fdtd常见金属材料参数
钢板及钢带常用牌号的化学成分 力学性能参考值
钢板和钢带常用术语解释术语解释品种钢铁材料的品种，是指用途、外形、生产工艺、热处理状态、粒度等不同的产品。
牌号钢铁材料的牌号，是给每一种具体的钢铁材料所取的名称。
钢的牌号又叫钢号。
规格规格是指同一牌号或品种材料的不同尺寸，一个尺寸即为一个规格。
炉号是指钢材在熔炼的时候所在的熔炉，不同的熔炉有不同的编号，也就是炉号。
主要是追溯该炉的化炉号和批号学成分。
批号（或称钢卷号）是同一个炉号、同一时间、同一生产方式和工艺、同一规格的钢材作为一批，也就有相应的批号。
主要是追溯轧制的品质、物理性能及化学成分等。
公称尺寸公称尺寸是指产品标准中规定的名义尺寸，是生产过程中希望得到的理想尺寸。
但在实际生产中，实际和实际尺寸尺寸往往大于或小于公称尺寸，实际所得到的尺寸，叫做实际尺寸。
由于实际生产中难于达到公称尺寸，所以产品标准中规定实际尺寸与公称尺寸之间有一允许差值，叫做偏差和公差偏差。
差值为负值叫负偏差，正值叫正偏差。
标准中规定的允许正负偏差绝对值之和叫做公差。
偏差有方向性，即以“正”或“负”表示。
公差没有方向性。
精度等级按材料尺寸允许偏差大小和板面不平度大小的不同，分为若干等级，叫精度等级。
精度等级按允许偏差分为普通级、较高级、高级。
精度等级越高，其允许的尺寸偏差和不平度越小。
分为产品成分、溶炼成分和成品成分，其含量以质量分数%表示。
1.产品成分是指产品的化学组成，包括主成分和杂质元素；化学成分 2.溶炼成分是指钢材在溶炼完毕，浇注中期的化学成分；3.成品成分又称验证分析成分，是指从成品材料上按规定方法取得试样，并按确定的标准方法分析得来的化学成分，主要是供使用部门或检验部门进行验收时使用。
材料开始产生宏观塑性变形时所对应的力，是材料发生明显塑性变形的抗力，单位为MPa。
当应力超过了弹性极限后，进入屈服阶段，变形增加较快，此时除了产生弹性变形（外力撤消可以恢复原来形状）外，还产生部分塑性变形（外力撤消不能恢复原来形状，形状发生变化），当应力达到一定值屈服强度后塑性应变急剧增加，应力应变出现一个波动的小平台，这种现象称为屈服。
FDTD软件介绍及案例分析一
比较模拟性能的理想化设备相对的装置,就能制造的——在 这儿,把表面粗糙度测量通过原子力显微镜的测量——可以帮 助找出在设计和生产过程的设备性能改善的好处。
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CMOS图像传感器像素设计
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CMOS图像传感器像素设计
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CMOS图像传感器像素设计
• 第三步:优化角度回应的CMOS图像传感器和测量主要射线 角度:增加光学效率、降低光谱光相声
测量光谱光相声,向下的功率流在邻近的sub-pixels可以 计算,结合矢量。光谱光相声一般产生最小光学效率最大化, 但在陡峭的角度入射高浓度的相声观察到,在某种程度上,不 可避免的。更复杂的装置设计,由其他的像素元素(如互连) 也改变时,可以提供一种方法,可以减少整体相声水平。
2007-双负介电常数FDTD计算[D]
![2007-双负介电常数FDTD计算[D]](https://img.taocdn.com/s3/m/808c21eb19e8b8f67c1cb90e.png)
摘要双负性材料是指在特定的频率范围内介电常数ε和磁导率µ同时为负值的人工电磁材料。
双负性材料因其具有许多与传统电磁材料完全不同的电磁特性及其潜在的广泛应用前景而备受关注。
本文以双负性材料电磁理论分析和新型天线的基本思想为基础，采用辅助差分方程（ADE）法建立了一种基于Drude媒质模型的色散时域有限差分（FDTD）方法，并应用于双负性材料中电磁波传播特性的数值分析，同时验证了这种方法的有效性。
结果表明，这是一种适用于分析双负性材料电磁特性的数值方法。
在此基础上，将这种方法推广到二维圆柱坐标系中，分析了一种轴对称有限大地面上的电小尺寸单极子天线与双负性材料圆筒“天线罩”混合结构的输入阻抗、电压驻波比（VSWR）及方向图，初步探讨双负性材料圆筒对电小单极子天线电性能的影响。
分析结果表明，适当尺寸的双负性材料能够显著增大电小单极子天线的输入电阻，减小其输入电抗，改善电小单极子天线的VSWR，而相应地增大了其辐射场，减小了其感应场，提高了电小单极子天线的效率，同时保持了天线辐射场的空间分布。
这一理论结果表明，本文提出的电小单极子天线与双负性材料圆筒“天线罩”混合结构是一种实现单极子天线小型化的一种有效途径。
关键词：人工电磁材料双负性材料负折射率单极子天线电小天线小型化时域有限差分方法ABSTRACTDouble negative (DNG) materials have simultaneously negative permittivity and permeability over a certain band. Due to their unique properties that may lead to unconventional phenomena in transmission, radiation, and scattering of electromagnetic wave, DNG materials have recently received much attention from various research groups, and may find potential applications in many domains.Based on the theoretical EM analysis of DNG materials and the ideas of the related novel antennas, a frequency-dependent finite-difference time-domain (FDTD) method is presented. Both the negative permittivity and permeability are realized with the Drude medium model, and the auxiliary differential equation (ADE) method is used to implement frequency dependence in the FDTD algorithm. Then, wave propagation characteristics in DNG materials are analyzed using this FDTD method. The accuracy of this method is also validated. These FDTD results demonstrate that this method is applicable to the EM analysis of DNG materials.Subsequently, this algorithm is extended to the two-dimensional cylindrical coordinate and applied to simulate an electrically small cylindrical monopole, surrounded by a cylindrical shell of DNG materials on a finite circular ground. The numerical results show that a properly designed monopole-DNG shell combination increases the real power radiated by more than an order of magnitude over the corresponding free space case. Moreover, the resistance of this antenna increases, while the corresponding reactance decreases. The radiation characteristic of this electrically small antenna is very similar to that of a conventional monopole antenna. This theoretical study indicates that the monopole surrounded by a cylindrical shell of DNG materials is an efficient way for realizing the miniaturization of the monopole antennas.Keyword: metamaterials, double negative materials, negative index of refraction, monopole antenna, electrically small antenna, miniaturization, FDTD创新性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
