带限分形粗糙面的遮蔽效应

采用蒙特卡罗数值模拟,生成不同分维数和不同均方根斜率的一维带限分形粗糙面.利用射线追踪法得到了带限分形粗糙面单次散射遮蔽函数随入射角变化的曲线,分析了不同分维数、不同均方根斜率对分形粗糙面遮蔽函数的影响.比较了均方根斜率相同时带限分形粗糙面与高斯随机粗糙面遮蔽函数随入射角变化的曲线,结果表明分维数取不同值时,带限分形粗糙面与高斯随机粗糙面遮蔽函数随入射角变化的曲线基本一致.     

一维带限Weierstrass分形粗糙面透射波散射系数特征研究

采用一维归一化带限 Weierstrass函数模拟一维分形粗糙面,根据微扰法研究了粗糙面下方介质2中的电磁散射,结合分形粗糙面的自相关函数和功率谱导出了不同极化状态下一维带限Weierstrass分形粗糙面透射波散射系数计算公式．通过数值计算得出了不同极化状态下一维带限Weierstrass分形粗糙面透射系数的分形特征、基本特征、分区特征和随频率变化特征．结果表明分维、粗糙面高度起伏均方根和入射波频率对分形粗糙面透射波散射系数有显著影响,在其他条件不变的情况下,分维越大、粗糙面高度起伏均方根越大、入射波频率越大,透射系数就越大．     

倾斜基岩条件下轨道交通振动衰减规律研究

通过模型槽试验和有限元相结合的方法,研究了在倾斜基岩条件下高架轨道交通引起地表振动的衰减规律,分析倾斜角度、荷载频率、桩长对地面环境振动的影响。结果表明：倾斜基岩条件下,地表振动衰减快慢呈现出方向差异化,一般沿基岩倾斜正下方衰减最慢,沿正上方衰减最快,并从正下方到正上方衰减逐渐变快。基岩层倾角越大,地面振动响应越小,基岩倾角变化对地面振动响应的方向差异化影响较为显著。随着荷载频率的增加,地表响应速度先线性增加,然后增速变缓;当频率为13 Hz时,与桩等距离各方向振动响应差异最大。地表速度响应随桩长增加呈线性减小,且距桩越近减小越快;桩长变化对与桩等距离各方向振动响应差异影响并不明显。     

具有纹理特征的二维高斯粗糙面单双站极化散射

提出了具有纹理特征的二维高斯粗糙面并研究了其极化散射特性.发现将高斯粗糙面在两个方向上的相关长度的比值取到足够大,能从粗糙面上直观地观察到纹理特征,并且可以利用傅里叶变换中的角度旋转得到任意的纹理走向.通过粗糙面的小面元积分,推导出椭圆极化入射时笛卡尔坐标系下的散射场,并得到了不同纹理特征高斯粗糙面的极化雷达散射截面.数值结果显示了入射角、纹理角、相关长度以及高度起伏均方根对于纹理粗糙面极化散射特性的影响.     

地面电磁(光)波散射特性研究

通过计算地面指数相关函数粗糙面的后向散射系数,分析地面粗糙面的电磁散射特性及其体散射对地面后向散射系数的影响;利用解决粗糙面散射理论的新方法———积分方程模型法,分别用4.75 GHz和1.5 GHz频率的电磁波做了具体的数值分析;在小角度入射时,后向散射系数的计算结果与实测值比较吻合,但随着入射角的增大,计算结果和实测值发生了较大的偏离.同时发现地面的反照率、光学厚度、介电常数等因素对体后向散射系数均有一定的影响;垂直极化(VV极化)下,地面体后向散射系数对总散射系数的影响小于水平极化(HH极化),且随着入射角的增大体后向散射系数对总散射系数的影响越来越大.     

