Дипломная работа на тему: Физические основы методов расчета освещенности в водной среде

Введение

Внедрение биокибернетических систем (БКС) управления поведением гидробионтов с применением световых полей является одним из наиболее перспективных направлений развития промышленного рыболовства [12].

В последнее время изменилась техническая база рыболовства, повысились требования к эффективности лова, возник ряд новых задач, связанных с внедрением систем управления процессами лова. В результате возникла потребность исследования в этой обрасти рыболовства.

Актуальность данной работы заключается в том, что повышение эффективности функционирования БКС управления поведением гидробионтов с применением световых полей приведет к увеличению улова рыб в промышленном рыболовстве.

Целью работы является исследование пространственных характеристик световых полей в водной среде в системах лова рыбы.

Для выполнения поставленной цели в данной работе применена методика оптимального проектирования оптико-электронных систем с использованием аналитических выражений характеристик всех элементов, входящих в БКС [19].

Исследования данной работы охватывают широкий круг вопросов, которые решаются в трех направлениях: рассмотрение физической оптики водной среды, построение математической модели процессов передачи оптического излучения в системах лова рыбы, расчет основных параметров БКС (сигнал, шум, функция "отношение сигнал/шум").

В физической оптике рассматриваются основные оптические явления, наблюдающиеся в водной среде. Световое поле в реальных средах подвергнуто многообразным и существенным изменениям, обусловленным эффектами поглощения и рассеяния, поляризации, отражение света и т.д.

При построении математической модели процесса передачи оптической информации необходимо учесть важные физические особенности, от которых зависят пространственные характеристики светового поля в водной среде. С одной стороны, нужно рассмотреть свойства внешней среды (водная среда, граница раздела 2-х сред воздух-вода). В рассматриваемой модели учтены шумы от естественных и искусственных источников электромагнитного излучения оптического диапазона.

С другой стороны - необходимо рассмотреть спектральную и температурную характеристики источника света (в качестве источника светового поля используется вольфрамовая лампа), а также исследовать спектральную чувствительность зрительного органа рыбы.

Для построения математической модели необходимо получить аналитические выражения функций спектральной чувствительности глаз гидробионтов, спектральную излучательную способность вольфрама при различных температурах накала, спектральную излучательную способность лунного отражения, распределение по спектру усредненного показателя ослабления света подводного источника для условной прозрачности воды по диску Секки, спектральную зависимость показателя преломления воды.

Исследовать параметры пространственных характеристик светового поля в системах лова рыбы, характеристиками которых являются сигнал, шум, функция "отношение сигнал/шум" в зависимости от геометрических размеров БКС, получение значений оптимальных параметров элементов данных систем.

Оглавление

- Введение

- Физические основы методов расчета освещенности в водной среде .1 отражение света

- Преломление света

- Поляризация света

- Поглощение света

- Рассеяние света глава 2. энергетические и информационные характеристики световых полей в водной среде в системах лова рыбы

- Внешняя среда

- Объект управления

- Источник излучения

- Подводный источник света

- Надводный источник света глава 3. анализ результатов расчета характеристик светового поля в системах лова рыбы

- Подводный источник света

- Надводный источник света ЗАКЛЮЧЕНИЕ

- Список литературы

Список литературы

1. Антонов А.И., Большая энциклопедия рыбалки <http://www.twirpx.com/file/134009/>, Сост. А. И. Антонов. - М.: РИПОЛ КЛАССИК, 2004 г., 480 с.

. Брамсон М.А. Инфракрасное излучение нагретых тел, Издательство: Наука, 1994 г., 226 с.

3. Григорьев О. В. Общая характеристика элементов систем управления объектом лова/ О. В. Григорьев, А. В. Мельников, А. М. Лихтер // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2006. Прил. к № 4. - с. 130 -132.

. Григорьев О. В. Оптимизация световых полей источников света при лове каспийской кильки / О. В. Григорьев // Наука: поиск 2003: сборник научных статей. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2003. - с. 271-274.

