介質物體在頻域與時域之逆散射
學年 95
學期 1
出版（發表）日期 2006-10-01
作品名稱 介質物體在頻域與時域之逆散射
作品名稱（其他語言） Inverse Scattering of Dielectric Object in Time Domain and Frequency Domain
著者 丘建青
單位 淡江大學電機工程學系
描述 計畫編號：NSC94-2213-E032-031 研究期間：200508~200607 研究經費：659,000
委託單位 行政院國家科學委員會
摘要 本計劃擬模擬研究二維介電質物體的電磁成像問題。我們將針對在時 域與頻域中，均勻與非均勻介電質物體在自由空間之逆散射處理方法進行 探討。 第一年擬模擬研究二維均勻介電質柱體的電磁影像重建問題。我們考 慮模擬物體為一個未知的均勻介質物體存在空間中，並且利用TM 極化波 (或TE 極化波)入射，利用電磁波在不同介質傳播時，電磁場的切線份量連 續條件與表面電流、磁流等效，可以導出一組非線性面積分方程式，利用 差分化可以化為矩陣形式，再經由簡單的矩陣運算，我們就可以克服積分 運算上的困擾。接著利用以動差法計算其散射場，再利用基因法則（Genetic Algorithm），來做最佳化之運算，藉此重建出物體的形狀及介電常數。 第二年擬於時域中研究二維均勻介質物體的電磁成像，吾人選定應用 有限時域差分法(FDTD) 來模擬空間中電磁場隨著時間的變化，並將其應用 於電磁逆散射問題上。吾人於空間中適當安排一組具有不同入射方向的脈 波照射物體並量測均勻介電物體周圍之時域散射場，經由適當的處理以反 求均勻介質物體的內部特性。利用基因法則將介質柱體時域逆散射問題轉 化成一最佳化問題，重建在自由空間中此均勻介質柱體的形狀和介電常 數。最後將電磁成像所得結果與原先假設者比較，藉以驗證並改進電磁成 像理論。 第三年同時在頻域及時域上研究二維非均勻介電質柱體的電磁影像重 建問題。我們考慮模擬物體為一個未知的非均勻介質物體存在空間中，並且利用電磁波入射(可為頻率上之諧波，或時域上之脈衝)，利用電磁波在 不同介質傳播時，電磁場的切線份量連續條件，因此可以導出微分或積分 方程式，再利用差分化可以化為矩陣形式，再經由簡單的矩陣運算，我們 就可以克服積分運算上的困擾，進而重建物體介電常數分佈。在理論部份， 主要是根據邊界條件導出兩組線性的積分方程組，接著利用以動差法計算 其散射場，再利用基因法則（Genetic Algorithm），來做最佳化之運算，藉 此重建出物體重建物體介電數分佈。在此問題中，因為在利用基因法則重 建此非均勻介電質物體的介電常數分佈時，所需最佳化的變數遠比前兩年 的問題大為增加，故在第三年亦要針對基因法則的演算法在多變數的情況 下如何增加收斂速度上，要加以研究。
關鍵字 電磁成像;介電質物體;均勻;非均勻;自由空間;基因法則;時域;時域有限差分法
語言 zh_TW
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