二维和三维Gauss随机粗糙面的Monte Carlo仿真

通过二维Gauss随机粗糙面的相关函数及其表面谱密度函数,应用Monte Carlo方法,建立了二维Gauss随机粗糙面模型,并采用均方根高度和相关长度对随机粗糙表面的高度起伏影响进行了特性分析,将二维的推导方法扩展到三维,建丑了三维Gauss随机粗糙面模型。     

高压直流输电线路电场强度计算方法

针对高压直流输电线路产生的电场问题，考虑分裂导线的作用，改进了Sarma计算电场强度的方法.计算了电场强度的分布，并分析了线路设计参数对电场强度分布的影响.研究表明，地面电场强度在中心点为零，向两侧极导线方向迅速增加，在极导线外侧1~3 m处达到最大值，而后随距离增加而急剧衰减.导线高度对电场强度的分布影响最为明显，导线越高，电场强度越小;次导线半径越大，电场强度越小;极间距越小，电场强度越小;次导线分裂间距和次导线布置形式对电场强度的影响很小.     

OCT系统中皮肤组织对光的漫反射和光能量吸收研究

针对光在高散射介质中的传播特性,研究了皮肤组织中径向漫反射强度R(r)和纵向能量吸收强度A(z).利用Matlab对高散射随机皮肤组织中光子的随机运行进行蒙特卡罗模拟计算,依次改变肌肉层参数,得到三类典型参数在不同取值时的R(r)与A(z).模拟结果表明,在其余参数不变,当吸收系数μα越大时,肌肉层中的能量衰减梯度越大,能量吸收强度的初值也越大,同时漫反射强度越小;当散射系数μs越大时,能量吸收强度的初值越大,衰减梯度也越大,漫反射强度的衰减梯度几乎相同;当各项异性因子g越大时,能量吸收强度的初值越小,即发生吸收的概率就越少,同时漫反射强度也越小;三类光学参数对R(r)影响程度相近并且较小,在半径为0.05cm范围内,漫反射强度均呈现出相类似的大梯度衰减.     

基于Davies理论的粗糙面光散射特性研究

基于Davies理论,利用BRDF描述散射特性,系统考察了BRDF随角度、波长及粗糙度等参数的变化规律.数值结果表明,粗糙面的BRDF在形态上有一定的类镜面散射特性同时在镜面方向出现"高光"区域;入射天顶角越大则散射越趋于镜面反射;波长越小,粗糙面的相对粗糙程度越大,则Davies理论模型非镜面反射部分比重也越大.结果表明研究可为复杂实体散射分析与应用提供一定的理论依据和指导.     

考虑螺距时有限长超导螺线管电流磁场的分布

应用数值模拟方法，分析了疏松型超导螺线管电流轴线外的磁场与螺距、长宽比、管内位置的变化关系。计算结果表明，当螺距较大时，其磁场分布与密绕螺线管电流的磁场（均匀磁场）分布相差很大，磁场在空间各个方向都有分量，螺距越大，长宽比越小，垂直于轴线方向的磁场分量越大；但当螺距较小，长宽比较大或距螺线管中心较近处，磁场几乎与密绕螺线管电流产生的磁场相当，可用密绕螺线管电流轴线上磁场的简单公式来近似。     

A contrastive study of the theory and experiment of random surface BRDF

The optical characteristic of target and environ-ment describes the relationship of detectable physicalquantity and identifiable physical quantity. It reflectsthe physical phenomenon produced by interaction oflight waves (from ultraviolet to far-infrared) with targetand environment, and reveals the inherent attribute oftarget and environment. The BRDF of a rough surfacecan desirably unify the reflection and the scattering ofthe material surface into an identical concept, not onlyin the descri…     

粗糙介质面对光波束的散射理论

研究当入射场为波束时的粗糙介质质面的散射问题,利用波束的平均波谱展开方法及其尔霍夫近似理论导出垂直极化的散射场和非相干截面计算公式。结果表明,当入射波束照射在粗糙面的区域近似为均匀照射以及波束照射的粗糙面的线性尺寸大于粗糙面度度起伏的相关长度时,非相干后向散射结果与平面波照射时的结果完全相同;当介质本征阻抗趋于零时,非相干后散结果与全波法得到的理想导体的非相干截面结果趋于一致。     

Method of moment investigation on electromagnetic scattering from the three-layered rough interfaces

