Сверхширокополосная электродинамика реконструкции параметров подповерхностных сред

• Автор: Темченко, Владимир Степанович
• Шифр специальности: 05.12.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 300 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ РЕКОНСТРУКЦИИ ПАРАМЕТРОВ ПЛОСКОСЛОИСТЫХ СРЕД
1.1. Введение
1.2. Эвристические подходы диагностики плоскослоистых сред
1.2.1. Метод средней точки
1.2.2. Метод поверхностного отражения
1.2.3. Алгоритм инверсии при последовательном демонтаже слоев
1.3. Алгоритмы диагностики на основе электродинамического моделирования
1.3.1. Электромагнитная инверсия
1.3.2. Метод вычислительной диагностики - разложение по плоским волнам.
1.3.3. Метод вычислительной диагностики — виртуальный источник
1.3.4. Мегод вычислительной диагностики - виртуальный комплексный источник .
1.3.5. Метод вычислительной диагностики - дипольное моделирование
Выводы
2. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННЫЕ И ПРОСТРАНСТВЕННОЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АНТЕНН, ВОЗБУЖДАЕМЫХ
СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫМИ СИГНАЛАМИ
2.1. Пространственно-временная векторная импульсная характеристика
антенны
2.1.1. Векторная импульсная характеристика антенны в дальней зоне
2.1.2. Скалярная пространственно-временная импульсная характеристика антенны с плоской апертурой
2.2.Пространственно-временная векторная импульсная характеристика антенны с произвольным распределением эквивалентного тока
2.3. Пространственно-временная импульсная характеристика плоской антенной решетки
2.4. Векторная импульсная и передаточная характеристики Т- рупорной антенны
2.4.1. Векторная импульсная характеристика Т-руиорной антенны. Ближняя зона
2.4.2. Векторная импульсная характеристика Т-рупорной антенны. Дальняя зона
2.5. Векторная передаточная характеристика Т - рупорной антенны. Аппроксимация пространственно-частотным спектром плоских Е- и Н-волн

