автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Методы контроля морской среды буксируемо-зондирующими приборами и распределенно-модулированными датчиками

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

со ^г

/ Гайский Павел Витальевич

/

УДК 551.46.08 - 681.17

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ МОРСКОЙ СРЕДЫ БУКСИРУЕМО-ЗОНДИРУЮЩИМИ ПРИБОРАМИ И РАСПРЕДЕЛЕННО-МОДУЛИРОВАННЫМИ ДАТЧИКАМИ

05.11.13 - Приборы и методы контроля и определения состава

веществ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Севастополь - 2000

Диссертацией является рукопись

Работа выполнена в Морском гидрофизическом институте HAH Украины (г.Севастополь)

Научный руководитель Еремеев ВН., академик HAH

Украины, директор (Морской гидрофизический инсппуг HAH Украины, г.Севастополь)

Официальные оппоненты :

Кушнир В.М., доктор технических наук, профессор кафедры Океанотечники и кораблестроения (Севастопольский государственный технический университет)

Запевалов A.C., кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник, доцент (Севастопольский институт Ядерной энергии и промышленности)

Ведущая организация Физико-механический институт

имени Г.В.Карпенка HAH Украины (г.Львов)

Защита состоится 2000 г. в часов на заседании

специализированного ученого совета Д 50.052.01 в Севастопольском Государственном техническом университете (99053, г.Севастополь, Стрелецкая балка, Студгородок).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Севастопольского государственного технического университета.

Автореферат разослан

Ученый секретарь

специализированного ученого совета

д. т.н., профессор Железняк В.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последнее время человечество столкнулось с острой необходимостью контроля и прогнозирования состояния срсды своего обитания, которая ухудшается под влиянием природных н антропогенных факторов и может стать непригодной для жизни. Эта проблема не может бьггь решена без наличия достоверной информации, получение которой возлагается на системы контроля окружающей среды. В частности, для контроля морской срсды постоянно используются тысячи измерительных плат<{юрм. которыми являются экспедиционные суда с буксируемо-зондирующими приборами, различные буйковые и прибрежные станции с позиционными приборами, аэрокосмические носители с дистанционными измерителями.

Современное положение в создании и использовании систем контроля морской среды характеризуется проникновением вычислительной техники на все уровни получения и обработки измерительной информации Быстро возрастающие показатели процессоров и ПЭВМ по быстродействию и объему памяти открывают широкие возможности по совершенствованию методов фильтрации, коррекции и отображению данных. Применение в измерительных каналах универсальных микропроцессоров с адаптивным программным обеспечением во многих случаях оказывается эф<|>ективнес чисто аппаратных решений. Сложность программ заменяет сложность аппаратуры. Поэтому создание новых методических и программных средств систем контроля морской среды имеет особую актуальность.

Контактные измерения осуществляются на пространственно-временной решетке (сетке станции) и позволяют создать некий дискретный образ непрерывного поля параметра срсды с методической погрешностью, зависящей от шага и объема решетки (количества станций-) и характеристик поля. Представляет интерес развитие алгоритмов оценки и коррекции этой

методической погрешности непосредственной дискретизация для гидрометеорологических полей с типовыми спектрами изменчивости в сечениях.

Все контактные измерения реализуются приборами с точечными или распределенными датчиками, устанавливаемыми на буксируемых, зондирующих и позиционных носителях. Представляются необходимыми оценки методических погрешностей съемки полей сканирующими приборами, а также создание современного методически-программного обеспечения обработки и представления данных буксирусмо-зондирующих приборов.

Перспективными позиционными приборами являются профилемеры физических полей с распрсделенно-модулированными датчиками. Они позволяют отчасти решить проблему пространственной дискретизации и обладают рядом преимуществ по сравнению с точечными измерителями. Однако в силу сложности своих конструктивных и методических особенностей до сих пор были мало изучены.

Объектом исследования в работе являются процессы получения и обработки измерительной информации с помощью буксирусмо-зондирующих комплексов и распределенных профилемеров и анализ погрешностей пространствсн-но-врсменной дискретизации измерений параметров морской среды.

