской среды. Эхосигнал возникает в результате наклонного зондирования АДПТ водной среды океана. Как правило, в АДПТ используются четыре излучателя, формирующие четыре луча гидроакустического зондирования водной среды под углом 20-30 град. В результате обработки эхосигналов, отраженных от нескольких лучей, получают информацию о проекциях горизонтальных составляющих вектора скорости течения с разбивкой их по слоям на дистанции порядка 1 км. Расположение слоев по глубине определяется по временной задержке приема отраженного от данного слоя сигнала. АДПТ могут применяться в составе буйковых океанических станций, на борту кораблей и других, движущихся подводных и надводных объектов для получения полноценной оперативной информации об основных характеристиках гидрофизических полей.

Но несмотря на все их достоинства, в нашей стране приборы этого типа, не нашли широкого распространения. Это обусловлено отсутствием отечественных производителей этой техники и национальных стандартов сертификации зарубежной. Принятая в настоящее время в нашей стране методика метрологической аттестации средств измерения скорости водного потока основана на поверочная схеме, предполагающей их испытания в линейном гидрологическом бассейне, принципиально не пригодном для работы акустических приборов. Ситуация осложняется еще и тем, что качество измерений, проводимых с помощью АДПТ, в существенной мере зависит от условий измерений, которые в океане могут изменяться в широком диапазоне. Для исключения влияния отличий принятой в АДПТ математической модели условий измерений от реальных условий измерений в приборе предусмотрен ряд процедур коррекции. Однако проведенные модельные исследования показали, что эти процедуры позволяют лишь незначительно снизить уровень методических погрешностей.

В этой связи крайне актуальной становится задача исследования метрологических характеристик АДПТ, которое с одной стороны опиралось бы на существующие национальные поверочные схемы средств измерения скорости водного потока, а с другой учитывало физические принципы условий измерений.

Однако отсутствие в нашей стране и за рубежом достаточного объема экспериментального материала по работе АДПТ в натурных условиях делает крайне затруднительным создания приемлемой и адекватной метрологической модели данного средства измерения, которая могла бы лечь в основу необходимой системы их аттестации. С целью преодоления данной проблемы, предлагается исследование метрологических характеристик АДПТ с учетом условий измерений, что и определяет актуальность настоящего исследования. Цель исследования.

Диссертация посвящена исследованию метрологических характеристик АДПТ. Целью является повышение эффективности измерений проводимых с помощью АДПТ. Для достижения поставленной цели необходимо провести исследование погрешности неадекватности модели зависимости измеряемой величины от входных воздействий.

Задачи исследования.

1. Разработать математические модели объекта, условий и средства измерений и выделить из них наиболее значимые параметры для решения поставленной задачи;

2. Систематизировать анализ погрешности неадекватности, вызванной отличием принятой в АДПТ модели условий измерений от реальных условий измерений;

3. Разработать алгоритмическое обеспечение количественной оценки погрешности неадекватности модели зависимости измеряемой величины от входных воздействий;

4. Реализовать алгоритмическое обеспечение и математические модели на программном средстве;

5. Провести имитационное моделирование и получить количественную оценку погрешности неадекватности модели зависимости измеряемой величины от входных воздействий.

Новые научные результаты.

1. Разработаны математические модели, описывающие предметную область акустических измерений, позволяющие проводить имитационное моделирование процедуры измерения акустического доплеровского профилографа скорости течения.

2. Предложено формальное описание суммарной погрешности измерения АДПТ.

3. Разработано алгоритмическое обеспечение, позволяющее проводить количественную оценку погрешности неадекватности модели зависимости измеряемой величины от входных воздействий.

На защиту выносятся:

1. Предложенный состав математических моделей, описывающих предметную область акустических измерений;

2. Математическое обеспечение анализа влияния на результат измерения неадекватных моделей зависимости измеряемой величины от входных воздействий;

3. Математическое обеспечение метрологического анализа результатов измерения скорости течения с помощью АДПТ.

Практическая ценность.

