24706.電磁層析成像技術正問題的研究

1、天津大學博士學位論文電磁層析成像技術正問題的研究電磁層析成像技術正問題的研究ResearchontheFwardProblemofElectromagicTomographyTechnology（申請博士學位）一級學科：控制科學與工程學科專業(yè)：檢測技術與自動化裝置研究生：趙倩指導教師：尹武良教授天津大學電氣信息與自動化工程學院二零一四年六月I中文摘要中文摘要電磁層析成像(ElectromagicTomographyEMT)技術的正問題可

2、以總結為電磁場邊值問題，往往由一個偏微分方程和基本邊界條件構成。常用的數(shù)值分析方法包括有限差分法(FiniteDifferenceMethodFDM)、有限元法(FiniteElementMethod，F(xiàn)EM)和邊界元法(BoundaryElementMethodBEM)。本文從BEM的基本數(shù)學理論出發(fā)，對BEM在EMT正問題中的應用做了系統(tǒng)的研究，針對不同的EMT系統(tǒng)建立合適的BEM模型，進行仿真后將結果與理論值進行對比。同時對BEM

3、在電磁金屬檢測中的應用做了初步探索，得到一定的結論。主要工作包括以下五個方面：1.針對高頻EMT系統(tǒng)，利用BEM建立了完美導體(PerfectElectricConductPEC)模型。引入標量磁勢作為未知量，將傳統(tǒng)的矢量磁勢求解轉換為標量磁勢的求解，得到的相關積分方程極大地提高了EMT正問題求解的效率。利用MATLAB仿真得到EMT系統(tǒng)的四種典型靈敏度圖，將結果與場量提取法得到的靈敏度進行對比，驗證了PEC模型及相關算法的準確性。2.

4、在PEC模型的基礎上，針對寬頻EMT系統(tǒng)提出了淺集膚深度近似(ThinSkinDepthApproximationTSA)模型。由于TSA模型考慮了頻率對感應信號的影響，所以通過它可以求得EMT系統(tǒng)的多頻響應。同時求得了寬頻EMT系統(tǒng)的靈敏度分布，通過和理論值對比可知模型的有效性和準確性。3.總結了標量磁勢的三種求解方法，通過分析對比得出，高斯積分公式法是最簡單快速的方法。4.為了解決BEM求解過程中的奇異積分問題，將輔助源法(Meth

5、odofAuxiliarySourceMAS)引入EMT的靈敏度計算中。通過構造輔助面和輔助源，可以從根本上避免奇異積分的發(fā)生，大大簡化了求解過程。5.對BEM在實際電磁檢測中的應用進行初步探索，建立了金屬物體形狀辨識和鐵軌表面探傷的電磁模型。MATLAB仿真結果表明，利用優(yōu)化的EMT測量系統(tǒng)可以實現(xiàn)金屬形狀的辨別和鐵軌的表面探傷，為BEM在這兩方面的應用建立了理論基礎。最后在總結本課題工作的基礎上，對邊界元法在EMT中的進一步應用提出