Оптимизация длительности зондирующего сверхширокополосного импульсного сигнала в задаче обнаружения подповерхностных объектов

Abstract

С помощью компьютерной реализации метода конечных разностей во временной области (FDTD) исследованы процессы дифракции цилиндрической импульсной электромагнитной волны на проводящих цилиндрических объектах, погруженных в диэлектрические среды различной проводимости. Проведены анализ и сравнение рассеянных электромагнитных полей, которые рассчитаны при различных значениях длительности импульса падающей волны и разных расстояниях между источником поля, точкой наблюдения и поверхностью раздела сред. Предложена методика определения длительности сверхширокополосного импульсного зондирующего сигнала, оптимальной для обнаружения подповерхностных объектов, где в качестве критерия оптимизации выбрана контрастность отраженного объектом сигнала по отношению к полному (суммарному) сигналу в точке наблюдения.

Diffraction of a cylindrical pulse electromagnetic wave on the conductive cylindrical objects immersed in dielectric media of different conductivity is investigated by the use of computer realization of the finite-difference time-domain method (FDTD). The analysis and comparison of the scattered electromagnetic fields calculated at various values of an incident wave pulse duration and different distances between a field source, an observation point and an interface are carried out. Technique of determination of ultrawideband pulse sounding signal duration that is optimal for detecting subsurface objects is offered, and contrast of the signal reflected by object in relation to a total signal in an observation point is chosen as criterion of optimization.

За допомогою комп’ютерної реалізації методу скінченних різниць в області часу (FDTD) досліджено процеси дифракції циліндричної імпульсної електромагнітної хвилі на провідних циліндричних об’єктах, занурених у діелектричні середовища різної провідності. Проведено аналіз та порівняння розсіяних електромагнітних полів, розрахованих за різних значень тривалості імпульсу падаючої хвилі і різних відстанях між джерелом поля, точкою спостереження і поверхнею розділу середовищ. Запропоновано методику визначення тривалості надширокосмугового імпульсного зондуючого сигналу, оптимальної для виявлення підповерхневих об’єктів, де в якості критерію оптимізації вибрано контрастність відбитого об’єктом сигналу у відношенні до повного (сумарного) сигналу в точці спостереження.