1. Разработанное алгоритмическое обеспечение позволяет оценивать уровень погрешности неадекватности в зависимости от значений параметров условий измерений, как при проведении имитационного моделирования, так и в натурном эксперименте. Это дает возможность в максимальной степени учитывать влияющие факторы и, следовательно, адекватно оценивать качество получаемого материала наблюдений при измерениях с помощью АДПТ.

2. Сформулированы рекомендации к проведению процедуры измерения с помощью АДПТ, позволяющие снизить значение погрешности неадекватности.

3. Описанные математические модели и разработанные на их основе программные продукты могут позволить в будущем составить основу для создания методики аттестации АДПТ и помочь в создании национальной методики метрологической аттестации для выполнения операции сертификации.

4. Разработанные программные средства способны моделировать весь диапазон условий измерений типовых АДПТ, что позволяет дополнить экспериментальную часть процедуры аттестации таких приборов, проводимую в нормальных условиях измерений, тестированием их работы при моделировании реальных океанских условий.

Практическая реализация результатов.

1. Полученное алгоритмическое обеспечение может применяться при проведении натурного эксперимента, как предварительная оценка уровня погрешности неадекватности, с целью принятия решения о необходимости уточнения априорных знаний о значениях параметров условий измерений.

2. Алгоритм оценки погрешности неадекватности может применяться при проведении измерений в автономном режиме для введения поправки в результат измерения. В этом случае программное средство, на котором реализован алгоритм, получая информацию от дополнительных датчиков, может вводить поправку в результат измерения, которая будет учитывать конкретные значения параметров математической модели условий измерений.

Обоснованность и достоверность результатов.

Достоверность исходных данных обеспечивается использованием официальных государственных справочных изданий, применением известных методик обработки и оценивания результатов. Результаты, изложенные в настоящей работе, получены при использовании математических методов, уже долгое время применяющихся и упомянутых во многих опубликованных работах. Достоверность полученных результатов в работе оценивается численно. Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы и отдельные ее результаты докладывались и обсуждались на:

1. Международной конференции по мягким вычислениям и измерениям SCM2001, Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет «ЛЭ-ТИ», Санкт-Петербург, 2001 год;

2. Международной конференции по мягким вычислениям и измерениям SCM2002, Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет «ЛЭ-ТИ», Санкт-Петербург, 2002 год;

3. Международной конференции по мягким вычислениям и измерениям SCM2003, Санкт-Петербургский Государственный Электротехнический Университет «ЛЭ-ТИ», Санкт-Петербург, 2003 год;

4. Седьмой международной конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики» ГА-2004, ЦНИИ «Морфизприбор», Санкт-Петербург, 2004 год.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 7 печатных работ: 4 публикации - тезисы докладов на международных конференциях; 3 публикации - статьи, одна из которых в реферируемом издании.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, включающего 120 наименований. Основная часть работы изложена на 150 страницах машинописного текста. Работа содержит 21 рисунок и 28 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация была посвящена исследованию метрологических характеристик АДПТ. Целью являлось повышение эффективности измерений проводимых с помощью АДПТ. В ходе исследования были рассмотрены различные измерители скорости течения, было показано, что наиболее привлекательными в настоящее время и перспективными в будущем являются акустические доплеровские профилографы течения. Но принятая в настоящее время в нашей стране методика метрологической аттестации средств измерения скорости водного потока, основанная на поверочная схеме, предполагающей их испытания в линейном гидрологическом бассейне, принципиально не пригодна для работы акустических приборов. В этой связи крайне актуальной является задача разработки научно-методических основ такой системы аттестации, которая с одной стороны опиралась бы на существующие национальные поверочные схемы средств измерения скорости водного потока, а с другой - отражала физические принципы новой техники для таких измерений. Решение этой задачи позволит открыть дорогу широкому использованию приборов этого типа в нашей стране, а также адекватно оценивать качество получаемого с помощью них материала наблюдений. Для решения поставленной задачи были проведены исследования, основанные на изучении трех физико-математических моделей: объекта, условий и средства измерения, созданных с помощью компьютерной технологии. Проведенное исследование позволило выделить наиболее значимые факторы, влияющие на процесс формирования отраженного акустического сигнала, а затем провести анализ методических погрешностей средства измерения и описать составляющие погрешности, вызванные неадекватности модели условий измерений. В результате была описана методика проведения метрологического анализа суммарной методической погрешности акустического доплеровского профилографа течения, вызванных отличием принятых моделей от реальных условий измерений.

