岩土孔中的波传播及掺杂介质等效参数研究

论文题目: 岩土孔中的波传播及掺杂介质等效参数研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 无线电物理

作者: 申宁

导师: 葛德彪

关键词: 时域有限差分法,电磁防护,等效参数,反演,谐振频率

文献来源: 西安电子科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 电磁脉冲的工程防护理论和技术在许多民用和军事领域都具有广泛的应用。在电磁防护问题中,电磁波通过孔缝的耦合效应是研究的重点之一。随着电磁技术的发展,研究开发防电磁材料越来越受到重视。防电磁材料往往是掺杂介质,因而,掺杂介质等效参数的确定是一个必须研究的问题。基于这些需求本文着重研究了电磁脉冲在岩土层孔中的衰减特性,掺杂介质材料的等效参数确定等。另外,文中还给出了一种利用FDTD方法快速提取腔体谐振频率的人工损耗法。利用FDTD方法计算了电磁脉冲在岩土层孔中的传播问题,分析了电磁脉冲时域波形幅值及频域的衰减规律。给出了预测电磁波在岩土孔中传播时时域波形幅值及一定频率下随孔深度衰减的经验公式。计算表明经验公式可以用来预测FDTD计算域外一定范围内的场值,但预测的场点不宜离计算域太远。另外,比较了电磁脉冲在岩土层直坑道和弯坑道中传播时的时域波形幅值及频域的衰减特性。研究了掺杂介质材料宽频段等效电磁参数的反演方法。利用FDTD法计算了掺杂介质的反射、透射系数,并结合遗传算法和传播矩阵法反演了不同体积浓度下掺杂介质的等效电磁参数。给出了等效电磁参数随体积浓度变化的关系曲线。数值模拟结果表明了反演方法的可行性。给出了用FDTD提取腔体谐振频率的人工损耗法。该方法计算时在腔内空间引入人工损耗,这可大大减少电磁波到达稳定所需要的时间。计算表明引入损耗大小只能在一定范围内变化,否则就会导致计算误差。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 FDTD 方法简介

1.2.1 FDTD 基本点

1.2.2 各向异性介质完全匹配层

1.2.3 周期边界条件

1.3 论文的研究内容及主要贡献

第二章电磁脉冲在岩土层圆孔和方孔中的传播特性研究

2.1 具体问题的描述

2.2 FDTD 的特殊加源方式和入射脉冲的选择

2.2.1 入射波的选择

2.2.2 FDTD 离散网格尺寸的选择

2.3 计算结果及分析

2.3.1 高斯脉冲入射

2.3.2 微分高斯脉冲入射

2.3.3 双指数脉冲入射

2.4 经验公式

2.5 直坑道与弯坑道的衰减特性比较

2.6 本章小结

第三章掺杂介质的等效电磁参数反演

3.1 掺杂介质的等效电磁参数

3.2 遗传算法

3.2.1 遗传算法的基本原理

3.2.2 遗传算法的程序设计与实现

3.3 利用遗传算法反演掺杂介质的等效电磁参数

3.3.1 掺杂介质模型的建立

3.3.2 无耗掺杂介质板的反射系数和透射系数

3.3.3 有耗掺杂介质板的反射系数和透射系数

3.3.4 掺杂介质的等效电磁参数反演

3.4 本章小结

第四章 FDTD 提取腔体谐振频率的人工损耗法

4.1 用FDTD 结合FFT 计算有孔腔体的谐振频率

4.2 FDTD 计算有孔腔体频率的人工损耗法

4.3 对孔口径面电磁场的影响

4.4 本章小结

结束语

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间所取得的研究成果

发布时间: 2006-12-29

参考文献

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[8].电磁场计算中的时域有限差分法的研究[D]. 王涛.吉林大学2005
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