机械设计常用金属材料地性能全参数
常用数据:材料线[膨]胀系数常用法定计量单位及换算关系优质碳素结构钢（GB699—88）合金结构钢（GB3077—82）、不锈钢棒（GB1220—84）注：1. 表中合金结构钢HB*系YB6——71规定的硬度值，不锈钢棒HB*为GB1220-84规定的硬度值。
2. 表中1Cr13、2Cr13、3Cr13钢和Cr19和Ni19钢的数据分别适用于直径、边长、内切圆直径厚度≤75mm和≤180mm钢棒。
球墨铸铁（GB1348—88）注：牌号无后面字母A，表示牌号系由单铸试块测定的机械性能。
牌号后面具有字母A，表示牌号系由附铸试块测定的机械性能，这些牌号适用于质量大于2000kg及壁厚在30~200mm的球软件。
灰铸铁（GB 9439—88）注：灰铸铁的硬度，系由经验关系式计算，即，当σb≥196Mpa时，HB=RH(100+0.438σb)。
RH一般取o.80~1.20冷轧钢板和钢带（GB708-88）热轧钢板（GB709-88）注：钢板宽度系列为600,650,700,710,750~1000（50进位），1250,1400，1420，1500~3000（100进位），3200~380（200进位。
）热轧圆钢和方钢尺寸（GB702-86）注：1.本标准适用于直径为5.5~250mm的热轧圆钢和边长为5.5~200mm的热轧方钢。
2.各种直径优质钢的长度为2~6m;普通钢的长度当直径或边长小于25mm时为4~10m.3.表中带*者不推荐使用。
热轧等边角钢（GB9797—88）注：1. 角钢长度为：角钢号2~9，长度量10~14，长度4~19m 。
2．d r 311热轧槽钢（GB707-88）W x , W y ——截面系数 标记示例： 热轧槽钢8870023588707970180-----⨯⨯GB A Q GB（碳素结构钢Q235-A ，尺寸为180×70×9mm ）注：槽钢长度：槽钢号8，长度5~12m; 槽钢号10~18，长度5~19m ；槽钢号20~32，长度6~19m 。
FDTD案例分析续篇
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纳米粒子散射
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实例二 ：纳米线栅偏振器
1、纳米线网格偏振镜紧凑光子偏振控制元素——与解决方 案设计和优化FDTD • 高对比度极化控制装置的组成sub-wavelength金属光栅纳米线偏振器件——正在取代网格批量光学元素。纳米线 网格偏振器件提供改进消光比对比,最小的吸收来解决高 亮度照明,紧凑的形式因素促进大规模生产和集成在小型 光学组件。然而,纳米线偏振器件是富有挑战性的网格组 件来设计,特别是如果制造缺陷都考虑进去。在这个应用 程序中,我们将展示FDTD解决方案可以用来最大化对比度 的纳米线偏振镜网格任意角度,同时保持高传播。
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SPR纳米光刻
• 第三步：分析了表面等离子体共振光刻近场数据 详细的研究结果和数值的解决方案,所有复杂的光学波的 交互的接口的许多材料,包括硅基片上的反射,准确地对待。 一个阴谋的近场强度在截面通过银丝面膜层(y=0到60海里) 和光刻胶层(y = -50到0 nm)显示在对数。表面等离子体模 式是清楚地看到在银胶面罩/接口。周期性结构允许入射光 束夫妇counter-propagating表面等离子体波,这引起了亚波 长的变化在光阻层强度的设计思想。
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纳米线栅偏振器
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纳米线栅偏振器
• 第四步：模拟得到的响应非正态纳米线网格发病率照明。 铝光栅wiregrid偏振镜有TE传播的大约85%的normallyincident平面波。现在,与一个源呈四十五度角,传播下降到 大约83%。这些结果生成模拟一个时期的wiregrid偏振镜,然 后使用复杂的脚本的环境,在解决方案将FDTD响应从单个光 栅牙的反应,multi-tooth组成部的铝光栅。
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金属波纹管制造参数
金属波纹管制造参数1.引言1.1 概述金属波纹管作为一种重要的工业管道材料，其制造参数的研究和应用已经受到了广泛的关注。
金属波纹管具有良好的柔性和可塑性，能够适应各种复杂的工况和环境要求。
它在石油化工、航空航天、冶金等领域发挥着重要作用。
本文旨在系统研究金属波纹管的制造参数，以期能够更好地满足工程项目的需求和提高产品的性能指标。
具体包括材料选择和波纹管的结构参数两个方面。
在材料选择方面，金属波纹管需要选择具有良好耐高温、耐腐蚀和耐磨损性能的材料。
常用的材料有不锈钢、铜合金等。
针对不同的工况和介质，需要综合考虑材料的力学性能、化学性能和热性能等因素，以确保波纹管在长期使用中能够保持稳定的性能。
波纹管的结构参数对其使用性能具有重要影响。
主要包括波纹管的壁厚、波纹深度、波纹间距等参数。
这些参数的选择需要根据具体的应用场景和压力要求进行调整。
合理的结构参数能够提高波纹管的承载能力和耐压性能，同时也能够减小阻力，提高流体传输效率。
通过对金属波纹管制造参数的深入研究，可以优化其设计和制造过程，提高产品的性能指标和使用寿命。
同时，对未来金属波纹管的发展趋势进行展望，有助于推动相关技术的创新和应用的拓展。
本文将全面介绍金属波纹管制造参数的研究现状和应用前景，为相关领域的研究者和工程师提供有价值的参考和借鉴。
1.2 文章结构本文主要介绍了金属波纹管制造参数的相关知识。
文章结构主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分包含了概述、文章结构和目的三个小节。
在概述部分，我们将对金属波纹管制造参数进行简要介绍，以便读者能够了解文章的背景和重要性。
文章结构部分将详细介绍文章各个章节的内容和顺序，以帮助读者更好地理解整篇文章的逻辑结构。
目的部分则明确了本文的写作目的，即希望通过对金属波纹管制造参数的研究，提供有助于相关行业生产的技术指导和参考。
正文部分着重介绍了金属波纹管的定义、应用以及其制造参数。
在2.1小节，我们将详细解释金属波纹管的定义和其在工业生产中的广泛应用，帮助读者全面了解金属波纹管的基本概念和功能。
金属光子晶体的可见光光谱特性
金属光子晶体的可见光光谱特性赵亚丽;马富花;贾琨;李旭峰;王权;雷忆三;张捷【摘要】设计了一种由金属Ag和ITO(In2 O3:Sn锡掺氧化铟)薄膜呈周期排布的金属光子晶体(Metal photonic crystals,MPCs).采用时域有限元差分法(Finite difference time domain,FDTD)计算仿真了周期和周期数对其可见光透光率和反射率的影响规律.研究表明,当金属Ag和ITO组分比一定时,随周期增加,可见光透光率曲线相应变宽,强度降低.当周期数大于4以后,可见光透光率曲线不再随周期数增加而相应变宽.随着入射角度的提高,可见光透光率曲线峰值发生蓝移,宽度相应变宽,强度相应降低.随着Ag膜层层数的增加,可见光透光率的共振峰(透射峰)相应增加.MPCs的可见光透光率峰值与反射率的峰谷具有较好的一一对应关系.【期刊名称】《发光学报》【年(卷),期】2019(040)008【总页数】10页(P1001-1010)【关键词】金属光子晶体;可见光透光率;可见光反射率;入射角【作者】赵亚丽;马富花;贾琨;李旭峰;王权;雷忆三;张捷【作者单位】晋中学院, 山西太原 030619;电磁防护材料及技术山西省重点实验室,山西太原 030006;电磁防护材料及技术山西省重点实验室,山西太原 030006;太原科技大学应用科学学院,山西太原 030024;电磁防护材料及技术山西省重点实验室,山西太原 030006;电磁防护材料及技术山西省重点实验室,山西太原 030006;电磁防护材料及技术山西省重点实验室,山西太原 030006【正文语种】中文【中图分类】TQ594;TQ171.7;TQ156.21 引言随着电子设备集成度和精密度不断提升，要求光学窗既要保持良好的可见光透光率从而不影响图文和图像的观察效果，又具备较强的电磁抗干扰能力，以保证电子设备正常工作。
目前，抗干扰能力强的材料多为金属。
FDTD概况
E zn 1 i, j , k 1 / 2 E zn i, j , k 1 / 2 i, j , k 1 / 2 n E x i, j , k 1 / 2 t i, j , k 1 / 2
i 1 / 2, j, k 1 / 2 H yn1/ 2 i 1 / 2, j, k 1 / 2
FDTD——将电场磁场划分到一个晶格的节点上 离散分析，时间上每次取一个（或者半个）时 间步。 抽象模型：将电场线，磁场线分段并转化为定 向微电荷，微磁荷，呈空间晶格排布。随时间 变化，微电荷，微磁荷转移形成散射波。 处理边界问题主要使用平均法。