Выводы
3. ПРИНЦИПЫ РЕКОНСТРУКЦИИ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЛОСКОСЛОИСТЫХ СРЕД, ЗОНДИРУЕМЫХ СВЕРХШИРОКОПОЛОСНЫМИ КОРОТКОИМПУЛЬСНЫМИ СИГНАЛАМИ
3.1. Электродинамические основы реконструкции электрофизических и геометрических параметров диэлектрических объектов. Выбор модели1 подповерхностной среды
3.1.1. Выбор модели подповерхностной среды. Дисперсия среды
3.2. Постановка задачи реконструкции плоскослоистых сред. Метод вычислительной диагностики
3.3. Решение прямой задачи при использовании метода вычислительной диагностики
3.4. Методы глобальной оптимизации
3.5. Алгоритмы глобальной оптимизации функционала сравнения в методе вычислительной диагностики
3.6. Генетический алгоритм
3.7. Алгоритм роя пчел
3.8. Сравнение генетического алгоритма и алгоритма роя пчел
3.9. Тестирование алгоритмов глобальной оптимизации на примере восстановления геометрических и электрофизических параметров плоскослоистой среды
3.9.1. Восстановление параметров трехслойной плоскослоистой среды
3.9.2. Восстановление параметров четырехслойной плоскослоистой среды
3.10. Восстановление параметров элементарных электрических диполей по известным характеристикам излучаемого поля на основе генетического алгоритма
Выводы
4. МЕТОД ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ - РАЗЛОЖЕНИЕ ПО
ПЛОСКИМ ВОЛНАМ
4.1. Определение пространственно-временной и пространственно-частотной векторной импульсной характеристик антенны
4.1.1. Импульсная и передаточная характеристики приёмо-передающей антенны и радиочастотного тракта РПЗ
4.2. Представление поля антенны в виде разложения по плоским волнам и связь с векторной импульсной характеристикой антенны
4.2.1. Формализация задачи зондирования плоскослоистой среды. Регистрация отраженного поля
4.2.2. Аппроксимация непрерывного пространственно-частотного спектра
волн,рассеянных плоскослоистой средой
4.3. Моделирование поля излучения конечным числом плоских Е- и Н-волп
4.4. Моделирование передаточной функции плоскослоистой среды, зондируемой СШП Т- рупорной антенной. Метод КРВО и разложение по плоским волнам
Выводы
5. МЕТОД ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ - ВИРТУАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКСНЫЙ ИСТОЧНИК
5.1. Полевые характеристики элементарного электрического и элементарного магнитного диполей в режиме передачи. Регистрация полей в режиме приема
5.2. Скалярная функция Грина комплексного точечного источника
5.2.2. Характеристики комплексных элементарных диполей в режиме передачи
и приема
5.3. Моделирование Т-рупорной антенны РПЗ на основе метода комплексного виртуального источника. Решение прямой задачи
5.3.1. Моделирование Т-рупорной антенны РПЗ обычным виртуальным источником. Метод калибровки
5.3.2. Представление ЭМ поля излучения комплексного ЭЭД (ЭМД) по плоским Е-
и Н-волнам.....................................................................................................................138‘.
5.3.3. Аппроксимация скалярной функции Грина комплексного точечного источника ограниченным числом плоских волн
5.3.4. Аппроксимация поля излучения комплексного ЭЭД ограниченным числом плоских волн
5.4. Определение отраженного ЭМ поля при возбуждении плоскослоистой среды полем горизонтального комплексного ЭЭД (ЭМД) в виде плоских Е- и Н- волн
5.5. Моделирование Т-рупорной антенны РПЗ виртуальным комплексным источником на основе метода калибровки
5.5.1. Результаты моделирование Т-рупорной антенны РПЗ виртуальным комплексным источником
5.6. Интегральные представлення излучаемого и рассеянного полей ЭЭД, расположенного над слоистой средой
5.7. Моделирование нолей излучения и рассеяния ЭЭД, расположенного над слоистой среды. Метод КРВО
5.7.1. Реконструкция параметров плоскослоистых сред при моделировании методом КРВО

(1.12)
2. В этом случае сначала определяют диэлектрическую проницаемость е, из уравнения (1.11), затем, используя фактическую толщину из уравнения (1.10), определяют диэлектрическую проницаемость е. Тогда коэффициент калибровки определяют в виде
Отметим, что представленная процедура измерений и калибровки требует существенной доработки для многослойных сред. Главный недостаток обработки состоит в том, что она недооценивает диэлектрические константы подповерхностные слои из-за пренебрежения потерями в среде, поэтому, оценивают толщину слоев больше истинного значения.
Обобщенный метод калибровки. Для повышения точности измерения толщины слоя и диэлектрической проницаемости многослойной среды в работе [9] представлен обобщенный метод калибровки, основанный на последовательной послойной ЭМ инверсии регистрируемых данных: амплитуды и временной задержки волны, отраженной от каждого слоя, позволяет определить параметры слоистой структуры. Ошибка при измерении амплитуды определяет непосредственно точность диэлектрической постоянной каждого слоя, а ошибки измерения временной задержки и диэлектрической постоянной определяют точность измерения его толщины. На первом этапе для уменьшения ошибок измерения использован единственный коэффициент калибровки. Тогда уравнения для определения параметров структуры могут быть представлены в виде:
где / - номер последовательности слоев, N — количество слоев, А о — амплитуда отражения поверхности структуры, А, - амплитуда отражения, - диэлектрическая проницаемость, Д/, = /,+, - временная задержка между смежными слоями, остальные обозначения
соответствуют (1.10) и (1.11).
который используют при последующих измерениях толщины т
(1-13)
^л1£ 1-2£1-1 Д-

£ 1-2 £1-1 Д-