DOI: https://doi.org/10.24027/2306-7039.1.2019.164717
Відкритий доступ Відкритий доступ  Обмежений доступ Доступ за передплатою

Завадостійка обробка сигналів у балістичному лазерному гравіметрі із симетричним способом вимірювання прискорення вільного падіння

Анатолий Васильевич Омельченко, Владимир Федорович Болюх, Александр Иванович Винниченко, Владимир Семенович Купко

Анотація


Розглянуто методи завадостійкої обробки сигналів у балістичному лазерному гравіметрі (БЛГ) із симетричним способом вимірювання прискорення вільного падіння (ПВП).

Основним джерелом помилок при вимірюваннях ПВП за допомогою БЛГ є сейсмічні коливання земної поверхні. У гравіметрах із симетричним способом вимірювання порівняно короткий поштовх катапульти породжує коливання фундаменту, які називаються автосейсмічними і викликають систематичну похибку вимірювання ПВП. Слід враховувати і вплив завад дискретизації, що виникають при вимірюванні параметрів руху пробного тіла.

Метод найменших квадратів (МНК), що традиційно використовується у балістичних гравіметрах, є оптимальним в умовах дії некорельованих адитивних завад при дотриманні гомоскедастичності. Зазначені умови не вико­нуються у балістичній гравіметрії. Тому актуальним є завдання розвитку нових методів обробки сигналів у БЛГ.

Основну увагу приділено синтезу вагових функцій гравіметрів, що мінімізують вплив наступних видів адитивних завад: 1) зовнішньої сейсмічної завади; 2) автосейсмічної завади; 3) завади дискретизації. Для комплексного врахування різних завад у роботі використано сукупність показників завадостійкості.

Для знаходження ваг спостережень використано зважений метод найменших квадратів (ЗМНК), який передбачає використання вагових вікон, зокрема вікон Хана. На відміну від відомих методів регресійного аналізу, форма таких вікон визначається не зміною дисперсії завади, а вибирається таким чином, щоб максимально послабити вплив завади на результат вимірювання ПВП.

Наведено властивості вагових функцій гравіметрів. Виконано аналіз впливу форми вагових вікон Хана на показники завадостійкості БЛГ. Показано, що збільшення швидкості спадання вагового вікна від центру до країв приводить до суттєвого зменшення автосейсмічної складової похибки вимірювання ПВП при незначному збіль­шенні інших показників завадостійкості.

Досліджено вплив пропусків спостережень біля вершини траєкторії руху пробного тіла на результати вимірювання ПВП. Показано, що виконання умови Найквіста для вагової функції гравіметра приводить до зменшення зсуву автосейсмічної складової похибки вимірювання ПВП.

Ключові слова


Автосейсмічний ефект; Балістичний лазерний гравіметр; Вагова функція; Адитивні завади; Симетричний спосіб вимірювання

Повний текст:

PDF (Русский)

Посилання


Rothleitner Ch., Svitlov S., Merimeche H., Hu H., Wang L. J. Development of new free-fall absolute gravimeters. Metrologia, 2009, no. 46, pp. 283–297. DOI: https://doi.org/10.1088/0026-1394/46/3/017

Svitlov S. M. Metodi analizu ta zmenshennya dinamichnih pohibok balistichnih gravimetriv [Methods of analysis and reduction of dynamic errors of ballistic gravimeters: author’s abstract of dissertation]. Kharkiv, 2000. 17 p. (in Ukrainian).

Zanimonskiy Y. M., Nagornyiy V. D. Ballisticheskiy gravimetr: podhod v ramkah teorii lineynyih sistem [Ballistic gravimeter: an approach within the framework of the theory of linear systems]. Izmeritelnaya tehnika, 1992, no. 3, pp. 34–36 (in Russian).

Omelchenko A. V., Zanimonskiy Y. M., Vinnichenko A. I., Kupko V. S. Development of Methods for Data Processing in a Rise-and-Fall Gravimeter on the Basis of Polynomial Models. Static and mobile measurements. Proceedings of IAG Symposium on Terrestrial Gravimetry (17– 20 September 2013, Saint Petersburg, Russia). Saint Petersburg, 2013, pp. 143–147.

Omelchenko A. V., Zanimonskiy Y. M., Kupko V. S. Vliyanie shumov diskretizatsii na tochnost simmetrichnyih ballisticheskih gravimetrov [The influence of sampling noise on the accuracy of symmetric ballistic gravimeters]. Ukrainian Metrological Journal, 2013, no. 1, pp. 33–39 (in Russian).

