Введение
ГЛАВА 1 Современные методы волновой томографии 31
1.1. Схемы измерений в трёхмерной волновой томографии 31
1.1.1 Аппаратные функции систем и метод согласованной фильтрации 31
1.1.2 Линейно и равномерно перемещаемый радиолокатор на поверхности земли 35
1.1.3 Бесконтактное радиозондирование над поверхностью земли 36
1.1.4 Георадар переднего обзора 37
1.1.5 Моностатическое зондирование 38
1.1.6 Бистатическое зондирование 39
1.1.7 Радиовидение с применением множества излучателей и множества приёмников 40
1.1.8 Радары для зондирования в скважинах 42
1.2 Системы позиционирования в томографических измерениях 42
1.2.1 Ультразвуковые и радиоволновые системы локального позиционирования 43
1.2.2 Оптические методы позиционирования 44
1.2.3 Магнитные системы локального позиционирования 46
1.3 Методы получения радиоизображений 46
1.3.1 Технология радара с синтезированной апертурой 47
1.3.2 Метод миграции во временной области 47
1.3.3 Метод Столта 49
1.4 Виды зондирующих сигналов 51
1.4.1 Импульсное зондирование 51
1.4.2 Частотное сканирование 52
1.4.3 Сигналы с линейной частотной модуляцией 53
1.5 Методы акустической томографии 59
1.5.1 Сейсмическая разведка з
1.5.2 Ультразвуковая томография и дефектоскопия 61
1.6 Оценка разрешающей способности 62
1.6.1 Оценка пространственного разрешения для узкополосного радара с синтезированной апертурой 63
1.6.2 Оценка разрешения по дальности для сверхширокополосного радара с синтезированной апертурой (РСА) 64
1.6.3 Разрешение по дальности для узкополосного РСА 67
1.7 Выводы по первой главе 70
ГЛАВА 2 Локационная томография со сканированием на плоской поверхности 71
2.1 Однородная моностатическая схема измерений через плоскую границу раздела сред 71
2.1.1 Решение прямой задачи в приближении однократного рассеяния для зондирования через плоскую границу раздела сред 72
2.1.2 Решение обратной задачи без учёта преломления на границе раздела сред 77
2.1.3 Решение обратной задачи в приближении сильно преломляющей среды 85
2.1.4 Решение обратной задачи с учётом преломления на границе раздела сред 89
2.1.5 Быстрый алгоритм решения обратной задачи для случая бесконтактного зондирования объектов, скрытых за плоской границей раздела сред с учётом рефракции 90
2.1.6 Экспериментальная проверка метода визуализации неоднородностей, скрытых за плоской границей раздела сред 93
2.2 Радиотомография в плоскослоистой среде 95
2.2.1 Решение прямой задачи распространения радиоволн в плоскослоистой среде 95
2.2.2 Решение обратной задачи радиотомографии в плоскослоистой среде 97 2.2.3 Экспериментальная проверка метода визуализации объектов в плоскослоистой среде 103
2.3 Особенности приближения однократного рассеяния и ложные цели 106
2.3.1 Борновское приближение однократного рассеяния 106
2.3.2 Появление ложных целей при многократном рассеянии 108
2.3.3 Влияние затенения 109
2.3.4 Искажение изображения объекта при наличии диэлектрических неоднородностей в среде 109
2.4 Решение задачи радиотомографии при наличии эффекта дифракции 111
2.4.1 Численное моделирование дифракции на объектах, размещённых в однородной среде 111
2.4.2 Решение прямой задачи моностатической радиотомографии с учётом эффекта дифракции 114
2.4.3 Экспериментальные исследования возможности обнаружения частично затенённых объектов 121
2.5 Радиотомография с применением сигналов с линейной частотной модуляцией 125
2.5.1 Схема зондирования с применением ЛЧМ сигнала 126
2.5.2 Восстановление распределения рассеивателей в однородной среде 129
2.5.3 Восстановление распределения неоднородностей под плоской границей раздела сред 132
2.5.4 Экспериментальные исследования 133
2.6 Выводы по второй главе 136
ГЛАВА 3 Локационная томография со сканированием по криволинейной поверхности 137
3.1 Бесконтактное радиозондирование через неровную границу раздела сред 137
3.1.1 Прохождение волн через неровную границу раздела сред 137
3.1.2 Решение прямой задачи моностатической многопозиционной радиотомографии при радиозондировании через неровную поверхность известной формы 150
3.1.3 Восстановление распределения неоднородностей за неровной поверхностью без учёта её формы 153
3.1.4 Восстановление распределения неоднородностей за неровной поверхностью с учётом её формы 156
3.1.5 Определение формы поверхности путём моностатического многопозиционного сверхширокополосного бесконтактного зондирования 159
3.1.6 Экспериментальная проверка метода бесконтактной радиотомографии через неровную поверхность 162
3.2 Контактное радиозондирование через неровную поверхность 167
3.2.1 Схема измерений с использованием неплоской синтезируемой апертуры 168
3.2.2 Радиотомография с учётом кривизны поверхности в приближении фазового экрана 171
3.2.3 Радиотомография с учётом кривизны поверхности на основе принципа Гюйгенса - Френеля 173
3.3 Радиотомография по локационным измерениям на цилиндрической поверхности 176
3.3.1 Решение прямой задачи 177
3.3.2 Восстановление трёхмерных изображений 178