Далее мы перешли от обобщенной процедуры к расчетному оцениванию характеристик методической погрешности. В ходе расчетного оценивания были получены численные результаты моделирования влияния условий измерения на значение суммарной методической погрешности. На основании этих данных был сделан ряд выводов о степени влияния условий измерений на качество измерений. Все выводы сводились, в принципе, к одному заключению, для уменьшения значения методической погрешности необходимо уточнение априорных знаний о значениях параметров условий измерений [75].

Здесь мы подошли к логичному вопросу, каким образом уточнять априорные знания о параметрах условий измерений. По мнению автора, существуют, по крайней мере, два подхода к решению этого вопроса, первый - измерение параметров среды с помощью дополнительных средств измерения, второй - использование математической модели, прогнозирующей значения параметров условий измерений.

В отношении первого подхода, на примере «идеального случая» было показано, на сколько уменьшается значение погрешности неадекватности (по всему профилю), когда известны все значения профилей температуры и солености, такой случай соответствует практической ситуации, когда до проведения процедуры зондирования с помощью профилографа, производится зондирование с помощью ХВТ-зондов, при использовании которого можно получить профиль с дискретностью 10 см. Такая процедура не дешева, так как зонды являются одноразовыми. Поэтому прежде чем осуществлять зондирование только с целью уточнения априорных знаний о параметрах условий измерений, можно воспользоваться разработанным в настоящей работе программным модулем, позволяющим оценить значение суммарной методической погрешности, предположив возможную форму профиля соответствующих параметров для конкретного географического района Мирового океана [43, 55, 70]. Использование второго подхода требует знания подробно описанной математической модели гидрофизических полей. На основе этой модели осуществляется прогнозирование параметров условии измерений для данной географической точки и времени.

Первый подход дает более точные результаты, так как они зависят только от погрешности используемого средства измерения. Второй подход менее точен, так как зависит от величины накопленных знаний о параметрах условий измерений в необходимом географическом районе и качества построенных на этой основе моделей, но при этом однократно построенная математическая модель может применяться для прогнозирования неограниченное число раз. При отсутствии адекватной модели гидрофизических полей в состав АДПТ необходимо включать дополнительные средства измерения (CTD-зонды, ХВТ-зонды, датчики отдельных параметров и т.п.) - это повысит качество измерений, но усложнит и сделает дороже процедуру измерений. Исследователь должен сам выбирать необходимое ему соотношение цена-качество при проведении измерений с помощью АДПТ. Конечно, такие процедуры не всегда необходимы, но в тех случаях, когда требуются результаты измерения, полученные с максимально возможной точностью, предложенная процедура метрологического анализа позволяет провести предварительную оценку. Такие случаи могут происходить, например, в гидростроительстве, где погрешности результатов измерений могут приводить к авариям, катастрофам и неверным решения. Разработанный в настоящей работе алгоритм проведения метрологического анализа может использоваться при обоих подходах устранения априорной неопределенности в отношении значений параметров условий измерений. Как при установлении требований к точности измерений в целях обеспечения необходимой эффективности использования результатов измерений, так и при установлении допустимых уровней измеряемых величин, необходимо учитывать характеристики достоверности результатов метрологического анализа. По существу в этих случаях ошибки результатов метрологического анализа эквивалентны соответствующему увеличению погрешностей результатов измерений [98]. Для исключения увеличения погрешностей результатов измерений, вызванных ошибками результатов метрологического анализа, в состав описанного алгоритма вошла процедура оценки достоверности проведенного метрологического анализа в зависимости от уровня неадекватности параметров модели.

В ходе проведенных теоретических исследований в диссертации получены следующие новые научные и практические результаты:

1. Исследована иерархическая модель предметной области акустических измерений и выделены наиболее значимые параметры. Полученная в результате модель может быть использована, как для проектирования акустических средств измерения, так и для проведения их аттестации и поверки.

