多层圆柱面媒质中瞬变电磁理论及应用

论文摘要

瞬态电磁场是持续时间很短而重复周期较长的电流脉冲在空间激励的辐射场,可包含从直流到微波的极宽频谱。瞬态电磁场与媒质相互作用过程可直接在时间上跟踪,由媒质对瞬态电磁场的时域响应,既可获取其宽频带内的大量信息,增大信息容量及其传输速率,又可提高信息的时—空分辨率。目前,瞬态电磁场理论研究主要集中在水平层媒质,近年来由于电磁脉冲工程防护研究的深入和电磁脉冲测井方法逐渐受到关注,需要进一步分析多层圆柱面媒质中的瞬变电磁传播理论。本论文从时谐电磁场的Maxwell方程出发,分析了时谐电磁场在圆柱面多层媒质中的响应,并采用G-S逆拉氏变换方法,在时谐电磁场响应的基础上,根据频域和时域的一一对应关系,分析了瞬态电磁场在圆柱面多层媒质中的传播问题。结论如下:（1）给出了谐变电磁场中任意多层圆筒屏蔽体的屏蔽效能的完整计算公式,公式简单,意义明晰,很好地完善了屏蔽方面的理论体系。（2）把Gaver-Stehfest逆拉氏变换方法引入到电磁屏蔽问题计算中,研究了多层圆筒屏蔽体对瞬态电磁场屏蔽效能的计算。分析了多层圆筒屏蔽体对瞬态电磁场的屏蔽问题,给出任意多层圆筒屏蔽体对阶跃电流产生的瞬态电磁场屏蔽效能的计算结果,详细讨论了屏蔽效能与屏蔽体层数、各层厚度及各层参数等之间的关系,为电磁脉冲工程防护提供了理论依据。（3）模拟了矩形脉冲激励的磁偶极子辐射的电磁场在均匀和轴对称分层均匀有耗媒质中传播的规律,所用方法可用于电磁脉冲探测技术问题的研究。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 前言
• 1 本课题的研究意义
• 2 研究现状
• 3 本文的主要研究内容
• 第2章 瞬态电磁场问题的分析方法
• 2.1 瞬态电磁场的特点与分析方法
• 2.2 G-S 逆拉氏变换方法介绍
• 2.2.1 频率域与时间域之间的关系
• 2.2.2 G-S 方法简介
• 2.2.3 滤波系数选取和精度验证
• 2.3 本章小结
• 第3章 多层圆柱面媒质中谐变电磁场屏蔽理论
• 3.1 电磁屏蔽的基本知识
• 3.1.1 电磁屏蔽的定义
• 3.1.2 屏蔽效果的评估
• 3.2 多层圆筒对谐变电磁场屏蔽的理论分析
• 3.2.1 多层圆筒屏蔽分析
• 3.2.2 金属波阻抗
• 3.2.3 介质波阻抗
• 3.2.4 圆筒屏蔽体内外场的精确分析
• 3.3 圆筒对谐变电磁场屏蔽特性的计算
• 3.4 不同层数的圆筒屏蔽公式
• 3.4.1 一层圆筒屏蔽公式
• 3.4.2 二层圆筒屏蔽公式
• 3.4.3 三层圆筒屏蔽公式
• 3.5 不同层数的圆筒屏蔽的数值分析与讨论
• 3.6 本章小结
• 第4章 多层圆柱面媒质中瞬态电磁场屏蔽理论
• 4.1 瞬态电磁干扰及其研究意义
• 4.2 多层圆筒对瞬态电磁场的屏蔽特性计算
• 4.2.1 无屏蔽时空间中的电场
• 4.2.2 不同层数的圆筒屏蔽
• 4.3 本章小结
• 第5章 磁偶极子激励的瞬态电磁波的传播特性
• 5.1 均匀媒质中的磁偶极子源
• 5.2 多层同轴媒质轴线上的轴向磁偶极子源
• 5.3 磁偶极子在柱状多层媒质中的时间域电磁场分布
• 5.4 电磁脉冲测井计算实例
• 5.4.1 均匀媒质中电磁脉冲的传播
• 5.4.2 轴对称分层均匀有耗介质中电磁脉冲的传播
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论
• 6.1 论文的主要成果
• 6.2 存在的问题及展望
• 主要符号表
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历