1、天津大學(xué)博士學(xué)位論文電磁層析成像技術(shù)正問(wèn)題的研究電磁層析成像技術(shù)正問(wèn)題的研究ResearchontheFwardProblemofElectromagicTomographyTechnology（申請(qǐng)博士學(xué)位）一級(jí)學(xué)科：控制科學(xué)與工程學(xué)科專業(yè)：檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置研究生：趙倩指導(dǎo)教師：尹武良教授天津大學(xué)電氣信息與自動(dòng)化工程學(xué)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(shù)的正問(wèn)題可

2、以總結(jié)為電磁場(chǎng)邊值問(wèn)題，往往由一個(gè)偏微分方程和基本邊界條件構(gòu)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(xué)理論出發(fā)，對(duì)BEM在EMT正問(wèn)題中的應(yīng)用做了系統(tǒng)的研究，針對(duì)不同的EMT系統(tǒng)建立合適的BEM模型，進(jìn)行仿真后將結(jié)果與理論值進(jìn)行對(duì)比。同時(shí)對(duì)BEM

3、在電磁金屬檢測(cè)中的應(yīng)用做了初步探索，得到一定的結(jié)論。主要工作包括以下五個(gè)方面：1.針對(duì)高頻EMT系統(tǒng)，利用BEM建立了完美導(dǎo)體(PerfectElectricConductPEC)模型。引入標(biāo)量磁勢(shì)作為未知量，將傳統(tǒng)的矢量磁勢(shì)求解轉(zhuǎn)換為標(biāo)量磁勢(shì)的求解，得到的相關(guān)積分方程極大地提高了EMT正問(wèn)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(jié)果與場(chǎng)量提取法得到的靈敏度進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了PEC模型及相關(guān)算法的準(zhǔn)確性。2.

4、在PEC模型的基礎(chǔ)上，針對(duì)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(duì)感應(yīng)信號(hào)的影響，所以通過(guò)它可以求得EMT系統(tǒng)的多頻響應(yīng)。同時(shí)求得了寬頻EMT系統(tǒng)的靈敏度分布，通過(guò)和理論值對(duì)比可知模型的有效性和準(zhǔn)確性。3.總結(jié)了標(biāo)量磁勢(shì)的三種求解方法，通過(guò)分析對(duì)比得出，高斯積分公式法是最簡(jiǎn)單快速的方法。4.為了解決BEM求解過(guò)程中的奇異積分問(wèn)題，將輔助源法(Meth

5、odofAuxiliarySourceMAS)引入EMT的靈敏度計(jì)算中。通過(guò)構(gòu)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(jiǎn)化了求解過(guò)程。5.對(duì)BEM在實(shí)際電磁檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行初步探索，建立了金屬物體形狀辨識(shí)和鐵軌表面探傷的電磁模型。MATLAB仿真結(jié)果表明，利用優(yōu)化的EMT測(cè)量系統(tǒng)可以實(shí)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(yīng)用建立了理論基礎(chǔ)。最后在總結(jié)本課題工作的基礎(chǔ)上，對(duì)邊界元法在EMT中的進(jìn)一步應(yīng)用提出