FDTD理论基础
电场和磁场在时间顺序上交替抽样，抽样时间 间隔相差半个时间步。电场和磁场在空间排布 上相差半个空间步，两者随时间交替转化。电 磁场时间和空间相互独立，使麦克斯韦旋度方 程离散后构成显式差分方程，计算简便。
2
, j, k )
( x) 2
第一个式子离散化
H x 1 E y E z t z y
n 1 / 2 n 1 / 2 i, j 1 / 2, k 1 / 2 H i , j 1 / 2 , k 1 / 2 H x ↓↓ x t n i, j, k 1 / 2 E yn i, j, k 1 / 2 Ey 1 i, j 1 / 2, k 1 / 2 z
t n t
上述六个式子离散：用i∆x,j∆y,k∆z,代表坐标x,y,z。
电场和磁场的抽样点在时间轴上相差半个时间步 电场和磁场的抽样点在空间轴上相差半个空间步
H x H xn 1/ 2 i, j 1 / 2, k 1 / 2 H xn 1/ 2 i, j 1 / 2, k 1 / 2 t t n i, j, k 1 / 2 E yn i, j, k 1 / 2 E y E y z z E z E zn i, j 1 / 2, k E zn i, j 1 / 2, k y y
有损耗左手材料电波传播特性的FDTD分析
有损耗左手材料电波传播特性的FDTD分析物理学中,介电常数ε和磁导率μ是描述介质中电磁场性质最基本的两个物理量。
在已知的物质世界中,对于普通的电介质而言,介电常数ε和磁导率μ都为正值,电场、磁场与波矢三者构成右手螺旋关系,这样的物质被称为右手材料(Right-Handed Materials,RHM)。
所谓的左手材料(Left-Handed Materials,LHM)是指介电常数ε和磁导率μ同时为负的介质材料,也常被称为双负介质(Double Negative Materials,DNG),其特点是电场、磁场与波矢三者构成左手螺旋关系。
左手材料是近年来国际物理学和电磁学的一个研究热点,其概念最初由前苏联物理学家Veselago 于1968年提出并做了大量的理论性研究,指出了左手材料具有诸如负折射效应、逆多普勒效应等许多奇异的电磁特性,但由于自然界中没能发现ε和μ同时为负数的介质材料存在,所以他的研究结果在很长一段时间一直没有得到实验验证,也没能激起人们更多的兴趣。
1999年,英国皇家学院Pendry等人相续提出了用周期性排列的金属棒和开口金属谐振环可以在微波波段分别产生等效负介电常数和等效负磁导率的思路,并提出了左手材料具有“完美透镜”特性的概念。
2021年,美国加州大学圣迭哥分校物理学家Smith教授等人首次成功地通过人工方法构造出了这种自然界中并不存在的材料,并且利用此介质进行了电波传播实验,通过实验观察到了负折射等一系列左手材料中电波传播的特殊现象。
这些研究成果在国际上引起了很大的反响,激起了更多学者对左手材料在各个领域可能产生的应用前景进行了深入的思考和研究,而电磁波在该材料中的传播特性显然是研究的重要课题。
目前,物理光学方法、矩量法、时域有限差分法(FDTD)、高低频混合方法等各种数值分析方法纷纷被用来仿真和分析左手材料中电磁波的传播特性[4-5],其中,时域有限差分法(FDTD)特别是基于Drude模型的FDTD方法是比较方便和有效的一种[3,6]。
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FDTD-Solutions8.6使用指南
第一部分简介本入门指南对FDTD Solutions进行初步介绍，并演示如何模拟一些简单的体系。
在涉及电磁辐射在复杂媒介中转播方面的许多应用过程的设计和分析方面，FDTD算法非常有用。
特别适用于描述光线在具有较强散射和衍射特性的物体的入射以及传播。
而其它一些可选择的采用近似模型的计算方法，通常给出的结果不太精确。
FDTD Solutions可用来解决工程方面的许多实际问题，包括：●集成光学器件●显示技术●光学存储设备●OLED 设计●生物光子传感器●等离子体极化声子共振设备●光波导器件●光子晶体的设备●LCD设备FDTD Solutions是一种可处理这方面许多实际问题的可靠、易用、通用的开发工具。
简介部分对FDTD方法进行大概说明，并初步介绍使用方法。
随后是一些范例，并给出建模的每个步骤，这样你就可以建模并进行模拟计算。
1.1 什么是FDTD?时域有限差分（Finite Difference Time Domain：FDTD）法已经成为求解复杂几何体麦克斯韦方程的比较先进的方法。
并且完全以矢量法给出时域和频域方面的信息，有助于对电磁学以及光子学的各种类型的问题以及FDTD的应用有更深入的了解。
该技术在空间和时间上采用离散方式。
电磁场以及结构材料独立的的Yee元胞网格所描述，在时间上采用离散方式解麦克斯韦方程，所选用的时间步长在整个光速范围同元胞大小相关，当元胞大小趋于零时，可得到麦克斯韦方程的严格解。
模拟结构单元材料的电磁特性可以在很大范围变化。
可以将光源加入到模拟中，采用FDTD方法可以计算电磁场是如何从光源通过结构单元的。
在电磁波传播期间采用连续迭代方法进行计算。
通常情况下直到模拟区间没有电磁场存在时，模拟计算过程才停止。
在任何空间点（或点群）均可以记录时域信息。
这类数据既可以在模拟过程记录下来，也可以在用户规定的时间以一系列“快照”的方式记录下来。
同样也可能得到任何空间点（或点群）的频域信息，即通过对该点的时域信息进行傅里叶变换而得到。
复杂环境小管线FDTD正演模拟图像特征分析
第16卷 第5期2021年5月中国科技论文C H I N AS C I E N C E P A P E RV o l .16N o .5M a y 2021复杂环境小管线F D T D 正演模拟图像特征分析胡荣明1,滕坤阳1,周自翔1,杜 嵩1,姚燕子1,李少杰2(1.西安科技大学测绘科学与技术学院,西安710054,2.西安市勘察测绘院,西安710054)摘 要:为提高小管径管线(50~150m m )在复杂地下环境中雷达图像回波剖面特征的解译精度和确定小管径管线的位置信息,利用时间域有限差分法模拟不同环境下P V C 管㊁铜芯通信电缆㊁金属钢管这3种常见小管线,根据正演结果分析雷达回波响应特征㊂模拟结果显示:500MH z 天线中心频率下埋深1.4m 小管线的水平分辨率为41c m ,具有良好的信噪比,垂直分辨率为6.1c m ,受层状介质反射回波干扰,难以区分;不同的管线材质及承载物质,其雷达回波图像特征不同,承载物质对P V C 管成像特征影响大,但对金属管线无影响;大管径管线和地下干扰体叠加形成的虚假回波,影响到周围的小管线判别;凹形层状介质形成了不规则反射面,在回波图像中产生了2个交叉抛物线异常回波特征标识,并且伴有杂乱多次波出现,干扰其上方管线回波成像㊂模拟结果有助于实际小管线探测识别㊂关键词:探地雷达;正演数值模拟;雷达图像特征;G p r M a x 3.0软件;小管线探测中图分类号:T P 75 文献标志码:A文章编号:20952783(2021)05052907开放科学(资源服务)标识码(O S I D ):I m a g e c h a r a c t e r i s t i c a n a l ys i s o f F D T D f o r w a r d s i m u l a t i o n o f s m a l l p i p e l i n e i n c o m pl e x e n v i r o n m e n t H UR o n g m i n g 1,T E N GK u n y a n g 1,Z H O UZ i x i a n g 1,D US o n g 1,Y A OY a n z i 1,L I S h a o ji e 2(1.C o l l e g e o f G e o m a t i c s ,X i a nU n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,X i a n 710054,C h i n a ;2.I n v e s t i g a t i o n B u r e a u o f S u r v e y i n g a n dM a p p i n g o f Xi a n ,X i a n 710054,C h i n a )A b s t r a c t :I n o r d e r t o i m p r o v e t h e i n t e r p r e t a t i o n a c c u r a c y o f t h e e c h o p r o f i l e c h a r a c t e r i s t i c s o f r a d a r i m a g e s o f s m a l l -d i a m e t e r p i pe -l i n e s (50-150m m )i n c o m p l e xu n d e r g r o u n d e n v i r o n m e n t s ,t h e l o c a t i o n i nf o r m a t i o no f s m a l l -d i a m e t e r p i pe l i n e sw a s d e t e