. Григорьев О. В. Промыслово-экологические основы управления процессами лова рыбы с применением искусственного света/ О. В. Григорьев, А. В. Мельников// Астрахань: Издательский дом "Астраханский университет". - 2006. -160 с.

. Григорьев О. В. Совершенствование способов лова рыбы с применением света/ О. В. Григорьев, А. В. Мельников// Астрахань: Издательство ООО "ЦНТЭП". 2008. -140 с.

7. Дронин Ю.П. Физика океана. Санкт-Петербург: РГГМУ <http://www.iqlib.ru/publishers/publisher/643FC0646EE54C428CA9AD7827F031F5>, 2000.- 340 с.

. Зуев В.Е., Креков Г.М. Оптические модели атмосферы. Монография. Том 2. - Ленинградский гидрометеоиздат. 2003 г., 253 с.

. Ишанин Г.Г., Панков Э.Д., Андреев А.Л., Польщигов Г.В. Источники и приемники излучения: учеб.пос. для вузов, 1991, 128 с.

10. Копелевич О.В. Факторы, определяющие оптические свойства морской воды // Оптика океана. Том 1. Физическая оптика океана. - М.: "Наука". - 1993, 156 с.

11. Ландсберг Г.С. Оптика. 6-е изд., стереот. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. - 848 с.

12. Лихтер А. М. Особенности систем управления ловом с применением физических полей / А. М. Лихтер / Перспективы Международного рыболовства и рыболовства Каспийского бассейна: материалы Международной конференции. - Астрахань: АГТУ, 2005. - с. 31-34.

. Лихтер А. М. Оценка качества математических моделей для управления процессами лова рыбы / А. М. Лихтер, В.Г. Коняев, Леопольд Чам // Перспективы Международного рыболовства и рыболовства Каспийского бассейна: материалы Международной конференции. - Астрахань : АГТУ, 2005. - с. 26-28.

. Лихтер А. М. Некоторые проблемы управления ловом рыбы / А. М. Лихтер, А. В. Мельников, В. Н. Мельников // Перспективы Международного рыболовства и рыболовства Каспийского бассейна: материалы Международной конференции. - Астрахань: АГТУ, 2005. - с. 4-6.

. Лихтер А. М. Управление биофизическими процессами в рыболовстве / А. М. Лихтер // Естественные науки. - 2004. - № 3. - с. 80-83.

. Лихтер А. М. Информационные системы управления рыболовством Каспийского бассейна / А. М. Лихтер, В. Н. Руденко, Т. Н. Руденко // Наука: поиск 2003 : сборник научных статей. - Астрахань: АГТУ, 2004. - Вып. 2. - с. 15-16.

. Лихтер А. М. Моделирование систем управления процессами лова рыбы: монография / А. М. Лихтер. - Астрахань: Издательский дом "Астраханский университет", 2007. - 314 с.

. Лихтер А. М. Управление физическими полями в рыболовстве: монография / А. М. Лихтер, А. В. Мельников. - Астрахань: Издательский дом "Астраханский университет", 2005. - 204 с.

. Лихтер А. М. Оптимальное проектирование оптико-электронных систем: монография / А.М. Лихтер. - Астрахань: Издательский дом "Астраханский университет", 2004. - 241 с.

. Лихтер А. М. Физические основы оптико-электронных измерений: учебное пособие для вузов / А. М. Лихтер, В. В. Смирнов. - Астрахань: Издательский дом "Астраханский университет", 2005. - 288 с.

. Лихтер А. М. Общие особенности действия физических полей на рыбу / А. М. Лихтер, А. В. Мельников // Естественные науки. - 2003. - № 6. - с. 183-187.

. Лихтер А. М. Управление рыбой с применением задерживающих и направляющих функций физических полей / А. М. Лихтер, А. В. Мельников // Естественные науки. - 2003. - № 6. - с. 187-189.

. Лихтер А. М. Общая характеристика элементов систем управления объектом лова при решении биофизических и биомеханических задач / А. М. Лихтер // Аналитическая и реферативная информация ВНИЭРХа. Рыбное хозяйство. Сер. Промышленное рыболовство и флот. - М. : ВНИЭРХ, 2002. - Вып. 4. - с. 22-25.

