5.2.2.2. Влияние неоднородностей на время прихода сигнала
В гл. 4 было показано, что эффекты компенсации фаз могут приводить к существенным погрешностям при измерениях затухания звука. По-видимому, подобные эффекты в равной мере могут быть причиной значительных погрешностей и при измерениях времени распространения импульса. Это обусловлено тем, что наиболее заметные изменения формы акустического импульса могут быть связаны именно с действием этих эффектов. Отсюда также следует, что в качестве реперной точки предпочтительнее выбрать момент первого появления сигнала, а не те моменты времени, где амплитуда сигнала достигает максимума [76] или же проходит через нулевую отметку [11, 57].
В работе [61] представлены результаты статистического анализа времени прихода на приемник электромагнитных и световых импульсов, распространяющихся в турбулентной и сильно рассеивающей среде. Было показано, что в таких средах возникает дополнительное запаздывание во времени прихода сигнала, связанное главным образом с наблюдаемым уширением импульса, а не с его угловыми отклонениями. В этом случае временной «центр масс» импульса, определяемый первым статистическим моментом сигнала, испытывает существенно меньшие флуктуации по сравнению с дополнительным временным запаздыванием импульса, вызванным его уширением. По аналогии можно предположить, что использование критерия «центра масс» может дать определенные преимущества и при оценке времени прихода акустического сигнала. На практике применить такой критерий можно с помощью квадратичного детектирования высокочастотного импульса. Следует также отметить, что Чиневерт и др. [17] добились заметного повышения точности реконструкции пространственных распределений скорости звука за счет применения специального устройства оценки времени распространения импульса. В этом устройстве осуществлялась операция кросс-корреляции принятых сигналов с опорным сигналом, для которого время распространения известно.
Подобный подход может быть применен не только во временной, но также и в спектральной области. В частности, он использовался при проведении относительных измерений методом замещения. При этом фазовый спектр принятого акустического импульса (полученный посредством оцифровки импульса с последующей операцией фурье-преобразования) вычитался из фазового спектра импульса, прошедшего через эталонную среду. Полученный в
результате такой операции «разностный» фазовый спектр может быть использован для расчета фазовой и групповой скорости звука. Следует отметить, что существует несколько различных методик такого расчета. Кроме того, разработан метод оценки поправочных коэффициентов для фазовой скорости на фиксированной частоте, введение которых может стать необходимым при наличии в среде заметной дисперсии скорости [90]. Согласно этому методу, скорректированное значение фазовой скорости определяется на основе предположительной оценки величины дисперсии, которая в свою очередь рассчитывается с помощью уравнения (4.42), описывающего взаимосвязь между дисперсией скорости и частотной зависимостью затухания.
