泄漏电缆在各种介质条件下电磁场分布研究

论文摘要

泄漏电缆周界入侵探测系统是近几年来发展起来的一种室外周界防护系统,它适用于对大范围或地形复杂的重要区域进行周界防范,具有隐蔽性高、受环境影响小、无漏报、误报率低以及可适应任何地形条件等特点。此系统主要利用泄漏电缆兼有传输线和发射天线的特性,当有人跨越处于工作状态的泄漏电缆时可检测到电磁信号的变化,从而实现探测报警。国内外已有许多学者开展了泄漏电缆空间场分布特性的研究,这些研究主要是针对泄漏电缆的设计和在通信系统中的应用而进行的,而针对泄漏电缆在周界防护系统中的应用而对其场分布特性进行研究,尚未见有关报道。本文针对在周界入侵探测系统中较常用的SLYWV-75-10型泄漏电缆,首先采用时域有限差分方法（FDTD）对泄漏电缆电磁场分布进行分析,应用XFDTD软件对其进行计算,得出三种不同介质条件下,泄漏电缆空间电磁场分布图;其次,在两种不同介质条件下,实际测量泄漏电缆轴向、径向的电磁场分布,将测量得到的数据进行曲线拟合,得出电缆电磁场分布曲线;最后,将测量所得结果与仿真计算结果进行对比,可以得出如下结果:（1）在近场中,泄漏电缆的辐射电场在径向上具有方向性。在远场中,电场的强度在圆周方向趋于均匀,近似于圆形;（2）介质相对介电常数的大小直接影响到泄漏电缆辐射信号的衰减程度,介质的相对介电常数越大,辐射信号在其中的衰减速度越快,可传输的距离越短。径向场以指数规律衰减,轴向场以直线规律衰减;（3）在信号源的辐射强度为50dBμV的条件下,对泄漏电缆在两种介质（空气和土壤）条件下电磁场分布进行测量,结果表明,在径向上,大约在6m左右场强值衰减至几乎为零;轴向上,由于介质的相对介电常数不同,泄漏电缆的最大警戒范围也不同,在空气中大约为90m,在土壤中大约为12m;（4）对比实测结果与仿真结果,可以得出,在上述介质条件下泄漏电缆的电磁场分布特性基本吻合。本文所做的研究对周界安全防护系统中泄漏电缆的布置和应用具有重要的指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 第一章 概述
• 1.1 泄漏电缆简介
• 1.1.1 泄漏电缆的结构与分类
• 1.1.2 疏编织型泄漏电缆的编织层结构参数及转移阻抗
• 1.1.3 泄漏电缆的电磁场结构及传播模式
• 1.1.4 泄漏电缆的辐射理论分析
• 1.1.5 泄漏电缆的损耗
• 1.1.6 泄漏电缆的发展及研究现状
• 1.2 课题的研究意义
• 1.3 论文的主要工作
• 第二章 泄漏电缆在周界入侵探测系统中的应用
• 2.1 泄漏电缆周界入侵探测系统简介
• 2.2 泄漏电缆的选择
• 2.3 本章小结
• 第三章 泄漏电缆在各种介质条件下电磁场仿真
• 3.1 时域有限差分方法简介
• 3.1.1 FDTD 的概念
• 3.1.2 FDTD 的发展
• 3.1.3 FDTD 的应用
• 3.1.4 FDTD 基本点及FDTD 计算区
• 3.1.5 麦克斯韦方程及其FDTD 形式
• 3.1.6 稳定性条件和数值色散问题
• 3.2 XFDTD 软件简介
• 3.3 泄漏电缆电磁场仿真流程
• 3.3.1 模型的建立
• 3.3.2 仿真参数的确定
• 3.3.3 仿真结果的提取
• 3.4 仿真结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 泄漏电缆电磁场测试与分析
• 4.1 泄漏电缆场强测量
• 4.2 测试方案
• 4.3 测试结果及分析
• 4.3.1 径向场分布
• 4.3.2 轴向场分布
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要