. Лихтер А. М. Особенности определения размеров, формы и структуры физических полей в зоне орудий лова / А. М. Лихтер // Аналитическая и реферативная информация ВНИЭРХа. Рыбное хозяйство. Сер. Промышленное рыболовство и флот. - М. : ВНИЭРХ, 2002. - Вып. 4. - с. 25-28.Лихтер А. М. Оптимизация параметров каналов передачи оптической информации и оптико-электронных устройств в системах управления ловом рыбы / А. М. Лихтер, А. И. Надеев // Датчики и системы. - 2007. - №8 (99). - с. 40-43.

. Лихтер А. М. Управление физическими полями в рыбопромысловых системах / А. М. Лихтер, В. Н. Мельников, А. И. Надеев // Датчики и системы. - 2006. - № 8. - с. 26-29.

. Лихтер А. М. Эффективность систем управления процессом лова рыбы с применением физических полей / А. М. Лихтер // Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. - 2006. - № 1 (14). с. 242-246.

. Лихтер А. М. Повышение эффективности лова рыбы путем совершенствования управления биофизическими процессами / А. М. Лихтер // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Сер. Технические науки. - 2006. - Прил. к № 2. - с. 137-140.

. Лихтер А. М. Влияние естественного светового режима в водоемах на лов рыбы / А. М. Лихтер, А. В. Мельников // Южно-Российский вестник геологии, географии и глобальной энергии. - 2006. - № 9 (22). - с. 48-50.

29. Маньковский В.И. Основы оптики океана. Методическое пособие НАН Украины, Морской гидрофизический институт. - Севастополь, 1996. - 119 с.

30. Мельников, А. В. Общая характеристика элементов систем управления объектом лова / А. В. Мельников, А. М. Лихтер, О. В. Григорьев // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Сер. Технические науки. - 2006. - Прил. к № 4. - с. 130-132.

. Мельников, В. Н. Особенности управления объектом лова с применением физических полей / А. В. Мельников, А. М. Лихтер, О. В. Григорьев // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Сер. Технические науки. - 2006. - Прил. к № 4. - с. 132-135.

. Мельников А.В., Мельников В.Н. Селективность рыболовства. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2005.- 384 с.

. Мельников, А. В. Биофизические процессы в системах управления ловом рыбы / А. В. Мельников, А. М. Лихтер // Вестник АГТУ. Сер. Рыбное хозяйство. Экология. - 2004. - с. 36-38.

34. Рогожина Ю.Н., Лихтер А.М. "Модель процесса передачи оптической информации подводного источника света в системах лова гидробионтов", "Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии", 2012 год, № 4(20), с. 336-370.

35. Рогожина Ю.Н., Лихтер А.М. "Моделирование процесса передачи оптической информации в системах лова рыбы", Всероссийская молодежная конференция "инновации и технологии прикаспия" Всероссийская научно-практическая конференция "исследования молодых ученых - вклад в инновационное развитие России" 10-13 октября 2012 г, с. 44-49.

36. Рогожина Ю.Н., Лубянова Е.В., Пироговский М.И. Анализ эффективности селективных источников света для управления поведением насекомых в сельскохозяйственных целях, материалы IV всероссийской научной конференции студентов и молодых ученых с международным участием "Актуальные проблемы инновационного развития агропромышленного комплекса" 21-23 апреля 2009 г. Астрахань. ООО КПЦ "ПолиграфКом", с. 142-146.

37. Рогожина Ю.Н., Кирюхина Д.А., Лихтер А.М., Шагаутдинова И.Т., Плешкова Ю.А., Разработка и проектирование инфракрасных систем для управления поведением комаров. Материалы Международная научно-практическая конференция "Фундаментальные и прикладные исследования университетов, интеграция в региональный инновационный комплекс" ,секция: "машиностроение, электроника, приборостроение" 13-15 октября 2010 г. Астрахань -Т.4. с.127-130.