r m i n e d .T h e t i m e d o m a i nf i n i t e d i f f e r e n c em e t h o dw a s u s e d t o s i m u l a t e t h r e e c o m m o n s m a l l p i pe l i n e s i nd if f e r e n t e n v i r o n m e n t s ,s u c h a s P V C p i p e s ,c o p p e r c o r e c o m m u n i c a t i o n c a b l e s ,a n dm e t a l s t e e l p i p e s ,a n d t h e r a d a r e c h o r e s p o n s e c h a r a c t e r i s t i c sw e r e a n a l yz e d a c c o r d i n g t o t h e f o r w a r dm o d e l i n g r e s u l t s .T h e s i m u l a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t t h e h o r i z o n t a l r e s o l u t i o n o f t h e s m a l l p i pe l i n ew i t h a d e p t h of 1.4ma t t h e c e n t e r f r e q u e n c y o f t h e 500MH z a n t e n n a i s 41c m ,ag o o d s i gn a l -t o -n o i s e r a t i o ,a n d a v e r t i c a l r e s o l u t i o n o f 6.1c m .I t i s d i f f i c u l t t o d i s t i n g u i s h d u e t o t h e i n t e r f e r e n c e o f t h e l a y e r e dm e d i u mr e f l e c t i o n e c h o ;d i f f e r e n t p i pe l i n em a t e r i a l s a n d t h e c a r r i e rm a t e r i a l ,t h e r a d a r e c h o i m a g e c h a r a c t e r i s t i c s a r e d if f e r e n t ,t h e c a r r i e rm a t e r i a l h a s ag r e a t i n f l u e n c e o n th ei m a g i n gc h a r a c t e r i s t i c s o f t h e P V C p i p e ,b u t h a s n o e f f e c t o n t h em e t a l p i p e l i n e ;t h e f a l s e e c h o f o r m ed b y t he s u p e r p o s i t i o n of t h e l a r ge -d i -a m e t e r p i p e l i n e a n d t h e u n d e r g r o u n d i n t e rf e r i ng b o d y a f f e c t s th e s u r r o u n di n g s m a l l p i p e l i n e d i s c r i m i n a t i o n ;t h e c o n c a v e l a ye r e d m e d i u mf o r m s a n i r r eg u l a r r e f l e c t i o n s u r f a c e ,a n d g e n e r a t e s t w o c r o s s -p a r a b o l i c a b n o r m a l e ch o si g n a t u r e s i n t h e e c h o i m a ge ,a n d i s a c c o m p a n i e d b y t h e a p p e a r a n c e of c l u t t e r e dm u l t i p l e w a v e s ,w h i c h i n t e r f e r e s w i t h t h e e c h o i m ag i n g o f th e pi pe l i n e a b o v e i t .T h e s i m u l a t i o n r e s u l t i s h e l pf u l f o r t h e a c t u a l s m a l l p i pe l i n e d e t e c t i o n a n d i d e n t if i c a t i o n .K e yw o r d s :g r o u n d p e n e t r a t i n g r a d a r ;f o r w a r d n u m e r i c a l s i m u l a t i o n ;r a d a r i m a g e c h a r a c t e r i s t i c s ;G p r M a x 3.0s o f t w a r e ;s m a l l l i n e d e t e c t i o n收稿日期:2020-05-02基金项目:国家自然科学基金资助项目(41771576)第一作者:胡荣明(1969 ),男,教授,主要研究方向为3S 与精密工程测量,r m h u 2007@163.c o m地下管线作为城市的重要基础设施在不断发展,管线种类及数量呈现爆发式增长,小管径管线也日益增多,目前常用的探测手段局限性日益凸显,主要为不能快速㊁准确地对小管线进行精准探测[1-2]㊂探地雷达(g r o u n d p e n e t r a t i n g ra d a r ,G P R )对地下目标检测具有快速㊁无损和易操作等优点,已经成功地运用到地下管线探测㊂但在实际运用探地雷达对管线探测中发现,细小管线的图像特征会因层状介质和地下杂物所产生的电磁波反射干扰和淹没,小管线雷达回波剖面特征相比于常规管线不易区分和识别[3-4]㊂自国外探地雷达技术出现,管线探测已逐渐成为热点研究问题,近间距并行管线㊁非金属管线的探测是管线探测的两大难题,虽然国内学者[5-6]对其进行了研究,但目前针对探地雷达测量小管线及其图像特征的研究并不多㊂张汉春等[7]运用室内沙堆模型和实地探测细小管线后发现,在复杂地下环境探测成果图像中会包含目标信息和各种噪声信息,相比于实验室单一介质模型得到的探测结果更加复杂且难以判断㊂蔡伟涛[8]和袁明德[9]通过室内试验得出,实验室模拟的单一填埋介质地下环境中中国科技论文第16卷管径为50~150m m 的小管线探测难度相比管径大于150m m 的常规管线探测难度更大,会受到管线制作材质㊁填埋深度㊁铺设方式㊁层状填充介质的影响,给探地雷达成像带来严重干扰㊂针对上述问题,本文基于时域有限差分算法,利用G pr M a x 3.0进行复杂环境下细小管线数值模拟,探究其雷达图像特征㊂通过设置不同的雷达采样参数,建立正演模型,旨在复杂环境下达到细小管线成像效果最佳,准确地分析复杂环境下管线成像剖面特征,为探地雷达在实际工程中图像解译和信息提取提供参考依据㊂1 时域有限差分法1.1 差分方程格式时域有限差分(f i n i t ed i f f e r e n c et i m ed o m a i n,F D T D )[10]理论,以差分原理为基础,用有限差分式代替M a x w e l l 时域场两旋度方程㊂在无源区域中,M a x w e l l 方程的2个旋度方程可表示为ΔˑH =ε∂E ∂t +σE ,(1)ΔˑE =-μ∂H ∂t㊂(2)式中:H 为磁场强度,A /m ;ε为介电常数,F /m ;E 为电场强度,A /m ;t 为时间,s ;μ为磁导率,H /m ;σ为电导率,S /m ㊂为在有限时空尺度上获得麦克斯韦微分方程解的近似值,对电磁场内的电场和磁场分量采取时间和空间上交替离散的抽样方式,然后用相同电量参数的空间网格来模拟被研究物㊂F D T D 将三维问题的几何结构分解为细小单元,形成交错的网格,称为 Y e e 氏单元㊂首先用时域有限差分法代替微分形式的麦克斯韦旋度方程,然后将时间与平面分离,再考虑仿真区域的初始边界条件,得到直接时域解[11]㊂1.2 稳定性条件由于将麦克斯韦方程差分,近似引起了电磁波的相速随传播方向㊁波长㊁离散间隔大小而发生变化,因此会出现色散㊂在对麦克斯韦方程进行离散差分求解㊁代替微分方程的解来模拟电磁波在地下介质的传播过程中,只有将数值色散控制到最小且解必须稳定,这种数学代替才可取,因此空间和时间步长之间也必须满足C o u r a n t 