Проаналізовано сучасний стан інструментально-методичних засобів контролю водно-дисперсних середовищ, розглянуто їх метрологічні характеристики. На основі асимптотичної теорії переносу випромінювання удосконалено існуючі та розроблено нові математичні моделі трансформації випромінювання водно-дисперсними об'єктами. Запропоновано математичні моделі перетворення випромінювання за умов приповерхневого, перехідного, глибинного, придонного режимів. Здійснено синтез математичних моделей оптичних первинних перетворювачів для автоматизованого контролю дисперсних середовищ. Наведено результати експериментальних досліджень природних і модельних водно-дисперсних середовищ та запропоновано новий метод контролю дисперсності.

Проанализировано современное состояние инструментально-методических средств контроля водно-дисперсных сред, рассмотрены их метрологические характеристики. На основе асимптотической теории переноса излучения усовершенствованы существующие и разработаны новые математические модели трансформации излучения водно-диссперсными объектами. Предложены математические модели преобразования излучения в условиях приповерхностного, переходного, глубинного, придонного режимов. Осуществлен синтез математических моделей оптических первичных преобразователей для автоматизированного контроля диссперсных сред. Приведены результаты экспериментальных исследований природных и модельных водно-диссперсных сред и предложен новый метод контроля диссперсности.

Розглянуто розповсюдження плоскої хвилі в локально-однорідному й ізотропному турбулентному середовищі у випадку, коли флуктуації оптичного показника заломлення визначаються флуктуаціями температури й солоності. Для розрахунку статистичних характеристик хвилі використано метод плавних збурень. Стисло наведено основні положення вказаного методу, зроблено оцінки та одержано наближені вирази для статистичних характеристик у випадку атмосферної турбулентності, розглянуто характеристики світлової хвилі, що розповсюджується в турбулентному водному середовищі, коли флуктуації показника заломлення визначені флуктуаціями однієї скалярної компоненти. Використано модель спектра флуктуацій оптичного показника заломлення, одержану раніше і яка базується на моделі Корсина - Пао. Наявність двох скалярних компонент призводить до аномальної поведінки спектра флуктуацій показника заломлення в області малих масштабів, зокрема, появі локальних екстремумів залежно від вкладів флуктуації скалярних компонент (температури і солоності) у флуктуації показника заломлення. Показано, що ці аномалії впливають на поведінку таких статистичних характеристик, як кореляційна функція флуктуацій амплітуди і структурна функція фази. Це призводить до зміни ширини кореляційної функції, зсуву локальних максимумів структурної функції фази та ін.

Розроблено математичну модель, в межах якої відносний вміст частинок різних розмірів визначається з використанням системи лінійних алгебричних рівнянь. Даними для розрахунку є виміряний розподіл за амплітудою та тривалістю електричних імпульсів, які виникають на виході фотоприймача під час перетину частинками освітленої зони. Матриця системи рівнянь визначається в результаті розробленої процедури калібрування. У загальному випадку така задача є некоректною. Для її розв'язку розроблено метод ітераційної регуляризації на базі методу регуляризації Тихонова. Проведено дослідження з метою оцінки роздільної здатності та похибки вимірювання пристрою, побудованого згідно з запропонованою моделлю. Виміряно розподіли за розмірами в культурах бактерій різних видів у фізрозчині глюкози. Зареєстровано динамічні зміни в суспензіях, що містять мікроорганізми.

Дисертація присвячена питанням розвитку оптичних методів контролю, які містять теоретичні та методологічні розробки і результати досліджень неоднорідних (світлорозсіювальних) середовищ. На їх основі здійснена апаратна і програмна реалізація інтерактивних технічних засобів контролю, які можуть знайти застосування і частина яких вже впроваджена у медичній діагностиці та екологічному контролі.

Рассмотрены причины, вызывающие снижение качества изображения объекта при его наблюдении сквозь среду со случайными неоднородностями показателя преломления. Подробно изложен механизм разрушения информации под влиянием фазовых искажений. Проведен обзор существующих методов достижения дифракционного предела разрешения инструмента, исследованы причины потери их эффективности при среднеквадратичном отклонении фазовых искажений 2pi и более, а также предложен способ, позволяющий преодолеть это ограничение.

Індекс рубрикатора НБУВ: В343.61

Рубрики:

Розсіяння світла в каламутних середовищах

Шифр НБУВ: Ж22412/а Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проведен анализ поля яркости в глубинном режиме в процессе локации мутных сред. Доказано, что индикатрисы модельных сред в значительной мере адекватны природным объектам, поэтому результаты локации светового режима, полученные в лабораторных условиях, можно использовать для реальных водных бассейнов, если в обоих случаях смоделировать одинаковые вероятности выживания фотона. Исследование поля яркости модельных сред могут быть незаменимыми средствами контроля морских и атмосферных явлений, в пищевой промышленности, экологическом мониторинге окружающей среды и т.д.