Omelchenko A., Bolyuh V., Vinnichenko O. Avtosejsmichna skladova pohibki simetrichnogo balistichnogo gravimetra, zumovlena kolivannyami fundamentu [Auto-seismic component of the error of a symmetric ballistic gravimeter caused by basement oscillations]. Metrologiya ta priladi, 2014, no. 3 (47), pp. 51–56 (in Ukrainian).

Bolyuh V. F., Omelchenko A. V., Vinnichenko A. I. Vliyanie avtoseysmicheskih kolebaniy fundamenta na pokazaniya ballisticheskogo gravimetra s induktsionno-dinamicheskoy katapultoy [The influence of basement autoseismic oscillations on indications of the ballistic gravimeter with inductive dynamic catapult]. Izmeritelnaya tehnika, 2015, no. 2, pp. 19–22 (in Russian).

Nagorniy V. D. Obrabotka dannyih v ballisticheskom gravimetre [Data processing in a ballistic gravimeter]. Thesis for the degree of Ph.D. Moscow, 1993. 108 p. (in Russian).

Omelchenko A., Vinnichenko O., Kupko V., Za¬nimonskiy Y. Zastosuvannya kvadratichnoyi interpolyaciyi u procesi opracyuvannya danih u balistichnomu gravimetri [Application of quadratic interpolation during the process of processing data in a ballistic gravimeter]. Metrologiya ta priladi, 2013, no. 4 (42), pp. 50–55 (in Ukrainian).

Proakis J. G. Digital communications. McGraw-Hill, 1995. 928 p. [Tsifrovaya svyaz. Rus. ed. D. D. Klovskiy. Moscow, Radio i svyaz Publ., 2000. 800 p.].


Пристатейна бібліографія ГОСТ


Rothleitner Ch., Svitlov S., Merimeche H., Hu H., Wang L. J. Development of new free-fall absolute gravimeters. Metrologia, 2009, no. 46, pp. 283–297. DOI: https://doi.org/10.1088/0026-1394/46/3/017

Світлов С. М. Методи аналізу та зменшення динамічних похибок балістичних гравіметрів: Автореф. дис. Харків, 2000. 17 c.

Занимонский Е. М., Нагорный В. Д. Баллистический гравиметр: подход в рамках теории линейных систем. Измерительная техника. 1992. № 3. С. 34–36.

Omelchenko A. V., Zanimonskiy Y. M., Vinnichenko A. I., Kupko V. S. Development of Methods for Data Processing in a Rise-and-Fall Gravimeter on the Basis of Polynomial Models. Static and mobile measurements. Proceedings of IAG Symposium on Terrestrial Gravimetry (17– 20 September 2013, Saint Petersburg, Russia). Saint Petersburg, 2013, pp. 143–147.

Омельченко А. В., Занимонский Е. М., Купко В. С. Влияние шумов дискретизации на точность симметричных баллистических гравиметров. Український метрологічний журнал. 2013. № 1. С. 33–39.

Омельченко А., Болюх В., Вінніченко О. Автосейсмічна складова похибки симетричного балістичного гравіметра, зумовлена коливаннями фундаменту. Метрологія та прилади. 2014. № 3 (47). С. 51–56.

Болюх В. Ф., Омельченко А. В., Винниченко А. И. Влияние автосейсмических колебаний фундамента на показания баллистического гравиметра с индукционно-динамической катапультой. Измерительная техника. 2015. № 2. С. 19–22.

Нагорный В. Д. Обработка данных в баллистическом гравиметре: дис. на соискание уч. степени к.- ф.м.н. Москва, 1993. 108 с.

Омельченко А., Вінніченко О., Купко В., Занімонський Є. Застосування квадратичної інтерполяції у процесі опрацювання даних у балістичному гравіметрі. Метрологія та прилади. 2013. № 4 (42). С. 50–55.

Прокис Дж. Цифровая связь. Пер. с англ. под ред. Д. Д. Кловского. Москва: Радио и связь, 2000. 800 c.





УКРАЇНСЬКИЙ МЕТРОЛОГІЧНИЙ ЖУРНАЛ / UKRAINIAN METROLOGICAL JOURNAL

ISSN (Print) 2306-7039

ISSN (Online) 2522-1345