Связь работы с научными программами, планами, темами. Диссертационная работа выполнена но плановой тематике МГИ НАНУ : по проекту "Регион" (№ госрегистрации 019611017322) : "Разработка теоретических и технологических основ диагностирования и прогнозирования состояния сложных морских систем, управления их ресурсным потенциалом, обеспечения эколого-техногенной безопасности и рекультивации водной среды (на примере Азово-Черноморского бассейна)"; по госбюджетной теме ПАНУ «Разработка новых принципов и средств измерения полей окружающей среды» (шифр «Измерения» (№ госрегистрации 01971)012828)); по проекту МИННАУКИ «Создание измерительных и метрологических комплексов и систем для обес-

печения морских исследований, контроля среды и технологических процессов добычи и переработай морских ресурсов» (шифр «Приборостроение» (№ госрегистрации 0198ио(ЮГ>37)); по программе 1-ой государственной Украинской Антарктической экспедиции.

Цель диссертационного исследования. Целью исследования является развитие алгоритмически-программных методов оценки погрешности дискретизации полей окружающей среды пространственно-временной решеткой измерений и организации приема, обработки, отображения и регистрации измерительной информации с контактных океанографических приборов.

Для достижения этой цели решаются следующие задачи :

• вывод расчетных соотношении для погрешности дискретизации случайных полей, создание и испытание диалогового программного пакета по оценке качества имеющихся или прогнозируемых данных на основе их дискретных свойств в пространственных и временных координатах с использованием методов спектральных оценок и численным определением погрешности дискретизации за счет наложения частот (элиайзинга); создание в пакете графических средств отображения информации в виде графиков, изолиний, трехмерных поверхностей и карт с использованием различных методов интерполяции;

• создание и использование при проведении измерений программного пакета по приему, привязке, обработке, численно-графическому отображению и регистрации измерительной информации с морских букси-руемо-зондирующих носителей в реальном масштабе времени, характеризующегося диалоговым интерфейсом, удобным для пользователя, гибкостью к модернизации, комплексностью решаемых задач и соответствующему международным стандартам по методам расчета и представления необходимых параметров;

• разработка методических основ измерения параметров морской среды распределенными термопрофилемерами;

• создание диалоговой программной системы по градуировке, приему обработке и численно-графическому отображению измерительной информации с распределенных термопрофилемеров.

Научная новизна.

• Получены формулы для расчета погрешностей дискретизации случайных полей с произвольными степенными спектрами, характерными для параметров морской среды;

• Предложена и программно реализована методика определения составляющих спектров дискретных измерений параметров морской среды путем изменения частоты дискретизации:

• Предложена оценка динамических погрешностей измерения профилей гидрологических параметров зондирующим прибором с учетом спектров;

• Предложена и программно реализована методика привязки измерительных данных с буксирсмо-зондирующих комплексов к данным навигационной системы в реальном масштабе времени;

• Разработаны и реализованы методы градуировки распределенных термопрофилемеров;

• Предложен и реализован метод определения уровня раздела сред с использованием спектральных оценок параметров среды, полученных с помощью распределенного термопрофилемера;

• Предложена н реализована методика определения с помощью распределенных термопрофилемеров параметров внутренних волн и вертикальных скоростей;

• Предложена методика определения профиля скорости течения с использованием двух термопрофилемеров с разными параметрами термической инерции.

Практическое значение и реализация полученных результатов. Предложенные и разработанные методы были реализованы в трех программных па-

кетах и использовались при проведении реальных измерений и оценке качества баз данных.

Пакет SEA использовался для оценки качества баз данных по Черному морю, полученных с помощью зондирующих гидролого-химических комплексов «ИСТОК» по солености и температуре к 1996 году.

Пакет «МИНИЗОНД» использовался в 1-ой Украинской Антарктической экспедиции для СТД измерений с помощью буксируемо-зондирующего комплекса «Минизонд МГИ 1201» и привязке их к данным спутниковой навигации (GPS). Результаты измерений были обработаны по стандарту ЮНЕСКО н сданы в международный банк данных.