2. Разработана и доведена до рабочей компьютерной программы математическая модель отраженного акустического сигнала, учитывающая изменения значений параметров условий измерений.

3. Разработан и доведен до рабочей компьютерной программы алгоритм автоматического проведения метрологического анализа на основе априорных знаний о параметрах условий измерений.

4. Достоверность проведенного метрологического анализа была оценена с помощью специальной процедуры оценки характеристик достоверности, входящей в состав разработанного алгоритма.

5. В диссертации систематизированы сведения о современных отечественных и зарубежных методах и средствах измерения скорости течения.

1. Авдеев Б.Ю. Планирование измерительного эксперимента: Учебное пособие / Б.Ю. Авдеев, С.М. Пыко. СПб.: ГЭТУ, 1996. -40 с.

2. Агапьев Б.Д. Обработка экспериментальных данных / Б. Д. Агапьев, В. Н. Белов. М.: Мир, 2000. 84 с.

3. Алексахин С.И. Прикладной статистический анализ. Учебное пособие / С.И. Алек-сахин, А.В. Балдин. М., 2001. 120 с.

4. Андреева И.Б. Объемное рассеяние звука в Индийском океане / И.Б. Андреева // Океанология.-1973. 13, № 6. С. 28-31.

5. Андреева И.Б. Рассеяние звука в океанических звукорассеивающих слоях / И.Б. Андреева. М.: Наука, 1974. 74 с.

6. Андреева И.Б. Новые данные о глубоководных звукорассеивающих слоях / И.Б. Андреева, Ю.Ю. Житковский Океанология.-1968. 8, № 5. - С. 54-61.

7. Бакут П.А. Обнаружение движущихся объектов / П.А. Бакут, Ю.В. Жулина. М.: Сов. радио, 1980. - 288 с.

8. Большаков И.А. Статистические проблемы выделения потока сигналов из шума / И.А. Большаков. М.: Сов. радио, 1969. - 464 с.

9. Бреховских JI.M. Акустика океана / JI.M. Бреховских. М.: Наука, 1974. - 694 с.

10. Бреховских JI.M. Акустические волны в океане: сб.ст. / JI.M. Бреховских. -М., 1987. 279 с.

11. Бреховских JI.M. Акустика в океане: сб.ст. / JI.M. Бреховских. М., 1992. -193 с.

12. Бреховских JI.M. Волны в слоистых средах / JI.M. Бреховских. М.: Наука 1989. - 290 с.

13. Бреховских JI.M. Акустика слоистых сред / JI.M. Бреховских, О.А. Годин. М.: Наука, 1989.-341 с.

14. Бреховских Л.М. О роли акустики в исследовании океана / Л.М. Бреховских // Известия АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1965. - №10. - С. 1050-1064.

15. Бреховских Л.М. Подводная акустика / Ю.М. Бреховских. М.: Мир, 1970. -340 с.

16. Бреховских Л.М. Распространение волн и подводная акустика / Л.М. Брехов-ских. М.: Наука, 1980. - 263 с.

17. Бреховских Л.М. Теоретические основы акустики океана / Л.М. Бреховских. -Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 215 с.

18. Брусакова И.А. Метод анализа иерархий для описания математической модели • Мирового океана / И.А. Брусакова, А.А. Храбров // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2003. - №1. - Т.1. - С. 58-64.

19. Брусакова И.А. Достоверность результатов метрологического анализа: Учебное пособие / И.А. Брусакова, Э.И. Цветков. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2001. -120 с.

20. Брусакова И.А. Концепция применения информационных технологий в измерительной технике / И.А. Брусакова, Э.И. Цветков // Вопросы проектирования измерительной техники. СПб., 1996. - С. 9-18.

21. Брусакова И.А. Метрологический анализ виртуальных измерительных цепей / И.А. Брусакова, Э.И. Цветков. СПб.: Изд-во ГЭТУ «ЛЭТИ», 2000. - 180 с.

22. Бутковский О .Я. Вынужденное комбинационное рассеяние звука на пузырьках газа в волноводе / О.Я. Бутковский. М.: Б.И., 1987. - 93 с.