3.3.3 Численное моделирование 181
3.3.4 Экспериментальная проверка метода 183
3.4 Выводы по третьей главе 186
ГЛАВА 4 Бистатическая томография и томография излучающих объектов 187
4.1 Трансмиссионная радиотомография 187
4.1.1 Математическая модель многоракурсной дифракционной томографии 188
4.1.2 Восстановление томографических изображений 190
4.1.3 Экспериментальные исследования ультразвуковой трансмиссионной томографии в воздухе 197
4.1.4 Экспериментальные исследования радиоволновой трансмиссионной томографии 201
4.2 Томография излучающих объектов 203
4.2.1 Постановка задачи и математическая модель 203
4.2.2 Восстановление изображения излучающего объекта 205
4.2.3 Экспериментальные исследования 208
4.3 Бистатическая многопозиционная схема измерений 212
4.3.1 Решение прямой задачи 213
4.3.2 Решение обратной задачи 214
4.3.3 Монохроматическое многопозиционное бистатическое волновое зондирование 218
4.3.4 Экспериментальные исследования бистатической многопозиционной схемы зондирования 231
4.4 Выводы по четвёртой главе 235
ГЛАВА 5 Применение линейных решёток для волновой омографии 236
5.1 Измерения с помощью МИМП системы 236
5.1.1 Оптимизация размещения излучающих и приёмных элементов при узкополосном зондировании 237
5.1.2 Математическая модель МИМП системы с взаимно-перпендикулярными линейными решётками излучателей и приёмников 248
5.1.3 Решение обратной задачи для однородной среды 249
5.1.4 Экспериментальные исследования МИМП системы 251
5.1.5 МИМП система на основе разреженных линейных матриц излучателей и приёмников 252
5.1.6 Экспериментальная проверка МИМП системы на основе разреженных линейных матриц излучателей и приёмников 255
5.1.7 Локационная томография с применением линейной решётки 257
5.2 Применение рефлекторов в радиотомографических измерениях.. 261
5.2.1 Схема измерений с параболическим рефлектором 262
5.2.2 Корректировка данных измерений с учётом несовпадающих
частот доплеровских радиолокаторов 264
5.2.3 Восстановление радиоизображений на основе измерений с параболическим рефлектором 266
5.2.4 Использование двух рефлекторов 268
5.2.5 Экспериментальные исследования метода радиовидения с подвижным рефлектором 274
5.3 Выводы по пятой главе 278
ГЛАВА 6 Радиотомография в неоднородной фоновой среде 279
6.1 Определение параметров среды по угловой зависимости коэффициента отражения 279
6.1.1 Постановка задачи и математическая модель 280
6.1.2 Численное моделирование 284
6.2 Радиотомография в среде с неоднородным фоновым показателем преломления 288
6.2.1 Решение прямой задачи радиотомографии в электрически неоднородной среде 288
6.2.2 Проверка метода решения прямой задачи на модели линзы 294
6.2.3 Решение обратной задачи радиотомографии в электрически неоднородной среде при использовании неподвижного излучателя 296
6.2.4 Решение обратной задачи радиотомографии в электрически неоднородной среде при использовании моностатической схемы зондирования 301
6.2.5 Экспериментальная проверка метода визуализации объектов, скрытых за диэлектрическими преградами известной формы 305
6.3 Выводы по шестой главе 310
ГЛАВА 7 Односторонняя магнитоиндукционная томография 311
7.1 Применение неподвижного источника магнитного поля 313
7.1.1 Схема измерений для магнитоиндукционного зондирования 313
7.1.2 Экспериментальные исследования по визуализации электропроводящих объектов 315
7.2 Применение сканирующей самоскомпенсированной катушки 318
7.2.1 Устройство самоскомпенсированной катушки 318
7.2.2 Экспериментальные исследования магнитоиндукционного зондирования с самоскомпенсированной катушкой 321
7.3 Повышение разрешения изображений магнитоиндукционного зондирования методом пространственно
согласованной фильтрации 327
7.3.1 Метод повышения разрешения на основе пространственно согласованной фильтрации 327
7.3.2 Оценка разрешения изображений, получаемых при магнитоиндукционном зондировании 331
7.3.3 Повышение разрешения изображений, полученных экспериментально 332
7.4 Выводы по седьмой главе 338
ГЛАВА 8 Технологии проведения томографических измерений 339
8.1 Сканирующие позиционирующие системы 339
8.1.1 Линейные позиционирующие устройства 339
8.1.2 Двумерное позиционирующее устройство 341
8.1.3 Линейно-угловой сканер 344
8.1.4 Определение координат локационной системы по маркеру 345
8.2 Радиоволновые измерения 352
8.2.1 Приёмопередающие антенные системы и опорный сигнал 352
8.2.2 Применение скалярных анализаторов цепей 354
8.2.3 Применение векторных анализаторов цепей 357
8.2.4 Доплеровские радиолокаторы 358
8.3 Ультразвуковые измерения 361
8.3.1 Излучатели и приёмники ультразвуковых волн 362
8.3.2 Усилители ультразвуковых сигналов 362
8.3.3 Решётка ультразвуковых микрофонов 364
8.3.4 Ультразвуковой томограф на основе взаимно-перпендикулярных линейных матриц излучателей и приёмников 368
8.4 Магнитоиндукционные измерения 369
8.4.1 Магнитоиндукционный интроскоп на основе матрицы плоских спиральных катушек 369
8.5 Выводы по восьмой главе 372
Заключение 373
Список литературы