Пакет TERMO прошел многократную апробацию при градуировке и использовании различных типов термопрофилемеров. Методы определения уровня, параметров внутренних волн, вертикальных скоростей и коэффициента турбулентной теплопроводности были реализованы при измерениях на океанографической плат([юрме МГИ НАНУ , на приборной скале в береговой черт: поселка «Кацивели» и в лабораторных испытаниях.

Личный вклад соискателя. Метод обнаружения и коррекции спектральных пиков при элиайзинге; методика привязки измерительных и навигационных данных; метод определения уровня по спектрам; программно-вычислительные алгоритмы; все программные системы и пакеты обработки данных, градуировок и измерений выполнены лично автором. Результаты лабораторных и натурных исследований получены автором совместно с сотрудниками отдела автоматизации океанографических исследований МГИ НАНУ.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на МНТК : «Гсоеколопчш дошдження. Стан i перспеклви» (г.Ивано-Франковск, 1995г.), «Автоматика-95» (г.Львов), «Автоматика-96», «Диагоноз состояния экосистемы Черного моря и зоны сопряжения суши и моря» (г.Севастополь, 1997г.),

"Экологическая безопасность" (г.С.-Петербург, 1996г.), «Современные методы и средства океанологических исследований океана (г.Москва, 1997г.); на МНТС : «Морское и экологическое приборостроение» (г.Севастополь, 1995г.), «Морские технологии и приборостроение» (г.Севастополь, 1993г.), «Системы контроля окружающей среды» (г.Ссвастополь, 1998г. и 1999г.); Abstracts Marine Confcrencc (Orlando, US, 1997).

Публикации. Результаты диссертации, которые выносятся на защиту опубликованы в двух статьях в научных журналах, в одном препринте, в 17 статьях в сборниках научных трудов, в тезисах докладов международных научно-техничсских конференций, в разделе монографии.

Структура диссертации. Работа состоит из введения, трех разделов, выводов, списка литературы, приложений. Материал изложен на 140 страницах машинописного текста, содержит 5 таблиц и 64 рисунка. Объем трех приложений составляет 31 страницу.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований, перечислены решаемые в работе задачи и выносимые на защиту результаты, приведены новизна, научное и практическое значение и ценность работы.

В первой главе рассматривается задача планирования пространственно-временной решетки (сети) измерений, возможные пути се решения и методы оценки качеств;! полученных или прогнозируемых данных путем исследования спектральных оценок дискретных полей и численного расчета погрешностей, вызванных элиай зингом (рис. 1) при помощи программного пакета SEA.

Погрешность дискретизации

Рис 1. Схема формирования погрешности дискретного представления слу чайных полей окружающей среды

В частности, оцениваются характеристики полей окружающей среды и диапазоны изменчивости (спектрально-волновые окна). Указывается, что энергетические спектры большинства гидро-физических параметров имеют

:падающий степенной вид = с |/| ™. где с = сот/, и дискретиза-

ция их измерений во времени и в пространстве может быть численно оценена

[35 ]

югрсшностыо для конкретных типовых случаев : т = \ 1; —; —; 2; 3; 4; 5>■.

1дя произвольных т :

(0,0005т"1 -0,006т3+0,0355т2-0,054т+0,024)-^^--~- 1е N

= Ю - (!)

// = 1 ..4-мерных полей (N -число отсчетов), а также для спектров любого вида.

I

¡-i

f i; - г

h .■ Ло h

\sx{l;+f)df+ )sx(f)df

T i

_/

¡Sx(f)df

V/| U %-It , -7-^-(2)

Л

где [/,, /2 ] - интересующий нас частотный диапазон, в котором будет проявляться эффект наложения от (--V f) и (--/) гармоник в высокого го

частотной области (рис.2); 82 - нижняя оценка дисперсии относительной погрешности дискретизации; Л' ( (/) - значение энергетического спектра.