稳定条件[12]:c Δt ɤ11Δx 2+1Δy2+1Δz 2㊂(3)式中:c 为真空光速;Δt 为时间步长;Δx ㊁Δy ㊁Δz 为空间离散间隔㊂1.3 吸收边界条件在使用F D T D 进行数值正演模拟时,需考虑模型边界的电磁波吸收边界条件,吸收边界条件是模型网格截断处设置消除电磁波传播的算法,用来排除非物理的电磁波反射干扰,吸收边界条件对正演模拟精度起着关键作用,对于二维电磁场M u r 吸收边界条件[13]为∂E z ∂x -1v ∂E z∂t -v μ2∂H x ∂y x =0=0,(4)∂E z ∂x +1v ∂E z∂t +v μ2∂H x ∂y x =0=0,(5)∂E z ∂x -1v ∂E z∂t -v μ2∂H y ∂x y =0=0,(6)∂E z ∂x +1v ∂E z∂t-v μ2∂H y ∂xy =0=0㊂(7)式中:E z ㊁H x ㊁H y 为电磁场方向分量;v 为介质中电磁波速㊂2 探地雷达分辨率小管径管线相比常规管线,对雷达分辨率较为敏感,根据探地雷达理论可知:在水平方向上能分辨的最小异常体大小为水平分辨率,地雷达水平分辨率通常可用雷达子波长的1/2~1/4的第一菲涅尔(F r e s n e l)带来加以说明;垂向分辨率为在雷达回波剖面上能区分不同反射界面间的距离,一般将雷达波长的1/4作为垂直分辨率的下限[14]㊂垂直分辨率与水平分辨率分别为ρr =C 4fc ε=λc4,(8)ρα=h λc2㊂(9)式中:ρr 为垂向分辨率;ρα为水平分辨率;C 为真空中电磁波速;f c 为雷达天线中心频率;λc 为雷达波长;h 为埋深㊂通过分析文献[15-16]发现,常见天线中心频率中,高频天线虽在实验室模型中成像质量高,但在实际环境中有探测深度浅㊁能量消耗高㊁回波干扰严重等缺点,低频天线虽然有较高的探测深度,但分辨率较低,不能达到对细小管线探测要求,综合探测效果和成像质量,本文选取500MH z 为天线频率㊂3 模型试验与分析探地雷达回波信号在地下介质中传播,遇到不同电磁属性介质会发生反射和绕射现象㊂雷达回波在这个过程中会受到各种因素的影响,地下介质的电磁参数㊁介质含水量㊁探地雷达探测参数对探测效果至关重要㊂为了使复杂情况下管线模型模拟效果成像良好,为实际探测提供先验参数,采用F D T D 方法对小管径管线不同承载物质㊁较大异常体和复杂层状介质干扰以及小管径管线不同空间位置进行正演模拟,对雷达回波波形特征进行研究㊂本文模型设置背景用到4种材料,分别为土壤㊁水泥覆盖层㊁岩石层㊁石制街砖,介电常数见表1㊂经查阅相关文献[17-18],构建适宜的数值模型及选取探地雷达特异35第5期胡荣明,等:复杂环境小管线F D T D正演模拟图像特征分析性探测参数,见表2㊂模拟P V C塑料水管的半径为0.075m㊁管壁厚为0.005m;铜芯通信电缆的半径为0.07m的㊁管壁厚为0.01m;燃气钢管的半径为0.06m㊁管壁厚为0.01m㊂表1介质电磁参数T a b l e1 M e d i u me l e c t r o m a g n e t i c p a r a m e t e r s 介质材料名称相对介电常数电导率磁导率土壤80.00051空气101淡水800.0011水泥100.011岩石60.00011花岗岩50.000011P V C30.000000011铜1101钢11064000表2探地雷达数值模拟参数T a b l e3 G r o u n d p e n e t r a t i n g r a d a r n u m e r i c a ls i m u l a t i o n p a r a m e t e r s参数项参考值参数项参考值时窗/s1.7ˑ10-8采样点数150空间步长/m0.003天线中心频率/H z5ˑ108收发天线间距/m0.04天线移动距离/m0.033.1小管线不同承载物质雷达回波图像特征为探究小管线内承载物质对雷达探测反射回波剖面特征的影响,参考张汉春等[7]在实验室沙堆模型中对小型管线P V C水管的探地雷达实验结果,并结合梁小强等[19]对常见管线承载物质的G p r M a x3.0正演模拟结果㊂本文模型如图1(a)所示,大小设置为3.0mˑ1.2m,发射天线㊁接受天线位置见图1中T㊁R处,采用共偏移测量方式㊂模型中设置2组间隔为0.6m的细小管线,管线埋深相差0.1m㊂在管线填埋(0.9m,0.6m)㊁(1.2m,0.6m)位置处有半径为0.075m㊁管壁厚为0.005m的2根P V C塑料水管:蓝色为充水管,棕色为天然气管;在(1.8m,0.5m)㊁(2.1m,0.5m)位置处有半径为0.06m㊁管壁厚为0.01m的2根金属钢管:蓝色为充水管,棕色为天然气管㊂正演结果如图1(b)所示,可见:不同材质管线对雷达波信号响应不同,由于电磁波不能穿过金属材质,在金属管线表面会形成强反射;当电磁波通过P V C管时,会在管线顶端和底端形成2次反射,对电磁波能量消耗多,使得P V C材质管线反射的幅值能量相比于金属管要小㊂1)在深埋的2根小管径金属管雷达回波剖面图中,抛物线下方有强烈的干扰波反射,这是由金属管表面形成的强反射层导致的,而对于金属管线管内承载介质对其反射回波的影响可以忽略,管线内承载物质对电磁波的影响没有金属管本身显著,因此图1小管线不同承载物质雷达回波图像特征F i g.1I m a g e c h a r a c t e r i s t i c s o f r a d a r e c h o e so n s m a l l p i p e l i n e s充水金属钢管和充气金属钢管的雷达回波剖面图呈现相位一致,金属管下方的回波信息被强干扰淹没㊂2)埋深较浅的P V C管雷达回波剖面图为典型非金属塑料管线图像,电磁波能够穿透P V C管,左侧充气P V C管电磁波波形发生相位反转现象,这是由于P V C管内空气介质的相对介电常数比土壤的相对介电常数要小,电磁波由土壤穿过充气P V C管后再次进入土壤导致的㊂充气P V C管产生顶反射和底反射,但底反射被右侧充水P V C管的多次波淹没,只能识别左半只底反射回波曲线㊂水对电磁波反射强烈,在充水P V C管内形成了同金属管类似的强反射层,但回波幅值能量要低于金属管,且下方会形成规律的多次波,这是因为金属钢管的相对介电常数和电导率比充水P V C管和充气P V C管显著高于周围介质,通过模拟实验也证明了相同非金属塑料管线在雷达探测时管线承载物质对雷达回波具有特异性影响㊂3.2复杂环境下小管线雷达回波图像特征为探究较大异常体和复杂层状介质雷达回波对小管线雷达回波成像的影响,在参考赵欣等[6]建立的层状模型基础上,本文增加了大管径管线和较大的地下干扰物,实际地下介质存在层状介质不连续现象,特增加了凹形的介质层,模拟现实环境下的不均匀层状介质分布㊂模型设置如图2(a)所示,大小设置为5mˑ3m,发射天线㊁接受天线位置见图中T㊁R,采用共偏移测量方式㊂在埋深为(1.2m,1.5m)㊁(2.2m, 1.5m)㊁(3.2m,1.5m)处是充水P V C管㊁铜芯通信电缆㊁金属钢管;在(1.5m,1.5m)㊁(4.0m, 1.7m)处是0.5mˑ0.5m方形空腔和半径为0.15m 的常规水泥管,模拟大管径管线和大块状干扰目标㊂135中国科技论文第16卷图3为添加了半径为0.8m 的半圆凹形岩石介质层,模拟不均匀层状介质㊂图2 较大异常体干扰模型及其正演模拟结果F i g .2 L a r g e a n o m a l o u s b o d yi n t e r f e r e n c e m o d e l a n d i t s f o r w a r d s i m u l a t i o n r e s u l ts图3 复杂层状介质干扰模型及其正演模拟结果F i g .3 I n t e r f e r e n c em o d e l o f c o m p l e x l a ye r e dm e d i a a n d i t sf o r w a r d s i m u l a t i o n r e s u l t s由图2(b )可见:1)方形空腔在雷达图像上顶部呈水平形态两侧呈现双曲线形态,水平特征为方形空腔顶部所在位置反射的雷达回波,双曲线特征为方形空腔两侧雷达反射回波所致㊂双侧有类似圆管线回波的2个相互对称的坡度异常,且两异常之间的距离与方形空腔的宽度一致,由雷达回波绕射造成㊂2)方形空腔下方充水P V C 管和铜芯通信电缆由于被方形空腔绕射回波干扰,出现了多条对称重叠的管道回波信号,干扰了管线准确位置,只能反映出下方存在管线,无法准确判断是否存在多根管线㊂3)金属燃气钢管回波剖面清晰,可准确判断管线位置,大管径水泥管回波在其下方产生了干扰杂波,形成了假管线回波信号,易造成误判㊂由图3可见:1)凹形层状介质层反射回波对其正上方的小管线干扰最强烈,管线周围有许多类似双曲线的杂乱无章的波形,掩盖了目标管线的部分反射波,这些波形并非管线,而是凹形断层形成的反射面绕射回波,在小管线回波下方产生了2个交叉抛物线异常回波,并且伴有杂乱多次波出现,对地下真实管线信息带来了干扰㊂2)目标管线依据回波信号幅值能量强度可以确定其位置和管线材质类型,正常情况下充水P V C 管雷达回波弧形双曲线下还会出现多次反射波,多次反射波的回波间距与管径大小成明显的正比关系,通过其能较好地推断充水P V C 管的管径,在模拟的凹形断层介质和大体积干扰物中,小管线的多次反射回波被淹没,给详细的管线信息解译带来了困难㊂3.3 