23. Вагин А.Н. Разработка гибридных экспертных систем для решения задач автоматизации экспериментальных установок / А.Н. Вагин, И.Л. Вертлиб // Третья Всесоюзная конференция по искусственному интеллекту: Сб. докл. конф., г. Минск, 1990.-Т.2. С. 160-163.

24. Вдовичева Н.К. Определение характеристик движущихся стохастических распределенных источников звука / Н.К. Вдовичева Н.К. Н.: Новгород, 1997. 450 с.

25. Виноградов М.Е. Вертикальное распределение океанического зоопланктона / М.Е. Виноградов. М.: Наука, 1968. -113 с.

26. Воронов Б.Б. Автоматизированная установка для акустических измерений / Б.Б. Воронов, А.И. Коробов. М.: Б.И., 1988. - 67 с.

27. Гостев B.C. О микроструктуре температурного поля в океане (обзор) / B.C. Гостев, Р.Ф. Швачко // Известия АН СССР, Физика атмосферы и океана. -1965. 5, № 10. - С. 1066-1074.

28. Государственные эталоны и общесоюзные поверочные схемы. М.: Изд-во стандартов, 1978. 49 с.

29. Глотов В.П. Исследование рассеяния звука пузырьками, создаваемыми искусственным ветром в морской воде, и статистического распределения размеров пузырьков / В.П. Глотов, П.А. Колобаев // Акустический журнал. 1961. - 7, № 4. - С. 26-29.

30. Глотов В.П. Когерентное отражение звука от приповерхностного слоя океана, содержащего резонансные рассеиватели /В.П. Глотов, Ю.П. Лысанов //Акустический журнал. 1964. - 10, № 4. - С. 21-25.

31. Давидан И.Н. Ветер и волны в океанах и морях (справочные данные) / И.Н. Да-видан, Л.И. Лопатухин. Л.: Транспорт, 1974. - 358 с.

32. Данилевич С.Б. Построение рациональных методик поверки средств измерений с помощью метода имитационного моделирования / С.Б. Данилевич. М.: Метрология, 1980. -210 с.

33. Долинский Е.Ф. Обработка результатов измерений / Е.Ф. Долинский. М.: Изд-во стандартов, 1973. - 192 с.

34. Дьяконов В.А. Компьютерная математика. Теория и практика / В.А. Дьяконов. -М.: Нолидж- 2000. 320 с.

35. Елисеевнин В.А. Расчет лучей, распространяющихся в неоднородной среде. / В.А. Елесеевнин//Акустическийжурнал. 1964. -10, № 3. - С.17-20.

36. Земмельман М.А. О классификации погрешностей измерений / М.А. Земмельман // Измерительная техника. 1985. - № 6. - С 3-5.

37. Иоффе В.К. Справочник по акустике: под общ. ред. М.А. Сапожкова / В.К. Иоффе. М.: Связь, 1979. - 731 с.

38. Использование виртуальных инструментов LABVIEW / Ф.П. Жарков, В.В Каратаев, В.В. Никифоров, B.C. Панов. М.: Соломон-Р, Радио и связь, Горячая линия - Телеком, 1999. - 268 с.

39. Калашников П.А. Первичная обработка гидрологической информации / П.А. Калашников. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. - 151 с.

40. Капиев Р.Э. Измерительно-вычислительные комплексы / Р.Э. Капиев. JL: Энергоатомиздат, 1988. -204 с.

41. Карташова А.Н. Достоверность измерений и критерии качества испытаний приборов / А.Н. Карташова М.: Изд-во стандартов, 1967. - 91 с.

42. Кендиг П. Собственные шумы моря и их измерение / П. Кендиг // Подводная акустика. 1965. - Т. 1. - С 289-312.

43. Клей К. Акустическая океанография / К. Клей, Г. Медвим. М.: Мир, 1980. -481 с.

44. Ковчин И.С. Автономные океанографические средства измерений / И.С. Ков-чин. JL: Гидрометеоиздат, 1991. - 255 с.

45. Ковчин И.С. Методы специальных океанологических измерений / И.С. Ковчин, И.А. Степанюк. СПб.: Изд-во РГГМУ, 2002. - 271 с.