Приводятся вычислительные алгоритмы решения обратной задачи, т.е. определения дискретности решетки измерений для заданной погрешности и характера изменений исследуемого параметра (его типового спектра) Исследуются свойства и поведение пиков наложения при изменении шага дискретизации. Выводится методик;! их обнаружения и расчета :

■/ н! Г01 ■/ н2 Т02 f _ J i,2*Q2 Jh\T0\

_ _ и j _ __

^"ni т м Гп, г„

(3)

01 '02 '01 '02

где / - истинное значение частоты; /и, и 2 - частоты наложения пика

при соответственно интервалах дискретизации : гш и г02. Отображается

реализация выведенных алгоритмов в созданном диалоговом программном пакете SEA. Приводится пример использования пакета по расчету погрешностей дискретизации рядов данных по Черному морю, полученных с помощью зондирующих гвдрологохимических комплексов «Исток».

Спектр полезного

гшгияпя

о

►

Ь и 1

2

То

3 То

4 1 То

То

Рис. 2. Схема наложения частот

Делается вывод о необходимости определения и учета погрешности дискретизации при оценке и планировании пространственно-временной сети измерений.

Во второй главе рассматриваются основные принципы алгоритмически-программного обеспечения буксируемых и зондирующих морских приборов. Определяются основные направления и проблемы решения поставленных задач. Проводится оценка основных динамических погрешностей при зондировании и их расчет. Суммарная среднеквадратическая динамическая погрешность измерения вертикального профиля х(А) зондом на горизонте И :оставит:

де - погрешность от искажения профиля датчиком. е2 - погрешность щекретизации в полосе восстановления (А/:]. - погрешности от дрейфа удна. - погрешности за счет временной изменчивости профиля на гори-

£" (И) = + е," + ехк + (е^ ' или еУИ ).

(4)

онте за время зондирования, в

погрешность за счет временной из

зонте за время зондирования, е5 - погрешность за смет временной изменчивости профиля на горизонте за время выполнения полигона. Приводятся выражения для расчета этих погрешностей.

Описывается реализация основных функций в созданном программном пакете «Минизонд». В частности приводятся форматы входной и выходной информации, меню интерфейса, возможности графического и численного отображения обработки данных, способы коррекции (рис.3) и привязка к координатам. Проводится сравнение вычислительных методик со стандартами Юнеско. Указывается, что значительная роль в получении достоверной информации отводится метрологической аттестации всех вычислительных методов и алгоритмов, реализованных в программе. Обращается внимание на расширение аппаратной базы, развитие каналов связи и возрастающие требования к программным продуктам (быстродействие, адаптация, многофункциональность).

1834

заэ.ооо

3133 0.181

1332 493.833

заев

0.400

1ЛО 404.1й7 3012 О.ЗЭВ

■»48 313.зоо 3139 О. 37?

443

22«.313 1Ш 0.211

343 137.147 2022 0.134

41

48.ООО 2753

а- ОЭП 4- Вр*нл

Э

(.....3

\ / А I

п паз 13842 41308 6*172 »6838 124303 М»«п

"•""Ю.ОО 27475 53340 ВЭ005 110&70 130335

Рис.3. Графическое отображение хода измерений, используемое при коррекции исходных данных

1-

Делается вывод, что существующие и создаваемые методы обработки измерительной информации с буксируемо-зодирующих морских приборов должны атгестовываться и оперативно внедряться в комплексные программные системы по приему и обработке данных, а программные продукты должны бьгп. удобными в использовании, надежными в работе и способными к модернизации.

