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频散介质中探地雷达有限元法正演模拟
  • ISSN号:1672-7207
  • 期刊名称:《中南大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:P631[天文地球—地质矿产勘探;天文地球—地质学]
  • 作者机构:[1]中南大学有色金属成矿预测教育部重点实验室,湖南长沙410083, [2]中南大学地球科学与信息物理学院,湖南长沙410083
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(41374118);中南大学研究生自主探索创新基金资助项目(2013bjjxj011,2013zzts053)
中文摘要:

为了更准确地认识探地雷达(GPR)波在频散介质中的传播规律,从Maxwell方程组出发,在频散介质相对介电常数与频率满足Debye关系的条件下,经傅里叶变换,导出时间域GPR波电场和磁场的波动方程。对GPR波的电场波动方程采用伽辽金有限元法,推导频散介质中探地雷达二维有限元方程,采用透射吸收边界有效减弱截断边界的超强反射波,使得截断边界处的反射波充分吸收。利用依上述方法原理编制的程序分别对均匀模型和两圆状模型进行正演计算,验证该算法的正确性和可行性。研究结果表明:均匀频散介质中GPR子波的衰减比在非频散介质中的衰减要快得多,且GPR子波的宽度随着接收器与发射源距离的增加而变大;频散介质中异常体的反射波宽度比非频散介质中的反射波宽度大。

英文摘要:

In order to more accurately understand the propagation law of GPR (ground penetrating radar) wave in dispersive medium, the Fourier transform was adopted under the condition that relative dielectric constant in dispersive medium and frequency satisfied the Debye condition, and the wave equation of electromagnetic field was obtained in time domain based on the Maxwell equations. The wave equation of GPR electric field was taken as an example, and the 2-D finite element equation of GPR in dispersive medium was gotten by means of Galerkin finite element method. By combining transmitting absorbing boundary, the strong reflected wave on truncation boundary was effectively weakened and the reflected wave on truncation boundary was absorbed adequately. On the basis of the theory mentioned above, the program of its feasibility and effectiveness was tested by homogeneous and two-rounded models. The results show that compared with the modeling results of non-dispersive medium, the GPR wave in dispersive medium attenuates faster than that in non-dispersive medium, and the width of GPR wave in dispersive medium gets larger with the increase of the distance.Width of the reflected wave with the abnormal body in dispersive medium is larger than that of the reflected wave in non-dispersive medium.

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期刊信息
  • 《中南大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:中南大学
  • 主编:黄伯云
  • 地址:湖南长沙中南大学校本部
  • 邮编:410083
  • 邮箱:zngdxb@csu.edu.cn
  • 电话:0731-88879765
  • 国际标准刊号:ISSN:1672-7207
  • 国内统一刊号:ISSN:43-1426/N
  • 邮发代号:42-19
  • 获奖情况:
  • 首届全国优秀科技期刊评比一等奖,第二届全国优秀科技期刊评比一等奖,首届中国有色金属工业优秀科技期刊评比一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,英国科学文摘数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:20874