46. Колобаев П.А. Исследование концентрации и статистического распределения размеров пузырьков, создаваемых ветром в приповерхностном слое океана / П.А. Колобаев // Океанология. 1975. - №6, выпуск 3. - С. 1013-1017.

47. Коньков А.В. Поверка средств акустических измерений: Конспект лекций / Н.В. Коньков. М.: ВИСМ, 1982. - 99 с.

48. Коткин Г.Л. Компьютерное моделирование физических процессов с использованием MATLAB: Учебное пособие / Г.Л. Коткин, B.C. Черкасский. Новосибирск: Изд-во НГУ, 2001. - 173 с.

49. Крылов Ю.М. Спектральные методы исследования и расчета ветровых волн / Ю.М. Крылов. Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - 255 с.

50. Крылов Ю.М. Исследование двухмерного энергетического спектра и длины ветровых волн / Ю.М. Крылов, С.С. Стрекалов, В.Ф. Цыплухин // Известия АН СССР. Физика и атмосферы океана. 1968. - № 6, С. 660-670.

51. Куликовский К.Л. Методы и средства измерений / К.Л. Куликовский, В.Я. Купер. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 310 с.

52. Мандельштам Л.И. К теории поглощения звука в жидкостях / Л.И. Мандельштам, М.А. Леонтович. М.: ЖЭТФ, 1937. 241 с.

53. Малышев В.М. Гибкие измерительные системы в метрологии / В.М. Малышев, А.И. Механиков. М.: Изд-во стандартов, 1988. - 130 с.

54. Месарович М. Теория иерархических многоуровневых систем / М. Месарович, Д. Мако. М.: Мир, 1973. - 389 с.

55. Мищенко С.В. Анализ и синтез измерительных систем / С.В. Мищенко, Ю.Л. Муромцев. Тамбов: Изд-во ТГТУ, 1995. - 151 с.

56. Молчанов В.М. Обработка данных физического эксперимента / В.М. Молчанов. СПб.: Изд-во Нестров, 1999. - 204 с.

57. Нечаева Ю.И. Интеллектуальные системы в морских исследованиях и технологиях / Ю.И.Нечаева. СПб.: Изд-во ГМТУ, 2001. - 70 с.

58. Новицкий П.В. Оценка погрешностей результатов измерений / П.В. Новицкий, И.А. Зограф. Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отд-ние, 1991. - 303 с.

59. Новые методы и средства акустических измерений и приборы контроля: Материалы краткосрочного семинара 10-11 октября / под ред. А.Е. Колесникова. Л.: ЛДНТП, 1989. - 88 с.

60. ГОСТ 8.009-84. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений. М.: Изд-во стандартов, 1988. - 40 с.

61. О динамических погрешностях океанологических измерителей модуля скорости течения с роторными преобразователями / В.М. Абрамов, С.А. Заграничное, Г.П. Клещева, И.С. Ковчин // Океанология. 1988. - Т.28, выпуск 3. - С. 502-506.

62. Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы / П.П. Орнатский. Киев: «Вшца школа», 1973. - 552 с.

63. Орнатский П.П. Теоретические основы информационно-измерительной техники / П.П. Орнатский. Киев: Наукова думка, 1983. - 381 с.

64. Основополагающие стандарты в области метрологии. М.: Изд-во стандартов, 1986.-43 с.

65. Осташев В.Е. Распространение звука в движущихся средах / В.Е. Осташев. -М.: Наука, 1992. 101 с.

66. Парамонов А.Н. Современные методы и средства измерения гидрологических параметров / А.Н. Парамонов, В.М. Кушнир. Киев, 1979. 251 с.

67. Пиотровский Я. Теория измерений для инженеров / Я. Пиотровский. М.: Мир, 1989.-335 с.

68. Плескунин В.И. Теоретические основы планирования эксперимента в научных и инженерных исследованиях: Учебное пособие / В.И. Плескунин. Л.: ЛЭТИ, 1974.- 47 с.

69. Полов К.П. Функциональное моделирование радиотехнических устройств и систем на ЦВМ: Учебное пособие. К.П. Полов. Горький: Изд-во ГПИ, 1989. - 95 с.

