探地雷達的時域仿真方法研究.pdf

1、隨著電磁波應用在現(xiàn)代科技中的飛速發(fā)展，電磁探測地下目標成為電磁波應用的一個重要領域。由于地球表層與人類生活密切相關，電磁波在地下媒質中的傳播問題比自由空間更復雜，因而探地雷達（GPR）以其高分辨率和高效率等優(yōu)勢成為近些年來一種比較流行的工程和地球物理探測方法。雖然國外研究比較早，技術先進，但國內各科研單位近年來在探地雷達研究領域也取得了很大的進步。利用數(shù)值模型來模擬復雜的地下結構和媒質特性是探地雷達理論研究的主要內容之一。由于地下結構和

2、媒質特性較為復雜，對數(shù)值模擬的穩(wěn)定性與精確度的要求較高，所以有許多新的課題急需研究解決。正因如此，論文在以下幾個方面展開研究：
　　 首先，介紹了探地雷達的原理以及研究意義，并對近些年探地雷達的發(fā)展現(xiàn)狀和研究方法做了簡單介紹。
　　 其次，通過系統(tǒng)地介紹傳統(tǒng)FDTD方法和高階FDTD方法的基本理論，對兩種方法做細致地比較；為高階FDTD方法的引入提供了很好理論依據(jù)和技術支持。結合GPR脈沖傳播的特點，引入復坐標延伸變量和

3、遞歸卷積技術的完全匹配層吸收邊界條件，對算法中的總場邊界條件進行了改進，討論并編程實現(xiàn)了卷積吸收邊界條件(CPML)。
　　 最后，利用高階FDTD方法和卷積吸收邊界條件來模擬了基于表面反射探地雷達和鉆孔井測探地雷達的實例。計算結果表明：本文所采用的方法能精確和穩(wěn)定的觀察到分層介質中的不同電特性參數(shù)對電磁波傳播的影響。
　　 總言之，本文所采用的一系列改進的數(shù)值方法，不但可以更加精確地觀察到電磁波在地下分層介質中傳播的雷