В третьей главе рассматриваются свойства, области применения и способы реализации распределенных профилемеров на примере распределенного термопрофилера (распределенного измерителя профиля температуры). Впервые приводятся результаты реальных измерений, проведенных с помощью термопрофилемера в различных условиях. Раскрываются различные структуры и способы модуляции распределенных датчиков (по функциям Уолша, произвольная модуляция, модуляция «белым» шумом, модуляция функциями тригонометрического рада Фурье). Описываются способы градуировки. Оцениваются погрешности термопрофилемеров - аппрокимации и инструментальные. Анализ показал, что в профилемерс осуществляется подавление различного вида погрешностей пропорционально л/п (п-число распределенных модулированных датчиков), аналогично результату многократных измерений в пространстве и во времени. Следовательно, нет ограничения на повышение пространственной разрешающей способности термопрофилемера за счет увеличения п. С ростом п падают требования к технологической точности модуляции датчиков и точности измерения сопротивлений датчиков.

Для отношения сигнал/шум на выходе термопрофилемера можем

_Л02(х) А02(х)аг

залисать: Ц - —г—— ----——— П, (5)

а0(х) д2я

где АО(х) - импульс на профиле в (х) с основанием Ах = — и высотой

п

АО. Следовательно, при фиксированных параметрах шумов отношение сигнал/шум растет пропорционально п.

Описываются различные структуры тсрмопрофилсмсров с АЦП и вычислительным устройством. Оценивается динамическая погрешность и методы ее устранения. На основе измерений температуры и характера температурных колебаний вдоль профиля расположения датчика, получаемых через расчет изолиний (рис.4), предлагаются определение :

АО

- вертикальных смещений : АС(:) - --—--, (6)

éO(z).-¿Z

где A0(z) AZ - вертикальный градиент температуры по профилю;

- профиля вертикальных скоростей :

di di

где Z0(t)- ход по времени изотермы 0 в момент времени проходящей через точку Z ;

- тепло запаса : Q(t) = р -с ■ Н ■ в (t), (8)

где р - плотность, с - теплоемкость, Н - глубина, 0 - средняя температура по глубине;

- вертикального коэффициента турбулентной теплопроводности :

ото/

д2в(г)'д2 где р - безразмерная плотность ;

- параметров внутренних волн (периода, амплитуды, спектра);

Ах 0(i)

-уровня: /г--, (10)

00-1 )-в0 + \)

где Ах - длина участка, 6(l) -температу ра i-ro участка по

^ (9,

данным термопрофилемера, 0(1 -1) и 0(1 + \) - температуры (1-1)-

го и (¡+1)-го участков в различных средах, Ь-высота уровня от нижней границы ¿-го участка, и через спектральные характеристики;

0]

-скорости потока: у =;-, (11)

^ Ц (0-^2 (О

где в.{ (/) и 02 (/) -значения температур, измеренные двумя датчиками с разными параметрами термической инерции, кх и к2 - коэффициенты (конструктивный и среды).

Изолинии температуры

i 2

3

4

Б «

7

8 »

10 11 12

13

14

з 15 е- ?

а 18 д и 20 21 а га

24 26 2*

27

28 2»

30

31

32

sw- -

- ... í ........ - ч............. .............................-Ч ......................

".....

---——.....—----—-

т

5

I

10

минуты

т

15

20

Рис.4. Изолинии температуры Описывается созданная программная система TERMO по градуировке, приему, отображению, регистрации и обработке данных термопрофилеме-ров. Большая роль отводится градуировке и графическому наглядному отоб-

ражению в виде изолинии результатов вычислений температуры и вторичных параметров (уровня, скоростей и др.) в реальном масштабе времени. Приводятся и оцениваются результаты измерений. Анализируются преимущества тсрмопрофилсмеров по сравнению с точечными и сканирующими датчиками Предлагаются различные способы и области применения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Получены выражения для оценки погрешности дискретизации случайных полей со степенными спектрами;

2 Создан диалоговый программный графический пакет SEA для оцстси погрешностей дискретного представления полей на основе их экспериментальных и теоретических спектров;

3. Предложен и программно реализован метод обнаружения и вычисления действительных значений частот пиков спектральной характеристики сигнала с элиайзингом; 4 Предложена оценка динамических погрешностей измерения профилей гидрологических параметров зондирующим прибором с учетом спектров изменчивое™;