The properties of electromagnetic(EM) scattering from a multi-layered rough surfaces have been investigated through the method of moments(MOM) with the pulse basis function and the point matching technique. Theoretical formulas such as integral equations, matrix equations, and the definition of the bistatic scattering coefficient of this scattering problem have been derived in detail. The Gaussian rough surface has been applied to simulate the realistic surface by the Monte Carlo method. Firstly, the validity of the presented method has been shown by comparing with the finite difference time domain(FDTD). The versatility of the presented method has been demonstrated by degenerating the three-layered rough interfaces to a single-layered rough interface and then comparing with the exit scattering model. Finally, the influences of the characteristic parameters such as incident angle, relative permittivity of the medium, root mean square height and correlation length, as well as the height of each rough surface on the bistatic scattering coefficient are discussed in detail.     

Numerical simulation of bistatic scattering from fractal rough surface in the finite element method

By using the Monte Carlo method and numerical finite element approach, bistatic scattering from the fractal and Gaussian rough surfaces is studied. The difference between these two surfaces and their functional dependence on the surface parameters are discussed. Angular variation of bistatic scattering from the fractal surface is very significant, even for fairly smooth surface, whilst scattering from the Gaussian rough surface tends to the specular reflection. The slope of angular variation is linearly related with the fractal dimension. If an electrically-large target is placed over the rough surface, the fractal dimension inverted from bistatic scattering would be reduced. As the surfaces become very rough, scattering from different fractal and Gaussian surfaces would be not identified.     

计算二维海面极化电磁散射的新方法

在基尔霍夫散射面元矩阵的基础上研究了一种计算二维模拟海面电磁极化散射的新方法,采用海面高度起伏矩阵以及x和y方向海面斜率矩阵描述二维海面,利用基尔霍夫近似推导出笛卡尔坐标系下椭圆极化入射时海面的散射场,得到了全极化雷达散射模型．仿真了不同条件下分形海面模型的全极化雷达后向散射截面及极化特征图,数值结果符合海面散射规律．由于该方法是对二维海面模型进行离散化分析,因此适用于多种海面模型．     

二维分形表面电磁散射特性

为深入研究电磁波、光波探测信号与不规则背景表面之间的相互作用机理及物理本质,以便给雷达目标探测、不规则材料表面的探测与遥感提供必要的散射模型,对具有分形维度的二维粗糙表面采用带限Weierstrass函数进行建模,推导了基于基尔霍夫近似理论的二维粗糙面散射场,在HH极化条件下,给出了该分形面的电磁平均散射系数和平均强度系数,通过理论分析和数值计算讨论了粗糙面散射特性与谐波数、入射波波长、面分维等其他参量之间的关系.结果表明,随着分维和谐波数的增大,除镜向反射以外,散射强度的幅值及其旁瓣分量是增大的.为基于表面散射强度重构粗糙面的相关统计参数提供数据.     

一维带限Weierstrass分形分层介质粗糙面电磁散射研究

运用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁散射,推出了不同极化状态下的双站散射系数公式．采用一维带限Weierstrass分形粗糙面来模拟实际分层介质粗糙面,结合其功率谱导出了平面波入射时的双站散射系数计算公式．通过数值计算得到了HH极化下双站散射系数随散射角的变化曲线,讨论了分维、空间基频、标度区间、底层介质介电常数、中间介质介电常数和厚度、粗糙面高度起伏均方根及入射波频率对双站散射系数的影响,得到了平面波入射一维带限Weierstrass分形分层介质粗糙面散射系数的分形特征、基本特征、分区特征和随频率变化的特征．     

分形粗糙面单站散射的遮蔽效应研究

利用粗糙面电磁散射中的基尔霍夫近似，结合粗糙面遮蔽效应和分形粗糙面特征函数的计算，导出了考虑遮蔽效应情况下导体分形粗糙面单站散射截面近似公式．比较了高斯粗糙面和分形粗糙面的散射截面分布情况，分析了粗糙面不同均方根斜率对遮蔽效应的影响．研究了不同分维和不同空间基频情况下分形粗糙面后向散射截面的角分布情况．