70. Поляк Ю.Г. Вероятностное моделирование на электронных вычислительных машинах / Ю.Г. Поляк. М.: Сов. радио, 1971. - 237 с.

71. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений / Е.И. Пустыльник. М.: Наука, 1968. - 288 с.

72. РД-50-453-84. Методические указания. Характеристики погрешности средств измерений в реальных условиях эксплуатации. Методы расчета. М.: Изд-во стандартов, 1988. - 16 с.

73. Репин В.Г. Статистический синтез при априорной неопределенности и адаптация информационных систем / В.Г. Репин, Г.П. Тартаковский. М.: Сов. радио, 1977.- 432 с.

74. Розенберг В.Я. Введение в теорию точности измерительных систем / В.Я. Розенберг. М.: Советское радио, 1975. - 304 с.

75. Романов В.Н. Интеллектуальные средства измерений / В.Н. Романов, B.C. Соболев, Э.И. Цветков. М.: Ред. изд. центр «Татьянин день», 1994. - 280 с.

76. Розенберг В.Я. Введение в теорию точности измерительных систем / В.Я. Розенберг. М.: Сов. радио, 1975. - 304 с.

77. Саати Т.Л. Принятие решений. Метод анализа иерархий / Т.Л. Саати. М.: Радио и связь, 1993. - 320 с.

78. Салин B.C. Практикум по курсу «Статистика». В системе Statistica / B.C. Са-лин, Э.Л. Чурилова. М.: Перспектива. 2002. 281 с.

79. Семененко М.Ю. Введение в математическое моделирование / М.Ю. Смененко.- М.: Солон-Р, 2002. -261 с.

80. Скляров В.А. Программирование на языках Си и Си++ / В.А. Скляров. М.: Высшая Школа, 1996. - 640 с.

81. Соколов А.Е. Математические системы обработки данных / А.Е. Соколов // Международная конференция по мягким вычислениям и измерениям: Сб. докл. конф., г. С-Петерб., 25-27 июня. 2001. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ. 2001. - с. 280-282.

82. Сосулин Ю.Г. Теория обнаружения и оценивания стохастических сигналов / Ю.Г. Сосулин. М.: Сов. радио, 1978. - 320 с.

83. Степанюк И.А. Океанологические измерительные преобразователи / И.А. Сте-панюк J1.: Гидрометеоиздат, 1986. - 269 с.

84. Тарасевич Ю.М. Математическое и компьютерное моделирование. Вводный курс / Ю.М. Тарасевич. М.: Едиториал-УРСС, 2001. - 205 с.

85. Толстой И. Акустика океана / И. Толстой, К.С. Клей. М.: Мир, 1969. - 302 с.

86. Тюрин Н.И. Введение в метрологию / Н.И. Тюрин. М.: Изд-во стандартов, 1985. - 346 с.

87. Устранение интерференционных искажений при акустических измерениях / Е.А. Маркова, Т.Ю. Фомичева, В.А. Зверев, Н. Новгород: ИПФ, 1997. - 106 с

88. Физика Океана / под ред. А.С. Монина. М.: Наука, 1978. - 455 с.

89. Фурдуев А.В. Шумы океана / А.В. Фурдуев // Акустика океана. М.: Наука, 1974.-С. 615-691.

90. Храбров А.А. Применение метода анализа иерархий для решения задач оптимизации параметров метрологического анализа / А.А. Храбров // Вестник Санкт-Петербургского отделения Метрологической Академии России.-2001.-Вып. 7. С. 4552.

91. Цапенко М.П. Измерительные информационные системы: Структуры и алгоритмы, системотехническое проектирование / М.П. Цапенко. М.: Энергоатомиздат, 1985. -438 с.

92. Цветков Э.И. Алгоритмические основы измерений / Э.И. Цветков. СПб.: Энергоатомиздат, 1992. - 252 с.

93. Цветков Э.И. Метрологический анализ на расчетной основе / Э.И. Цветков // Вестник метрологической академии Северо-Западного Отделения. Вып. 1. - СПб.: Изд-во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, 1998. - С. 6-25.