38. Рогожина Ю. Н., Шагаутдинова И. Т., Лихтер А.М., Плешкова Ю. А., Разработка биокибернетической системы для реализации способа биологической защиты от гнуса. Материалы Международной конференции с элементами научной школы для молодежи "Экокультура и фитобиотехнологии улучшения качества жизни на Каспии" 7-10 декабря 2010 г. Астрахань, Издательский дом "Астраханский университет", с. 71-73.

39. Рогожина Ю.Н., Плешкова Ю.А., Шагаутдинова И.Т., Разработка технологического комплекса на основе физических полей для управления поведением насекомых в сельскохозяйственных целях, материалы международной конференции 11-14 мая 2010 г. Инновационные технологии в управлении, образовании, промышленности "АСТИНТЕХ - 2010", в 3 т. - Астрахань: Астраханский государственный университет, Издательский дом "Астраханский университет", 2010. - Т. 2. с. 66-68;

40. Рогожина Ю.Н. ,Шагаутдинова И.Т., Лихтер А.М., Плешкова Ю.А., Кирюхина Д.А. Разработка и проектирование оптико-электронного концентратора плотности популяции саранчи в период ее лета. Материалы Международная научно-практическая конференция "Фундаментальные и прикладные исследования университетов, интеграция в региональный инновационный комплекс", секция: "машиностроение, электроника, приборостроение" 13-15 октября 2010 г. Астрахань - Т.4. с. 194-197.

41. Рогожина Ю.Н., Лихтер А.М., Плешкова Ю.А., Шагаутдинова И.Т. Разработка устройств на основе метода оптической фильтрации в системах управления поведением насекомых. Материалы Международная научно-практическая конференция "Фундаментальные и прикладные исследования университетов, интеграция в региональный инновационный комплекс", секция: "машиностроение, электроника, приборостроение" 13-15 октября 2010 г. Астрахань - Издатель: Сорокин Роман Васильевич.Т.4. с. 228-231.

. Рогожина Ю.Н., Лихтер А.М., Шагаутдинова И.Т. Разработка и проектирование оптико-электронных систем для управления поведением саранчи в период ее лета. Материалы Всероссийская конференция с элементами научной школы для молодежи "Кадровое обеспечение развития инновационной деятельности в России": тезисы докладов, 26-29 октября 2010 г. (Ершово),-М.:РГУИПТ, 2010 г. с.126-131.

. Рогожина Ю.Н., Плешкова Ю.А., Лихтер А. М. Метод оптической фильтрации в биокибернетических системах управления поведением насекомых. Материалы международной конференции с элементами научной школы для молодежи "Экокультура и фитобиотехнологии улучшения качества жизни на Каспии" 7-10 декабря 2010 г. Астрахань, Издательский дом "Астраханский университет", с. 101-103.

. Романовский Ю.М., Степанова Н.В., Чернавский Д.С. Математическое моделирование в биофизике. Введение в теоретическую базу. - М.: 2001.-315 с.

45. Савельев И.В. Курс общей физики. Том 3. Оптика. Атомная Физика. Физика атомного ядра и элементарных частиц М.: Наука, Гл. ред. физ-мат. лит., 2003.- 537 с.

46. Тимофеев Ю.М., Васильев А.В. Теоретические основы атмосферной оптики. Спб.: 2003 г., 474 с.

. Шевченко В. В. Луна и ее наблюдение Издательство "Наука", Москва, 2005, 192 с.

. Шифрин К.С. Введение в оптику океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1993. 273с.

. Шифрин К С. Рассеяние света в мутной среде// М -Л Гостехтеориздат.- 1991.- 288 с.

50. Шифрин <http://www.google.ru/search?hl=ru&tbo=р&tbm=bks&q=inauthor:%22%D0%9А.+%D0%А1.+%D0%А8%D0%В8%D1%84%D1%80%D0%В8%D0%ВD%22> К. С. Оптика океана и атмосферы Изд-во "Наука", Ленинградское отд-ние, 1993 - 230 с.

51. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов: учеб. для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М., 2002 г. 408 с.

52. Якушенков Ю.Г, Луканцев В.Н., Колосов М.П. Метод борьбы с помехами в оптико-электронных приборах. - М.: Радио и связь. 2001 г., 180 с.