5. Создан, внедрен и испытан в экспедиционных условиях программный пакет «Миниэонд» для приема, обработки, численно-графического отображения и регистрации измерительной информации с морских буксируемо-зондирующих носителей в реальном масштабе времени, обладающий гибким удобным интерфейсом, способностью к модернизации и отвечающий стандарту Юнеско по методам вычисления и представления данных;

6. Предложена и программно реализована методика привязки измерительных данных с буксирусмо-зондирующих комплексов и данных навигационной системы в реальном масштабе времени;

7. Разработаны методы измерения и определения с помощью распределенных тсрмопрофилсмеров параметров морской среды : профилей вертикальных смещений и скоростей, теплозапаса, параметров внутренних волн, уровня и профиля скорости течений.

8. Проведен анализ методических и инструментальных погрешностей распределенных термопрофилемеров и предложены пути борьбы с ними;

9. Создана диалоговая программная система TERMO по градуировке, приему, обработке и численно-графическому отображению измерительной информации с термопрофилемеров;

10. Проведены экспедиционные исследования параметров среды в сечении морской поверхности распределенными термопрофилемерами;

11 Разработаны и программно реализованы методы определения уровня с использованием спектральных оценок параметров среды и изолиний скоростей изменения температуры, полученных с помощью распределенного термопрофилемера.

Синеок опубликованных работ ио теме диссертации :

1. Гайский В. А.. Гайский П.В. Погрешности дискретного представления л-мерных полей окружающей среды ограниченной базой данных // Сборн "Автоматизация гидроэкологических исследований", тезисы докладов МГИ НАЛУ, г.Севастополь.- 1992. -С. 16-18.

2. Гайский П.В. Пакет программ для оценки качества баз данных по окружающей среде в диалоговом режиме // Сборн. "Морские технологии и приборостроение", тезисы докладов, НТС, г.Севастополь. -1993. - С.29.

.1. Гайский В, А., Гайский П.В. Погрешности дискретизации случайных многомерных полей со степенными спектрами // Морской гидрофизический журнал, г.Севастополь.- 1994. -.№>6. -С.61-66.

4. Гайский В. А., Гайский П.В. Погрешности дискретизации в системах экологического мониторинга окружающей среды // Сборн. "Теоеколопчш доелгдження. Стан i псрспектзви. Зб1рка наукових праць М1ждународна конферснщГ, мЛвано-Фрашавськг - 23-25 травня, 1995. - С.70.

5. Гайский П.В. Автоматизация исследований качества баз данных гидрометеорологических параметров среды и планирования сети измерений //

Сборн. "Морское к экологическое приборостроснис-95", труды международного НТС, г.Севастополь - 1995. - С. 105.

6 Ганский П.В. Автоматизация процесса градуировки тсрмопрофилемсра // Сборн. "Морское и экологическое приборостроение^", труды международного НТС, г.Ссвастополь. -1995. - С.68.

7. Гайский В. А.. Гайский П.В. К оценке информационных характеристик распределенных термопрофилемеров // "Управление в системах мониторинга окружающей среды", Сб.трудов 3-сй Украинской кон<}юренции по автоматическому управлению Автоматика-96. - г.Ссвастополь. -1996. -

С. 18-19.

8. Гайский П.В. Анализ качества базы данных СТД-измсрсний по Черному морю // "Управление в системах мониторинга окружающей среды". Сб.трудов 3-ей Украинской конференции по автоматическому управлению Автоматика-96. -г.Севастополь. -1996. - С. 105-106.

9 Гайский В.А , Гайский П.В. Измерение профиля температуры шумовым термометром //Сборн. научн. трудов МНТК "Диагноз состояния экосистемы Черного моря и зоны сопряжения суши и моря", г.Севастополь . МГИ НАНУ. - 1997. - С. 155-157.

10. Гайский В.А., Гайский П.В. Оценка динамической погрешности измерения профиля гидрологических параметров зондирующим прибором // Сборн.научн. трудов МНТК "Диагноз состояния экосистемы Черного моря и зоны сопряжения суши и моря". г.Севастополь . МГИ НАНУ. - 1997. -С.185-187.

