И.Ю. Братухин1, А.Ф. Крячко2, Г.М. Ревунов3

1–3 Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения
(Санкт-Петербург, Россия)

1 Концерн «Автоматика» (Санкт-Петербург, Россия)

1 bratukhinY@ya.ru, 2 alex_k34.ru@mail.ru, 3 revunpank@gmail.com

Постановка проблемы. Косвенные методы оценки параметров материалов и конструкций основаны на различных физических явлениях. По природе их разделяют на механические, электромагнитные, спектрально-резонансные, капиллярные явления и др., при этом степень корреляции параметров материала и контрастность проявления тех или иных явлений будет определяет эффективность их оценки. Наиболее подходящими методами анализа материалов являются микроволновые или сверхвысокочастотные методы, позволяя достигнуть высокого разрешения локализации дефектов и точности оценки параметров материалов при умеренных стоимостных и аппаратных затратах.

Цель. Провести исследование способов увеличения эффективности средств оценивания параметров неоднородных сред по известному распределению рассеянного электромагнитного поля.

Результаты. Осуществлен анализ математического подхода к описанию неплоских волн, который заключается в разложении поля, излучаемого элементарным источником, в базисе, соответствующем плоским волнам. Показано, как изменяется это распределение при наличии таких сред. Рассмотрено численное вычисление интегралов типа Зоммерфельда, а также интегралов для определения функции Грина плоских многослойных структур, содержащих сингулярности. Выявлено, что при определенных значениях параметров данные интегралы могут приобретать характер быстро осциллирующих и слабозатухающих функций. Для вычисления функции Грина многослойных структур использован метод комплексных источников. Путем численного решения прямой задачи рассеяния показано уменьшение экстремальных значений в диаграмме рассеяния точечного источника при значительной неоднородности по сравнению с однородным диэлектрическим слоем.

Практическая значимость. Представленные результаты подтвердили, что наиболее эффективным методом численного нахождения поля от точечного источника в плоской слоистой среде является метод комплексных источников среды, позволяющий избежать проблем при численном интегрировании подынтегральных функций в интеграле Зоммерфельда.

Братухин И.Ю., Крячко А.Ф., Ревунов Г.М. Исследование рассеяния электромагнитных волн элементарных источников от неоднородного слоя в задачах неразрушающего контроля // Успехи современной радиоэлектроники. 2024. T. 78. № 8. С. 56–68. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202408-09

1. ГОСТ 18238-72 Линии передачи сверхвысоких частот. Термины и определения / Телекоммуникации. Аудио- и видеотехника. Термины и определения. Часть 1: Сборник стандартов. М.: Стандартинформ. 2005.
2. Неразрушающий контроль: Справочник: В 8 т. / Под общ. ред. В.В. Клюева. Т. 6: В 3 кн. Кн. 1: Клюев В.В., Мужицкий В.Ф., Горкунов Э.С., Щербинин В.Е. Магнитные методы контроля. Кн. 2: Филинов В.Н., Кеткович А.А., Филинов М.В. Оптический контроль. Кн. 3: Матвеев В.И. Радиоволновой контроль. Изд. 2-е. М.: Машиностроение. 2006.
3. Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны. М.: Радио и связь. 1988.
4. Бреховских Л.М., Годин Л.М. Акустика слоистых сред. М.: Наука. 1989.
5. Cristofani E., Friederich F., Wohnsiedler S. at al. Nondestructive testing potential evaluation of a terahertz frequency-modulated continuous-wave imager for composite materials inspection // SPIE Opt. Eng. 2014. V. 53. № 3. Art. 031211.
6. Марков Г.Т., Чаплин А.Ф. Возбуждение электромагнитных волн. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Радио и связь. 1983.
7. Стреттон Дж.А. Теория электромагнетизма. Пер. М.С. Рабиновича и В.М. Харитонова. Под ред. С.М. Рытова. ОГИЗ – ГИТТЛ. М.: Л.: 1948.
8. Chew W.C. Waves and field in inhomogeneous media. New-York, NY: IEEE Press. 1995.
9. Федорюк М.В. Метод перевала. М.: Наука. ГРФМЛ. 1977.
10. Michalski K.A., Mosig J.R. Multilayered media Green’s functions in integral equation formulations // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1997. V. 45. № 3. P. 508–519.
11. Aksun M.I. A robust approach for the derivation of close-form Green’s function // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1996. V. 44. № 5. P. 651–658.
12. Hua Y., Sarkar T.K. On SVD for estimating generalized eigenvalues of singular matrix pencil in noise // IEEE Transactions on Signal Processing. 1991. V. 39. P. 892–900.
13. Felsen L.B., Marcuvitz N. Radiation and scattering of waves / Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice Hall. 1973.