Measurement of the near electromagnetic field and restoration of inhomogeneity parameters in a dielectric body

封面

如何引用文章

全文:

详细

Background. The inverse problems of electromagnetic sensing, aimed at determining the internal parameters of the object from external measurements of the electromagnetic field, are incorrectly posed and computationally complex. Non-linearity and instability of solutions require the use of special regularization methods. The development of effective non-iterative methods for solving such problems, especially for three-dimensional objects, remains an urgent task for various fields such as medical imaging, geophysics and non-destructive testing. The purpose of the work is to develop and analyze a non-iterative method for solving the inverse electromagnetic scattering problem for determining the dielectric constant of a limited three-dimensional object based on near-field measurements. Materials and methods. The work is based on solving the direct problem of diffraction of a monochromatic electromagnetic wave on a limited volume diffuser using a singular integro- differential equation of an electric field. A two-step non-iterative method is proposed to solve the inverse problem. It is based on the measurement of the near field scattered by an object, and can be applied for solutions from finite-dimensional spaces of piecewise constant functions. Results. A method for solving the inverse problem of electromagnetic scattering is implemented. The results of solving the direct and inverse problems are presented. A comparison of transmission coefficients for several experiments is obtained. Conclusions. The developed non-iterative method for solving the inverse problem of electromagnetic scattering provides determination of the dielectric constant of a limited threedimensional object based on near-field measurements. The method demonstrates its effectiveness and can be applied in various fields requiring non-invasive determination of object parameters.

作者简介

Andrey Lapich

Penza State University

编辑信件的主要联系方式.
Email: lapich.a@yandex.ru

Postgraduate student

(40 Krasnaya street, Penza, Russia)

Yuriy Smirnov

Penza State University

Email: smirnovyug@mail.ru

Doctor of physical and mathematical sciences, professor, head of the sub-department of mathematics and supercomputer modeling

(40 Krasnaya street, Penza, Russia)

参考

  1. Smirnov Yu.G. The task of diffraction of the electromagnetic wave on the system of arbitrarily located bodies and screens. Fizika volnovykh protsessov i radiotekhnicheskie sistemy = Physics of wave processes and radio engineering systems. 2017;20(3- 1):36‒42. (In Russ.)
  2. Medvedik M.Yu., Smirnov Yu.G., Tsupak A.A. The solution of a vector three - dimensional reverse problem of diffraction on a voluminous heterogeneous body with a two-step method // Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Povolzhskiy region. Fizikomatematicheskie nauki = University proceedings. Volga region. Physical and mathematical sciences. 2020;56(4):5–23. (In Russ.)
  3. Medvedik M.Yu., Smirnov Yu.G., Tsupak A.A. Two-step method for solving inverse problem of diffraction by an inhomogenous body. Springer Proceedings in Mathematics and Statistics. 38th. Nonlinear and Inverse Problems in Electromagnetics ‒ PIERS 2017. 2018;243:83‒92.
  4. Medvedik M.Yu., Smirnov Yu.G., Tsupak A.A. Non-iterative two-step method for solving scalar inverse 3d diffraction problem. Inverse Problems in Science and Engineering. 2020;28(10):1474‒1492.
  5. Medvedik M.Yu., Smirnov Yu.G., Tsupak A.A. Inverse vector problem of diffraction by inhomogeneous body with a piecewise smooth permittivity. Journal of Inverse and III-Posed Problems. 2023;32(3):453–465.
  6. Lapich A.O., Medvedik M.Yu. The algorithm for finding heterogeneity in the opposite non-linear tasks of diffraction. Uchenye zapiski Kazanskogo universiteta. Seriya: Fiziko-matematicheskie nauki = Proceedings of Kazan University. Series: Physical and mathematical sciences. 2024;166(3):395‒406. (In Russ.)
  7. Lapich A.O., Medvedik M.Yu. Microwave tomography method to solve the reverse problem on the bodies of a cylindrical shape. Izvestiya vysshikh uchebnykh za-vedeniy. Povolzhskiy region. Fiziko-matematicheskie nauki = University proceedings. Volga region. Physical and mathematical sciences. 2024;(1):107‒117. (In Russ.)
  8. Lapich A.O., Medvedik M.Yu. The method of restoring the parameters of heterogeneity of the body according to the results of measurements of the electromagnetic field. Modeli, sistemy, seti v ekonomike, tekhnike, prirode i obshchestve = Models, systems, networks in economics, equipment, nature and society. 2023;(4):142–153. (In Russ.)
  9. Lapich A.O., Medvedik M.Yu. The method of generalized and united calculated nets to restore the parameters of heterogeneousness of the body according to the results of measurements of the electromagnetic field. Matematicheskoe Modelirovanie = Mathematical modeling. 2024;36(4):24–36. (In Russ.)
  10. Smirnov Yu., Smolkin E., Snegur M. Solution of the Vector Three-Dimensional Inverse Problem on an Inhomogeneous Dielectric Hemisphere Using a Two-Step Method. Computation. 2024;12:213.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML


Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».