Численное решение обратных задач диагностики поверхностных характеристик импедансных тел

• Автор: Жаринов, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 130 с.

Оглавление
Введение.

Глава 1. Теоретические основы вычислительной

диагностики поверхностных характеристик

1.1 Обзор методов вычислительной диагностики.

1.2 Постановка прямой задачи рассеяния электромагнитных волн проводящей поверхностью.
1.3 Постановка обратной задачи рассеяния электромагнитных волн на проводящей поверхности.
1.4. Постановка обратной задачи рассеяния электромагнитных волн по неполным исходным данным

Результаты главы 1

Глава 2. Численное решение прямых и обратных задач

рассеяния электромагнитных волн на импедансных телах

2.1 Численные методы решения прямой задачи
2.2 Метод решения обратной задачи рассеяния и алгоритм его численной реализации, при полных исходных данных об отраженном поле
2.3 Алгоритмы решения систем линейных алгебраических уравнений некорректных задач.
2.4 Метод решения обратной задачи рассеяния и алгоритм его численной реализации, при не полных исходных данных об отраженном поле
2.5 Результаты вычислительных экспериментов.
Результаты главы 2
Глава 3. Математическое моделирование и численное решение
практических задач
3.1. Математическое моделирование и
вычислительные эксперименты.
3.2. Описание вычислительного комплекса.
3.3 Задача усиления радиолокационной видимости объектов. . . .
3.4 Вычислительная диагностика поверхностных
характеристик протяженных цилиндрических объектов.
Результаты главы 3.
Заключение.
Литература


Повышаются требования к качеству моделирования исследуемых систем. Увеличение вычислительных мощностей и их доступность делает возможным и экономически целесообразным расширение круга практических задач, численное решение которых строится на основе моделей и методов теории дифракции электромагнитного поля. Указанные факторы служат причиной того, что исследования в области математического моделирования процесса дифракции электромагнитного поля объектами, вызывают к себе повышенный интерес и находят все большее применение[ -]. В диссертации приведены результаты численного моделирования и исследования процесса дифракции (рассеяния) электромагнитных волн на цилиндрических телах. На основе исследования, предложен и численно исследован метод вычислительной диагностики поверхностных характеристик протяженных, обладающих высокой, но конечной электрической проводимостью, объектов на основании информации об отражении от этих тел электромагнитных волн. Среди этих явлений особенно важными являются исследования фазовых переходов связанных с изменением магнитных свойств веществ. Согласно современным представлениям, магнетизм представляет собой квантовомеханическое явление и сложным образом зависит от электрон-электронного взаимодействия в твердых телах. К числу причин, определяющих это явление, прежде всего, относится внутриатомная энергия кулоновского взаимодействия. Согласно простейшим представлениям о магнитном упорядочении, в твердых телах электрон-электронные взаимодействия приводят к эффективному обменному взаимодействию, которое обусловливает предпочтительную ориентацию локальных магнитных моментов параллельно (ферромагнетизм) или антипараллельно (антиферромагнетизм) друг другу. Достоинством и недостатком большинства методов диагностики является очень подробная топографическая информация, г. Кроме того, зачастую недостатком методов поверхностной диагностики является их высокая стоимость, несоразмерная с ценой получаемых результатов. Выбор дифракции (рассеяния) электромагнитных волн как источника информации для дистанционного зондирования интересующего нас класса объектов обусловлен рядом исследований. Известно [8,9], что облучение тел, обладающих электрической проводимостью вызывает возникновение в этих телах индукционных токов таких, что создаваемое ими поле частично компенсирует внешнее облучающее поле внутри проводящего тела. Индуцированные токи возникают в поверхностном слое, толщина которого зависит от р - магнитной проницаемости, а - проводимости облучаемого объекта и X - длины волны облучающего поля. Разработка подходов и алгоритмов вычислительной диагностики поверхностных характеристик цилиндрических импедансных тел на основе решения обратных задач рассеяния электромагнитных волн. Создание комплекса программ, позволяющего моделировать процесс рассеяния электромагнитных волн на импедансных телах и обеспечивающего проведение численных исследований, как модельных примеров, так и практических задач. Теоретической основой диссертационной работы явились пруды отечественных и зарубежных ученых в областях теории распространения и рассеяния электромагнитных волн, теории решения некорректно поставленных задач, теории математического моделирования и обработки данных численных экспериментов. Для решения поставленных задач использовались: методы решения интегральных уравнений, методы решения систем линейных и нелинейных уравнений, методы теории регуляризации некорректных задач, имитационное моделирование и различные методы численного анализа решения. Рассмотрена новая постановка обратной задачи рассеяния для случая задания исходной диаграммы рассеяния специального вида, когда в наборе точек вокруг рассеивающего тела измерена только амплитуда поля. Разработаны и численно исследован алгоритм решения обратной задачи рассеяния, в рассмотренной специальной постановке. Получены численные результаты, демонстрирующие возможность вычислительной диагностики поверхностных характеристик импедансиых тел по значениям отраженного электромагнитного поля.