11 Гайский В.А., Гончаров Д.В., Гайский П.В. Коррекция динамических характеристик инерционных датчиков // Сборн.научн. трудов МНТК "Диагноз состояния экосистемы Черного моря и зоны сопряжения суши и моря ". г.Севастополь . МГИ НАНУ. - 1997. - С.188-191.

12. Гайский В. А., Гайский П.В. Оценка необходимых интервалов пространственно-временной дискретизации и качества баз данных по окружающей среде // Раздел монографии : "Концепция построения автоматизированной

системы экологического контроля вод Украины", г. Севастополь. - 1997. -С. 107-121.

13. Гайский В.А., Гайский П.В., Клименко A.B. Термопрофилсмер "Термо-Сенс-Г // Труды 3-сй международной НТК "Современные методы и средства океанологических исследований", г.Москва, Институт Океанологии РАН. -М„ 1997,- С.113-114.

14. Гайский П.В. Программный пакет SEA для анализа численных рядов в базах океанографических данных // Труды 3-ей международной НТК "Современные методы и средства океанологических исследований", г.Москва, Институт Океанологии РАН. -М., 1997 - С. 104.

15. Артамонов Ю.В., Алексеев А.П.. Гайский П.В., Бузанов Б.В., Неверовский И.П. Структура вод к Западу от Антарктического полуострова и в Южной части моря Скотта // Бюлетень Украинского антарктического центра. Отчет по 1-ой Украинской Антарктической экспедиции, 1997. - С. 116-124

16. Гайский П.В. Программный пакет "Минизонд-97" по приему и обработке информации с буксируемо-зондирующего СТД-комплскса // Препринт издания Морского гидрофизического института НАНУ, Севастополь. - 1998. - 39с.

17. Ганский В.А., Греков H.A., Пеньков М.Н., Трофименко В.А., ГайскийП.В. Автоматизированный гидрометеорологический пост (проект) // Системы контроля окружающей среды : Сб.науч.труд., HAH Украины, МГИ : Севастополь. -1998.-С.8-11.

18. Гайский В. А., Гончаров Д.В., Гайский П.В. Ортогональные представления сигналов в измерительных параметрически инвариантных системах // Системы контроля окружающей среды Сб нлуч труд. HAH Украины, МГИ : Севастополь. - 1998 - С.88-94.

19. Гайский В. А., Гайский Г1.В., Клименко A.B. Измерение параметров среды в сечении морской поверхности термопрофилемером Тсрмо-Сснс-Р // Системы контроля окружающей среды ; Сб.науч.труд, HAH Украины, МГИ : Севастополь. - 1998 - С. 112-115

20. Гайский В. А., Райский Г1.В. Распределенные тсрмопрофилсмеры и их возможности в океанографических исследованиях // Морской гидрофизический журнал,. МГИ НАНУ, Севастополь. - 1999. - №6 - С.46-76. 21 Гайский В. А , Гайский П.В., Клименко A.B. Измерение температуры и уровня зерна в элеваторах термопрофилемерами // Оптимизация производственных процессов : Сб. науч. трудов. СсвГТУ : Севастополь. - 1999. -С. 198-203.

22. Ганский В.А., Гайский П.В, Греков H.A., Власов А.П. Возможности использования распределенных термопрофилемеров в объектах атомной энергетики // Сб. нау ч. трудов Севастопольского инеппута Ядерной энергии н промышленности - Севастополь. - 1999. - С. 19-26.

АННОТАЦИЯ

Гайский П. В. Методы контроля морской среды букенруемо-ишдируницнми приборами н распрсдслсшкьмодудирсжаиным» датчиками. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.13 - Приборы и методы контроля и определения состава веществ - Севастопольский государственный технический университет, г.Севастополь, 2000.

