[发明专利]海上舰艇电气设备的低频侧面波电磁泄漏的快速检测方法

说明书

一种海上舰艇电气设备的低频侧面波电磁泄漏的快速检测方法，首先将舰艇上给电气设备供电的所产生的低频电流回路等效为垂直磁偶极子模型，该模型的分层有耗介质中存在一个低频磁偶极子，通过谱域法得到模型中各区域中电磁场的积分表达式；然后将分层有耗介质中的电磁场分解为直射波、镜像波和侧向波，提取出侧面波的主导部分从而得到有耗介质中电磁场的表达式；根据侧面波的分布进一步得到舰艇电气设备的电磁泄漏情况。本发明能够快速高效准确地给出电磁波的值，并且所得到的表达式可以容易地看出侧面波的物理含义，从而为下一步减弱表面波给出参考依据；同时该方法对于参数限制更少，还可以利用在其他问题背景中(比如高频低损耗分层介质场景)，从而比之前提到的方法具有更好的普适性。

技术领域

本发明涉及的是一种电磁波领域的技术，具体涉及一种海上舰艇电气设备的低频侧面波电磁泄漏的快速检测方法。

背景技术

舰艇给船上电气设备供电时，会产生低频的电流回路(可等效为垂直磁偶极子)，从而会激发沿海面传播的电磁波，即侧面波。这会导致舰艇的暴露从而影响安全性。要尽量减小侧面波的幅度，首先要正确地得到侧面波在海水和空气中的分布。这需要对其积分表达式所涉及到的索末菲积分进行准确有效地计算和估计。目前，计算该种分层介质的索末菲积分的方法主要分为四类：直接数值积分，离散复镜像法，渐进展开法和半解析法。这四种方法都有它们自己的短板，直接数值积分对于计算远区场效率较低，需要一些较为复杂的数值处理技术；离散复镜像法要求源点和场点在同一区域，处理过程也较为繁琐；渐进展开法对于各个参数有较为严格的要求，同时缺乏直观的物理意义；半解析法涉及到一些较为复杂的近似处理，同时也对参数有限制要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种海上舰艇电气设备的低频侧面波电磁泄漏的快速检测方法，吸取了渐进展开法和半解析法的优点，通过从索末菲积分中提取出具有显式表达式的主导项，并舍去余项积分部分，从而得到侧面波的近似表达式。利用该种方法能够快速高效准确地给出电磁波的值，并且所得到的表达式可以容易地看出侧面波的物理含义，从而为下一步减弱表面波给出参考依据；同时该方法对于参数限制更少，还可以利用在其他问题背景中(比如高频低损耗分层介质场景)，从而比之前提到的方法具有更好的普适性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种海上舰艇电气设备的低频侧面波电磁泄漏的快速检测方法，首先将舰艇上给电气设备供电的所产生的低频电流回路等效为垂直磁偶极子模型，该模型的分层有耗介质中存在一个低频磁偶极子，通过谱域法得到模型中各区域中电磁场的积分表达式；然后将分层有耗介质中的电磁场分解为直射波、镜像波和侧向波，提取出侧面波的主导部分从而得到有耗介质中电磁场的表达式；根据侧面波的分布进一步得到舰艇电气设备的电磁泄漏情况。

所述的谱域法是指：将各个区域中电磁场各个分量的频域表达式代入电磁场切向分量在分界处的连续性条件，得到反射系数R和透射系数T后代入电磁场分量的频谱表达式，得到各个区域中电磁场的积分表达式，具体包括：

i)有耗介质中电磁场分量的频域表达式，计算时采用柱坐标系，具体为

其中：ρ为径向分量，φ为方位角分量，z为纵

向分量，i为虚数单位，E_1φ代表区域1中电场强度方位角分量，H_1z，H_1ρ分别代表区域1中磁场强度纵向分量和径向分量，μ₁代表区域1的磁导率，工作频率为f，角频率为ω＝2πf，磁偶极子安放位置距分界面的距离d，与原点之间的距离r＝(ρ²+z²)^1/2，k_1ρ为区域1中波矢径向分量，k_1z为区域1中波矢纵向分量，R为反射系数，M为磁偶极矩，代表第一类零阶汉克尔函数，代表第一类零阶汉克尔函数对括号里面的变量求导。