Дана оценка влияния вариаций реальной и мнимой частей коэффициентов преломления воды и нефти на их коэффициенты отражения. Представлена простая однопараметрическая аппроксимация френелевских коэффициентов отражения воды и нефти в интервале длин волн 0,4 - 13 мкм, более точная в сравнении с известными.

Узагальнено та обґрунтовано сукупність “одноточкових” і “двоточкових” поляризаційних і кореляційних параметрів полів лазерного випромінювання, перетвореного оптично-анізотропними біологічними шарами. На цій основі установлені величини та діапазони зміни набору об’єктивних параметрів, які характеризують випадкову (статистичні моменти 1-го - 4-го порядків), кореляційну (кореляційні моменти 2-го і 4-го порядків) та масштабно-самоподібну (дисперсія розподілу логарифмічних залежностей спектрів потужності) структуру мап 3-го і 4-го параметрів “двоточкового” вектора Стокса. Вперше апробовано Стокс-корелометричну методику в диференціації слабких змін оптичної анізотропії полікристалічних плівок плазми крові здорових донорів і хворих на рак простати. Виявлено, що у випадку слабких змін оптичної анізотропії методи Стокс-корелометрії залишаються більш чутливими (на 10 % - 20 %) у порівнянні із методами поляризаційного картографування. Вперше розроблено та експериментально апробовано поляризаційно-інтерференційну методику в диференціації слабких змін оптичної анізотропії полікристалічних плівок синовіальної рідини колінного суглоба людини з різною післяопераційною патологією - реактивний та асептичний синовіт. Вперше визначено ефективність у диференціації слабких фазових змін масштабно-селективного вейвлет-аналізу мап локального контрасту інтерференційних розподілів мікроскопічних зображень полікристалічних плівок біологічних рідин і установлені взаємозв’язки між статистичними моментами 1-го - 4-го порядків, які характеризують лінійні залежності амплітуди вейвлет-коефіцієнтів на різних масштабах МНАТ функції та розподіли оптичної анізотропії мереж біохімічних кристалів плівок синовіальної рідини. Вперше розроблено і експериментально апробовано метод 3D Стокс-поляриметрії поляризаційно-неоднорідних об’єктних полів плівок біологічних рідин з різною просторовою симетрією полікристалічних мереж на основі пошарового цифрового голографічного відтворення розподілів величини еліптичності поляризації з використанням опорної лазерної хвилі. На цій основі визначено взаємозв’язки між тенденціями зміни величини статистичних і кореляційних моментів 1-го - 4-го порядків, які характеризують пошарові розподіли 3D мап еліптичності поляризації лазерного випромінювання, перетвореного дендритними і сферолітними мережами біохімічних кристалів плівок ліквору і жовчі. Вперше установлено ефективність методу 3D поляризаційного картографування полікристалічних мереж у диференціації оптично-анізотропних плівок сечі здорових донорів і хворих на альбумінурію та виявлено найбільш чутливі до змін оптичної анізотропії полікристалічних плівок сечі фазові перерізи розподілів еліптичності поляризації, також статистичні і кореляційні параметри, що їх характеризують. Вперше виявлено ефективність методу 3D поляризаційно-кореляційного картографування полікристалічних мереж у диференціації оптично-анізотропних плівок сечі здорових донорів і хворих на альбумінурію. Установлено найбільш чутливі до змін оптичної анізотропії полікристалічних плівок сечі фазові перерізи розподілів модуля і фази 4-го параметру “двоточкового” вектора Стокса, також статистичні параметри, що їх характеризують. Вперше реалізовано масштабно-селективну диференціацію велико- і дрібномасштабних складових координатних розподілів величини модуля і фази параметрів “двоточкового” вектора Стокса пошарових перерізах поля комплексних амплітуд полікристалічних плівок сечі.

Установлено співвідношення між рівнянням Кубелки - Мунка для опису інтенсивності поширення світла в мутних середовищах і рівнянням одновимірної дифузії, яке отримано шляхом усереднення тривимірного рівняння дифузії за поперечними напрямами. Це надає можливість однозначно знайти параметри Кубелки - Мунка та вивести вирази для коефіцієнтів дифузійного відбивання та пропускання з урахуванням впливу внутрішніх відбивань. За відсутності внутрішніх відбивань отримуються формули Кубелки - Мунка для цих коефіцієнтів. Показано, що співвідношення Кубелки-Мунка є властивими рівняннями випромінювального переносу для задачі про одновимірну дифузію.