Предложены и '«программированы в полнофункциональном программном пакете методы и алгоритмы оценки погрешности дискретизации измерений. Реализован также алгоритм прогнозирования погрешности и выявления эффектов наложения высокочастотных составляющих в спектрах. Создан программный пакет по приему, обработке, отображению и регистрации измерительных данных морского буксируемо-зондирующего комплекса с внедрением новых методов коррекции и привязки информации, а также использования современных возможностей вычислительной техники и средств программирования. Рассмотрены и оценены различные структуры распределенных профилемеров. Предложены новые методы обработки измерений температуры, полученных с помощью распределенных профилемеров, и опреде-

ления важных параметров морской среды. Впервые запрограммирован ряд этих методик, различные способы градуировки, обработки и отображения измерительных данных термопрофилемеров. Все созданные программные продукты характеризуются отказоустойчивостью, развитым графическим интерфейсом и возможностью к модернизации.

Ключевые слова погрешность дискретизации, наложение

высокочастотных составляющих, элиайзинг, морские измерения, буксирусмо-зондирующие приборы, распределенные датчики, термолрофилемер.

Гайськнй П.В. Мстоди контролю морського серсдовшца за дономогою зондуючих, буксируючт приладш та рошод1ленно-модульованннх датчик!». - Рукопис.

Дисерташя на здобуття наукового ступеня кандидата техшчних наук за спещальшстю 05.11.13 - Прилади \ мстоди контролю та внзначення складу' речовнн - Севастопольський державннй техшчний университет, м.Севастополь, 20(И).

Пропонуються запрограмоваш у повнофункцюнальному профамному пакетт мстоди та алгоритми опенки похибки дискретизацн вим1рювань. Рсал13уеться алгоритм прогнозування похибки 1 виявлення ефекгпв накладання високочастотних складових у спектрах. Створснин профамнии пакет по прийому, обробщ. воображению та рссстрацп втнрювальннх даних морського комплексу, що буксирусгься \ зондуе, з впровадженням нових метод1в корекгування га узгодження шформацп. а також використання сучасних можливостей обчислювально! техшки 1 засоб1в профамування. Розглянуп р!ЗИ1 структури розподпених профьчь втнрювач1в 1 зроблеш Ух оцшки. Пропонуються нов! мстоди обробки втпрювань температури, одержаних за допомогою розподьзених пpoфiлeвнмipювaчiв, га внзначення важливих параметр1в морського середовшца. Впсрше зд^йснено програмування ряду таких методов, рвних способов фадуювання, обробки 1 воображения вим1рювальних даних термопрофи1евн.\нрювач1в. Уа створеша профамш засоби характсризуються вщказоспйюспо, розвиненнм фаф1чним ¡нтсрфейсом та можлив!стю модернпаци.

2(1

Ключов! слова . погршшклъ дискрстнчацл, накладсння високо-частотних складових, елиапшг, MopcbKi вичпрюваикя. буксируючи-юндувалыи прилади, ротодьтсш датчики, тсрмопрофьтсвимфювач

Gaysky P.V. Method.1« of a control of the marine environment with tow-sounds instrument!« and distributed-modulatcd sensors. - Manuscript.

Thesis for a candidate's degree by speciality 05.11.13 - Instruments and methods of control and definition of a substances structure - Sevastopol state technical university, Sevastopol, 2000.

Methods and algorithms of an evaluation of digitization error of measurements arc offered and programmed in a full-function software package. The algorithm of prediction of an error and detection of effects of high-frequency component overlay in spectra is realized also. The software package for receiving, processing, imaging and registration of measuring data from marine tow-sounds instruments with implantation of new methods of correction and binding of the information is created. The modern possibilities of computer facilities and tools of programming are used. The various structures of distributed gauges are considered and appreciated. The new methods of processing of temperature measurements obtained with the help of thermoprofilemcters, and definition of the important parameters of the marine environment arc offered. For the first time a number of these techniques, various ways of graduation, processing and imaging of measuring data obtained with using distributed-modulated gauges are programmed. All created software products arc characterized by fault tolerance, developed graphics interface and possibility to modernizing.

Key words : error of digitization, overlay high-frequency component, marine measurements, tow-sound instruments, distributed gauges, thermoprofile-meter.