小管线不同空间位置雷达回波图像特征近间距地下管线探测一直是管线探测的难点,对于小管径管线来说,近间距埋设的管线在复杂地质环境中的探测更加困难㊂实验模型大小与3.2节实验中相同,设置3层层状介质,水平近间距小管线和垂直近间距小管线模型,如图4所示㊂在(1.1m ,2m )㊁(1.45m ,2m )㊁(3.5m ,1.6m )㊁(3.95m ,1.6m )处分别更换放置充气P V C管㊁铜芯通信电缆㊁燃气钢管㊂图4 水平近间距小管线和垂直近间距小管线模型F i g .4 H o r i z o n t a l c l o s e -d i s t a n c e p i pe l i n e a n d v e r t i c a l c l o s e -d i s t a n c e p i pe l i n em o d e l 在(1.5m2.1m )㊁(1.5m1.9m )与(3.5m 1.8m )㊁(3.5m1.5m )处分别垂直放置3种小管235第5期胡荣明,等:复杂环境小管线F D T D 正演模拟图像特征分析线㊂由式(8)和式(9)可知500MH z 天线频率下在h =1m 时的水平分辨率理论值为ραʈ35c m ,在h =1.4m 时ραʈ41c m ,垂直分辨率理论值为ρr ʈ6.1c m ㊂水平埋设的P V C 管㊁铜芯通信电缆㊁燃气钢管回波剖面模拟结果如图5所示,其垂直埋设回波剖面图如图6所示㊂图5 水平近间距小管线正演结果F i g .5 F o r w a r dm o d e l i n g r e s u l t s o f h o r i z o n t a l a n d c l o s e -s p a c e d s m a l l p i pe l i n es 图6 垂直近间距小管线正演结果F i g .6 F o r w a r dm o d e l i n g r e s u l t s o f v e r t i c a l a n d c l o s e -s p a c e d s m a l l p i pe l i n e s 由图5可以看出:1)当并行管线间距在理论水平分辨率为35c m 时,雷达回波剖面双曲线相互干扰严重,甚至回波重叠,导致在回波图像上无法准确分辨出是否有多根管线㊂2)当h =1.4m 时管线间距增大到45c m ,管线间距大于了理论水平分辨距离后,雷达回波剖面双曲线慢慢分离,管顶彼此独立,才可得到各个管线的准确位置㊂3)非金属P V C 管虽能分辨出水平近间距管线位置,可成像剖面双曲线相互干扰,雷达回波幅值能量较弱,图像不清晰,易造成错误判断㊂4)金属铜芯通信电缆和燃气钢管,相比P V C 管的雷达回波信号幅值能量强,图像清晰成像剖面双曲线分离,彼此独立,能准确分辨多根近间距管线位置㊂由图6可以看出:1)垂直并列的近间距管线中,虽设置管线最小间距为20c m ,满足理论竖直分辨率,但模拟结果中的垂直P V C 管可见上管线的顶反射,底反射较弱,下管线顶反射被干扰㊂2)随着间距加大,在间距为30c m 时下管顶反射明显,2次回波间隔约为4.5n s ,其间距d =(∇t ˑV )/2=0.275m ,这个距离近似等于设置上下管线间距㊂3)垂直并列金属电缆和金属管线上管线顶反射强烈,底反射只有绕射波旁支两侧,且垂直并列管线间距加大时,下金属管顶反射与底反射只能探测到弧形波微弱的旁支,此时只能确定最上层管线㊂这是因为金属管与周围土壤的相对介电常数差异大,雷达波能量被反射,到达下层能量较少,加之层状介质形成反射面反射雷达回波,在管线下方形成类似多次波的干扰,下层的金属管无法确定位置与管径,甚至会被误判成为充水塑料管线㊂由此可见,实际的探测中地下复杂程度和干扰会比模型实验更加强烈,很难再提取更多小管线信息㊂4 地下小管线探测实例为验证正演模拟结果与实际地质雷达探测结果的一致性,本文利用地质雷达对西安科技大学临潼校区内已知小管线进行探测检验,通过探测结果来加深对小管线雷达图像剖面特征的认识㊂在实地探测中使用雷达天线中心的频率为500MH z ,收发天线间距为1m ,记录时窗值为14n s ㊂经过实地验证为埋深约为0.5m 的给水P V C335中国科技论文第16卷塑料管和供暖钢管,通过管壁信息和测量周长可知管径分别为60m m和100m m㊂实地探测图像如图7所示,其中图7(a)为实地现场开挖图像,图7(b)为实测小管线雷达剖面图,图7(c)为经过降噪和增益处理过后的雷达回波剖面图像㊂图7现场开挖图像㊁实测小管线图像㊁降噪增强后雷达回波剖面图像F i g.7S i t e e x c a v a t i o n i m a g e,m e a s u r e d s m a l l p i p e l i n e i m a g e,a n d n o i s e r e d u c t i o n e n h a n c e d i m a g e图7(c)中,黑色箭头A1处为60m mP V C塑料管管顶,A2处为100m m供暖钢管管顶,两管间距约为0.15m,与实地一致㊂在深度为1.2m和2m处有较弱水平反射层,这是由于此处存在介电常数不同的介质层,管线上方存在不连续的雷达反射剖面同相轴导致的,经过开挖验证检查发现,实地是一些较大石块,地下杂乱介质对反射回波剖面双曲线形态会产生影响㊂图7(b)中,供暖钢管雷达反射回波双曲线右侧分支模糊不完整,反射双曲线剖面幅值能量很弱,经过图7(c)降噪增强处理后得到了较为明显的回波双曲线,实地检查发现此处介质土壤含水量较高,对电磁波能量吸收作用强,这与正演模型中的结果一致㊂5结论本文通过时域有限差分方法建立细小管线模型,研究其成像特征,分析不同间距㊁不同材质和不同地下构造对管线回波剖面图的影响,通过与实际测量数据对比分析得到如下结论:1)结合正演模拟和实测结果可得,500MH z天线中心频率对复杂环境小管径管线的探测具有较好的分辨率和信噪比,适用于埋深为0.5~1.0m的小管线探测㊂2)不同的管线材质及承载物质的雷达回波图像特征不同㊂对于金属材质管线来说,表面会形成强反射层,回波幅值能量强,管线内承载物质对电磁波的响应没有金属管本身显著;对于充气P V C管雷达回波幅值能量弱,受干扰强烈,探测难度明显加大;充水P V C塑料管的雷达回波剖面响应特征明显,在复杂环境下雷达回波抗干扰较强,伴随着多次波,易于识别㊂3)大管径管线和地下干扰体可叠加形成虚假回波,影响周围的小管线判别;凹形层状介质形成了不规则反射面,在回波图像中产生了2个交叉抛物线异常回波特征标识,并且伴有杂乱多次波出现,干扰其上方管线回波成像㊂4)500MH z天线频率在h=1.0m时的水平分辨率理论值ρα=35c m,模拟小管线水平间距为30c m,回波剖面双曲线相互干扰严重,难以区分;在h=1.4m时的水平分辨率理论值ρα=41c m,模拟小管线水平间距为45c m,图像清晰成像剖面双曲线分离,彼此独立;垂直分辨率理论值ρr=6.1c m,模拟小管线垂直间距为20c m,虽满足理论分辨值,但受层状介质反射回波干扰,难以区分㊂(由于印刷关系,查阅本文电子版请登录:h t t p:ʊw w w.p a p e r.e d u.c n/j o u r n a l/z g k j l w.s h t m l) [参考文献](R e f e r e n c e s)[1]刘莎,吴满意,陈晓宁,等.M A L A探地雷达在地下管线探测中的应用研究[J].地理空间信息,2019,17(8):30-32.L I US,W U M Y,C H E N X N,e t a l.A p p l i c a t i o no fg r o u n d-p e n e t r a t i n g r a d a r M A L Ai nu n d e r g r o u n d p i p e-l i n e e x p l o r a t i o n[J].G e o s p a t i a l I n f o r m a t i o n,2019,17(8):30-32.(i nC h i n e s e)[2]佘松盛,鹿琪,刘四新,等.基于多相流模型和探地雷达正演模拟的L N A P L s探测研究[J].地球物理学进展,2019,34(1):371-378.S H ESS,L U Q,L I USX,e t a l.R e s e a r c ho nL N A-P L s d e t e c t i o n b a s e d o n m u l t i p h a s ef l o w m o d e la n dg r o u n d p e n e t r a t i n g r a d a rf o r w a r d m o d e l i n g[J].P r o-g r e s s i nG e o p h y s i c s,2019,34(1):371-378.(i nC h i-n e s e)[3]张劲松,丛鑫,杨伯钢,等.地下管线探测雷达图特征分析[J].地球物理学进展,2019,34(3):1244-1248.Z H A N GJ S,C O N GX,Y A N GBG,e t a l.C h a r a c t e r-i s t i c s a n a l y s i s o f r a d a rm a p o n u n d e r g r o u n d p i p e l i n e d e-t e c t i o n[J].P r o g r e s si n G e o p h y s i c s,2019,34(3): 1244-1248.