Метод и алгоритм радиочастотного зондирования неоднородных электропроводящих структур

Аннотация

Предложен метод и алгоритм частотного зондирования внутренней неоднородной структуры электропроводящих объектов на основе скин-эффекта для диагностики и контроля. Суть метода состоит в частотном управлении глубиной проникания электромагнитного поля внутрь электропроводящего объекта, и по измеренной частотной характеристики поверхностного импеданса определяются профили электрофизических параметров, характеризующие структурные свойства исследуемой среды. Из электродинамических представлений разработана электрическая модель неоднородной среды с распределенными RL-параметрами. Связь погонных параметров сопротивления и индуктивности электрической модели с локальными параметрами электропроводящей среды следует из их связи с удельным электрическим сопротивлением и магнитной проницаемостью среды. Математическая модель неоднородной проводящей среды построена на базе уравнения Риккати относительно импедансных характеристик среды. Сформулирована математическая постановка задачи зондирования как решение обратной операторной задачи математической физики. Предложен численный итерационный алгоритм частотного зондирования неоднородной среды на основе регуляризированного по Тихонову решения обратной задачи. Предложенный алгоритм также можно распространить для зондирования внутренней структуры полупроводниковых и слабопроводящих объектов, содержащих в импедансе емкостную составляющую. Приведены результаты численного моделирования предложенного алгоритма при различных распределениях неоднородности по частотным характеристикам импеданса, измеренных с известной погрешностью. Решения различных задач контроля и измерения в теплофизических приложениях на основе предложенного метода приведены в патентах авторов.