В.В. Разевиг – к.т.н., ст. науч. сотрудник, 

МГТУ им. Н.Э. Баумана

Е-mail: vrazevig@rslab.ru

С.И. Ивашов – к.т.н., начальник отдела,

МГТУ им. Н.Э. Баумана

А.С. Бугаев – д.ф.-м.н., профессор, академик РАН, зав. кафедрой,

Московский физико-технический институт (государственный университет)

А.В. Журавлев – к.ф.-м.н., вед. науч. сотрудник,

МГТУ им. Н.Э. Баумана

М.А. Чиж – к.ф.-м.н., мл. науч. сотрудник,

МГТУ им. Н.Э. Баумана

Постановка проблемы. В последние годы технология радиовидения (метод интроскопии, позволяющий с помощью радиоволн получать изображения объектов, находящихся в оптически непрозрачной среде) успешно используется для неразрушающего контроля диэлектрических материалов, используемых в ракетно-космической промышленности, в частности, теплоизоляционных покрытий ракетных баков для криогенного топлива. При этом решение обратной задачи рассеяния осложняется из-за наличия металлической поверхности бака, являющейся для электромагнитных волн идеальным отражателем. В этих условиях одним из возможных методов восстановления внутренней структуры теплоизоляционного покрытия является итеративный метод Гаусса–Ньютона с использованием функции Грина, соответствующей геометрии зондирования, и регуляризации Тихонова. В случае однородного диэлектрического полупространства (без металлической поверхности) неизвестное расстояние от плоскости регистрации радиолокационных данных до подповерхностного объекта/дефекта может быть определено даже при использовании одночастотного сигнала методом наилучшей фокусировки. Однако при наличии металлической поверхности, при моностатической конфигурации антенной системы, использовавшейся в экспериментах, данный метод не работает, так как подповерхностный объект получается практически одинаково хорошо сфокусированным на разных расстояниях, расположенных периодически, и определить истинное расстояние невозможно. Теоретические исследования показали, что мультистатическая конфигурация с разнесенными передающими и приемными антеннами позволяет решить проблему определения расстояния до объекта, однако практическая реализация требует существенной доработки оборудования. Цель. Работа посвящена получению радиоизображений объектов, расположенных в средах, ограниченных снизу металлической поверхностью. Используется метод восстановления распределения электрических свойство среды, основанный на аппроксимации Борна при записи уравнения рассеяния и реализованный с помощью итеративного алгоритма Гаусса–Ньютона с регуляризацией Тихонова.

Результаты. Приведены результаты как вычислительных, так и физических экспериментов.

Практическая значимость. Возможность использование для неразрушающего контроля топливных баков изделий ракетнокосмической техники.

1. Ивашов С.И., Разевиг В.В., Васильев И.А., Шитиков B.C. Диагностика теплозащитных покрытий изделий ракетнокосмической техники с помощью голографического подповерхностного радиолокатора «РАСКАН-5» // Контроль. Диагностика. 2014. № 12. С. 52–61.
2. Hoshyar A., Kharkovsky S., Samali B. Microwave imaging of composite materials using image processing // 2015 International Symposium on Antennas and Propagation (ISAP), 1–4, Hobart, Tasmania, Australia. Nov. 2015.
3. Morring F. Putting it in context // Aviation Week & Space Technology. 30–31, Apr. 7. 2003.
4. Nolan C.J., Cheney M., Dowling T., Gaburro R. Enhanced angular resolution from multiply scattered waves // Inverse Probl. 2006. V. 22. P. 1817–1834.
5. Devaney A.J., Dennison M. Inverse scattering in inhomogeneous background media // Inverse Probl. 2003. V. 19. № 4. P. 855–870.
6. Dennison M.L., Devaney A.J. Inverse scattering in inhomogeneous background media: II. Multi-frequency case and SVD // Inverse Probl. 2004. V. 20. P. 1307–1324.
7. Solimene R., Maisto M.A., Pierri R. Inverse source in the presence of a reflecting plane for the strip case // J. Opt. Soc. Am. A. 2014. V. 31. P. 2814–2820.
8. Pahomov V., Semenchik V., Kurilo S. Reconstructing reflecting object images using Born approximation // Proceedings of 35th European Microwave Conference. CNIT la Defense, Paris, France. Oct. 2005. V. 46. P. 1375–1378.
9. Fang Q., Meaney P., Paulsen K. Singular value analysis of the Jacobian matrix in microwave image reconstruction // IEEE Trans. Antennas Propag. 2006. V. 54. P. 2371–2380. 
10. Islam M.A., Kiourti A., Volakis J. A modified Gauss-Newton algorithm for fast microwave imaging using near-field probes //  Microwave and Optical Technology Letters. Jun. 2017. V. 59. № 6. P. 1394–1400.
11. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука. 1979.
12. Zhuravlev A., Razevig V., Chizh M., Ivashov S. Non-Destructive testing of foam insulation by holographic subsurface radar // 9th International Workshop on Advanced Ground Penetrating Radar, IWAGPR 2017, Edinburgh, UK. Jun. 28–30, 2017.
13. Born M. Quantenmechanik der Stossvorgänge. Zeitschrift für Physik. 1926. 38: 803.
14. Chew W.C. Waves and Fields in Inhomogeneous Media // 1990. Reprinted by IEEE Press, Van Nostrand Reinhold, New York, 1995.
15. Dubois F., Schockaert C., Callens N., Yourassowsky C. Focus plane detection criteria in digital holography microscopy by amplitude analysis // Optics Express. 2006. V. 14. № 13. P. 5895–5908.
16. Разевиг В.В., Бугаев А.С., Чапурский В.В. Сравнительный анализ фокусировки классических и мультистатических радиоголограмм // Радиотехника. 2013. № 8. С. 8–17.
17. Чапурский В.В. Получение радиоголографических изображений объектов на основе разреженных антенных решеток типа MIMO с одночастотным и многочастотным излучением // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана, сер. «Приборостроение». 2011. Вып. 4 (85). С. 72–91.