(i nC h i n e s e)[4] H O N G W Y,Z E K Y,Y U K P.G r o u n d-p e n e t r a t i n gr a d a r f o r s o i l a n du n d e r g r o u n d p i p e l i n e su s i n g t h e f o r-435第5期胡荣明,等:复杂环境小管线F D T D 正演模拟图像特征分析w a r dm o d e l i n g s i m u l a t i o n m e t h o d [J ].O pt i k -I n t e r n a -t i o n a l J o u r n a l f o r L i g h t a n dE l e c t r o nO pt i c s ,2014,125(23):7075-7079.[5] 王勇,陈伟.近间距平行地下管线探测方法研究[J ].测绘通报,2011(3):22-25.W A N GY ,C E N G W.R e s e a r c h o n d e t e c t i o n o f pa r a l l e l u n d e r g r o u n d p i pe l i n ew i t h s m a l l i n t e r v a l s [J ].B u l l e t i n of S u r v e y i ng a n d M a p p i n g,2011(3):22-25.(i nC h i -n e s e)[6] 赵欣,王希良,刘珍岩,等.复杂条件下的地下管线探测模拟[J ].物探与化探,2014,38(6):1307-1312.Z H A OX ,W A N G XL ,L I U ZY ,e t a l .S i m u l a t i o n o fu n d e r g r o u n d p i p e l i n e su n d e rc o m p l i c a t e dc o n d i t i o n [J ].G e o p h y s i c a l a n dG e o c h e m i c a lE x p l o r a t i o n ,2014,38(6):1307-1312.(i nC h i n e s e)[7] 张汉春,曹震峰.沙堆内小型管线的探地雷达模型实验研究[J ].地球物理学进展,2010,25(4):1516-1521.Z H A N G H C ,C A OZF .G P R m o d e l e x pe r i m e n tf o r s m a l l d i a m e t e r p i p e s i n s a n d p i l e [J ].P r o gr e s s i nG e o -p h ys i c s ,2010,25(4):1516-1521.(i nC h i n e s e )[8] 蔡伟涛.近间距平行地下管线探测方法及应用效果分析[J ].矿山测量,2017,45(5):97-100.C A IW T .A n a l y s i so nt h ea p p l i c a t i o ne f f e c to fn e a r p i t c h p a r a l l e lu n d e r g r o u n d p i p e l i n e d e t e c t i o n m e t h o d [J ].M i n eS u r v e y i n g,2017,45(5):97-100.(i nC h i -n e s e)[9] 袁明德.探地雷达探测地下管线的能力[J ].物探与化探,2002(2):152-155.Y U A N M D .T h e c a p a c i t y o f g r o u n d -p e n e t r a t i n g ra d a r t o d e t e c t i n g u n d e r g r o u n d p i p e l i n e s [J ].G e o p h ys i c a l a n d G e o c h e m i c a l E x pl o r a t i o n ,2002(2):152-155.(i nC h i -n e s e)[10]冯德山,戴前伟,何继善,等.探地雷达G P R 正演模拟的时域有限差分实现[J ].地球物理学进展,2006(2):630-636.F E N GDS ,D A I Q W ,H E J S ,e t a l .F i n i t e d i f f e r e n c et i m ed o m a i n m e t h o do fG P Rf o r w a r ds i m u l a t i o n [J ].P r o g r e s s i nG e o p h ys i c s ,2006(2):630-636.(i nC h i -n e s e)[11]L UBZ ,G R E E N E JH ,T A F L O V EA .F D T D c o m pu -t a t i o n a l s t u d y o fn a n o p l a s m o n i c g u i d i n g st r u c t u r e s f o r n o n -p a r a x i a l s p a t i a l s o l i t o n s [J ].M i c r o w a v e&O pt i c a l T e c h n o l o g y Le t t e r s ,2012,54(12):2679-2684.[12]Z H A N GP ,G U O XX ,M U H A MM A T N ,e t a l .R e -s e a r c h o n p r o b i n g a n d p r e d i c t i n gt h e d i a m e t e r o f a nu n -d e r g r o u n d p i p e l i n eb y G P Rd u r i n g a no pe r a t i o n p e r i o d [J ].T u n n e l l i n g a n d U n d e r g r o u n dS p a c e T e c h n o l o g y2016,58:99-108.[13]曾昭发,刘四新,冯晅.探地雷达原理与应用[M ].北京:电子工业出版社,2010:28-30.Z E N GZF ,L I USX ,F E N GX .P r i n c i p l e a n d a p pl i c a -t i o n o f g r o u n d p e n e t r a t i n g r a d a r [M ].B e i j i n g:P u b l i s h -i n g H o u s eo fE l e c t r o n i c sI n d u s t r y,2010:28-30.(i n C h i n e s e)[14]孙伟.地下管线探测数据处理及可视化技术研究[D ].郑州:解放军信息工程大学,2012:37-39.S U N W.R e s e a r c h o nd e t e c t i o nd a t a p r o c e s s i n g an dv i -s u a l i z a t i o no fu n d e r g r o u n d p i p e l i n e [D ].Z h e n gz h o u :P L A I n f o r m a t i o n E n g i n e e r i n g U n i v e r s i t y,2012:37-39.(i nC h i n e s e)[15]雷勤梅,李颖.地质雷达管线探测正演模拟研究[J ].工程地球物理学报,2019,16(3):402-414.L E IQ M ,L I Y .R e s e a r c h f o r t h e s i m u l a t i o n o f G P R i nt h em u n i c i p a l p i pe l i n e sd e t e c t i o n [J ].C h i n e s eJ o u r n a l of E ng i n e e r i n g G e o ph ys i c s ,2019,16(3):402-414.(i n C h i n e s e)[16]赵得杰,张永涛.地下双层多管线雷达探测实验研究[J ].