94. Цветков Э.И. Процессорные измерительные средства / Э.И. Цветков. Л.: Энергоатомиздат, Ленинградское отд-ние, 1989. - 224 с.

95. Цветков Э.И. Основы математической метрологии / Э.И. Цветков. СПб, 2001

96. Чепмен Р. Рассеяние звука в океане / Р. Чепмен // Подводная акустика. М.: Мир, 1970.-С. 222-251.

97. Чернов Л.А. Волны в случайно неоднородных средах / Л.А. Чернов. М.: Наука, 1975. - 194 с.

98. Чернов Л.А. Распространение волн в среде со случайными неоднородностями / Л.А. Чернов. М.: Изд-во АН СССР, 1958. - 175 с.

99. Чернов Л.А. Случайные неоднородности среды и их влияние на распространение звука в океане / Л.А. Чернов // Труды АКИН, 1967. 1034 с.

100. Чупров С.Д. Звуковое поле в океане с учетом случайных неоднородностей среды / С.Д. Чупров, Р.Ф. Швачко //Акустика океана. М.: Наука, 1974. - с. 559-614.

101. Ястребов B.C. Методы и технические средства океанологии / B.C. Ястребов. -Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 272 с.

102. Acoustic Doppler Current Profilers: Principles of Operation: A Practical prime. San Diego, 1989. 36 p.

103. Bevir M.K. The theory of induced voltage electromagnetic flowmeter. / M.K. Bevir // J. Fluid Mech. 1970. - Vol. 43(3). - P. 577-590.

104. Frye H.W., Pugh J.D. A new equation for the speed of sound in seawater. / H.W. Frye, J.D. Pugh // Journal Acoustic Society of America. 1971. - 50, N 1, pt 2. - P. 384386.

105. Hansen D.S. Asymptotic Performance of a Pulse-to-Pulse Incoherent Doppler Sonar in Oceanic Environment. / D.S. Hansen // IEEE Journal of Oceanic Engineering. 1958. -Vol. ОЕ-10, No. 2. - P. 69-73.

106. Hansen D.S. Receiver and Analog Homodyning Effects on Incoherent Doppler Velocity Estimates. / D.S. Hansen. // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. 1985.

107. Lawson K.D. A three acoustic current meter for small scale turbulence / K.D. Law-son, N.L. Brown, D.H. Gohson, R.A. Mattey. ISA; ASIT 6 269. - 1976. - P. 501-508.

108. Marsh H.W. Sound absorption in sea water. / H.W. Marsh, V. Schulkin. // Journal Acoustic Society of America. 1962. - 34. - № 6. - P. 864-865.

109. Medwin H. Acoustic fluctuations due to microbubbles in the nearsurface ocean. / H. Medwin. // Journal Acoustic Society of America. 1974. - 56. - N 4. - P. 1100-1104.

110. Medwin H. In situ acoustical measurements of bubble populations in coastal ocean waters. / H. Medwin // Journal Geophysics Research. 1970. - 75. - 3. - P. 599-611.

111. Montgomery R. Water characteristics of Atlantic Ocean and of World Ocean. / R. Montgomery. // Deep Sea Research. 1958. - 5. № 2. - P. 134-148.

112. Schaudt K.J. Doppler Acoustic Current Measurements in High Currents / K.J. Schaudt, R.C. Hamilton, D. Grossman. Marathon Oil Company, Evans-Hamilton, Inc., Coastal Leasing, Inc., IEEE, 1986. - 27 p.

113. Woodward W.E. Current Velocity Measurements Using Acoustic Doppler Backscat-ter: A Review / W.E. Woodward, G.F. Appel // IEEE Journal of Oceanic Engineering. -1986, Vol. OE-11. - № 1. - p. 36-41.

114. Urick R.J. Principles of underwater sound / R.J. Urick. McGraw Hill, Inc., 1983. -361 p.

115. Urick R.J. The noise of melting icebergs / R.J. Urick // Journal Acoustic Society of America. 1971. - 50. - № 1, pt 2. P. 337-341.

116. Главный научный сотрудник СПб ФИО РАНд.т.н. И.С. Ковчин « ^ » UWHSj 2004 г.