成都大学学报(自然科学版),2017,36(4):431-433.Z H A ODJ ,Z H A N G Y T .R e s e a r c ho f g r o u n d p e n e -t r a t i n g r a d a rt e c h n o l o g y i nu n d e r g r o u n dd o u b l e -l a ye r -p i p e l i n e d e t e c t i o n [J ].J o u r n a l o fC h e n g d u U n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n ),2017,36(4):431-433.(i nC h i n e s e)[17]宋审宇,于会山.基于G P R M A X 的探地雷达图像正演模拟[J ].科技信息,2010(7):35-36.S O N GSY ,Y U HS .F o r w a r d s i m u l a t i o n o fG P R i m -a g e b a s e d o nG P R M A X [J ].S c i e n c e&T e c h n o l o g yI n -f o r m a t i o n ,2010(7):35-36.(i nC h i n e s e)[18]恩和得力海,冯晅,张明贺,等.基于全极化探地雷达的冰层裂缝探测研究[J ].中国科技论文,2017,12(9):967-971.E N H E D E L I H A I ,F E NG X ,ZH A N G M H ,e ta l .F u l l -p o l a r i m e t r i cF O Rf o rd e t e c t i n g ic e f r a c t u r e s [J ].C h i n a S c i e n c e p a pe r ,2017,12(9):967-971.(i nC h i -n e s e)[19]梁小强,杨道学,张可能,等.F D T D 数值模拟在G P R管线探测中的应用[J ].地球物理学进展,2017,32(4):1803-1807.L I A N GXQ ,Y A N GDX ,Z H A N GKN ,e t a l .A p pl i -c a t i o no fF D T Dn u m e r i c a l s i m u l a t i o no f g r o u n d p e n e -t r a t i n g r a d a r i n p i p e l i n e d e t e c t i o n [J ].P r o gr e s s i nG e o -p h ys i c s ,2017,32(4):1803-1807.(i nC h i n e s e )535。
钢板及钢带常用牌号的化学成分 力学性能参考值
钢板和钢带常用术语解释术语解释品种钢铁材料的品种，是指用途、外形、生产工艺、热处理状态、粒度等不同的产品。
牌号钢铁材料的牌号，是给每一种具体的钢铁材料所取的名称。
钢的牌号又叫钢号。
规格规格是指同一牌号或品种材料的不同尺寸，一个尺寸即为一个规格。
炉号是指钢材在熔炼的时候所在的熔炉，不同的熔炉有不同的编号，也就是炉号。
主要是追溯该炉的化炉号和批号学成分。
批号（或称钢卷号）是同一个炉号、同一时间、同一生产方式和工艺、同一规格的钢材作为一批，也就有相应的批号。
主要是追溯轧制的品质、物理性能及化学成分等。
公称尺寸公称尺寸是指产品标准中规定的名义尺寸，是生产过程中希望得到的理想尺寸。
但在实际生产中，实际和实际尺寸尺寸往往大于或小于公称尺寸，实际所得到的尺寸，叫做实际尺寸。
由于实际生产中难于达到公称尺寸，所以产品标准中规定实际尺寸与公称尺寸之间有一允许差值，叫做偏差和公差偏差。
差值为负值叫负偏差，正值叫正偏差。
标准中规定的允许正负偏差绝对值之和叫做公差。
偏差有方向性，即以“正”或“负”表示。
公差没有方向性。
精度等级按材料尺寸允许偏差大小和板面不平度大小的不同，分为若干等级，叫精度等级。
精度等级按允许偏差分为普通级、较高级、高级。
精度等级越高，其允许的尺寸偏差和不平度越小。
分为产品成分、溶炼成分和成品成分，其含量以质量分数%表示。
1.产品成分是指产品的化学组成，包括主成分和杂质元素；化学成分 2.溶炼成分是指钢材在溶炼完毕，浇注中期的化学成分；3.成品成分又称验证分析成分，是指从成品材料上按规定方法取得试样，并按确定的标准方法分析得来的化学成分，主要是供使用部门或检验部门进行验收时使用。
材料开始产生宏观塑性变形时所对应的力，是材料发生明显塑性变形的抗力，单位为MPa。
当应力超过了弹性极限后，进入屈服阶段，变形增加较快，此时除了产生弹性变形（外力撤消可以恢复原来形状）外，还产生部分塑性变形（外力撤消不能恢复原来形状，形状发生变化），当应力达到一定值屈服强度后塑性应变急剧增加，应力应变出现一个波动的小平台，这种现象称为屈服。
不同材质金属板电磁屏蔽效果的对比分析
郑州大学毕业设计（论文）题目：不同材质金属板电磁屏蔽效果的对比分析指导教师：职称：讲师学生姓名：学号：专业：院（系）：完成时间：2013年5月20 日不同材质金属板电磁屏蔽效果的对比分析摘要高导电性材料在电磁波的作用下将产生较大的感应电流。
这些电流按照楞次定律将削但所费材料愈多。
本文主要使用XFDTD仿真软件编写基于FDTD算法的计算机仿真程序，计算出了喇叭天线工作时在铜金属板以及与铁，铝金属板屏蔽下电场强度分布，重点记录了距离端口60cm 平面的电磁参数，以此观察分析不同材质金属板的屏蔽效能，为金属板的电磁屏蔽应用提供科学的理论依据和定量的数据。
关键词屏蔽效能金属板时域有限差分算法喇叭天线电磁波传播模型Abstact Shielding effectiveness is characterized the attenuation of electromagnetic waves on shield。
Because of the high conductive material will be generated a large induction current under the action of electromagnetic waves。
These currents according to Lenz's law will weaken the penetration of electromagnetic waves。
The metal mesh is more dense, he better the shielding effectt, until the the overall metal shell, but the more charge material used. The this thesis make use of XFdtd simulation of copper metal plate, as well as iron, aluminum metal plate in an electromagnetic field environment。
基于FDTD亚波长金属孔径滤波器仿真分析
的厚度及 膜材 料 决 定 。一 般 需 镀 薄膜 １ ０ ～１ ０ ０层 。 其 复用 波数少 ， 封装成 本 高 ， 要精 确控制 每一 层膜 的
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ － １ 卜Ｏ ３
有 限差分法 仿真研 究 ， 得到 了不 同参 数 下该结 构 的
基于 Ｆ Ｄ Ｔ Ｄ亚 波 长金 属 孑 Ｌ 径 滤 波 器仿 真 分 析
范 拓 ， 张 洁 ， 陈俞 霖
（ 重庆 大 学 光 电技 术 及 系 统 教 育 部重 点实 验 室 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ ４ ４ ）
～ ～ ～ 一 ＝ 一 奏 一 一 一 ～ 州 一 ～ ～ ．
的研 究 。Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｚ ｈ ａ ｎ ｇ ｊ ｉ ｅ ＠ｃ ｑ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ａ 。
７ ０ ４
压
电
与声光 源自Ａ 一以。一 个 波 矢 为 ｋ （ ａ ， ） 、 ０的 平 面 波入 射 纳 米 孔阵 列 （ 入射 角 为 波矢 与 轴 的夹 角 ， 方位 角 卢为 人射 平面 与 ｘ Ｏｚ平面 的夹 角 ， 偏 振 角 ０为 电场 矢量
一
呈 ．
折 射率 和物 理厚 度 ， 加 工 较难 。随着 现 代 纳米 微 加
工 技术 的发展 ， 亚 波 长金 属 孔 阵制 作 的光学 滤 波 器
易通过 先进 的微加 工 工 艺来 控 制 孔 的形 状 、 尺寸 与
阵列周期 等特 征参 数来调 节其 透射谱 ］ 。通 过改 变
亚 波长 周期 性小孔 阵列 的特征 参 数 ， 可 有效 改变 透
摘 要 ： 通 过 建 立 三 维金 属 孔 径 模 型 ， 采用 三维 时域 有 限 差 分 法 （ Ｆ Ｄ Ｔ Ｄ） ， 对３ ０ ０ ～９ ０ ０ ｎ ｍ 波 段 内 不 同特 征 参 数 下 的 亚 波长 周期 性 金 属 孔 径 膜 的透 过 率 情 况 进 行 了 仿 真 分 析 ； 运用 Ｆ ＤＴ Ｄ ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ软 件 得 到 了 金 属 膜 孔 径 、 周