ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2017, № 2 · БИОМЕДИЦИНСКАЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

Ближнепольное импульсное СВЧ профилирование подповерхностных диэлектрических неоднородностей

К.П. Гайкович1, Е.С. Максимович2, М.И. Сумин3

1 Институт физики микроструктур Российской академии наук Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Россия
2 Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси, Беларусь
3 Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Россия
Полный текст (PDF) УДК 621.371+537.87 EDN YHVIMR

Аннотация

В работе предложен метод восстановления подповерхностного профиля диэлектрической проницаемости среды по данным ближнепольного импульсного СВЧ зондирования. Диагностика основана на решении нелинейной некорректной обратной задачи ближнепольного рассеяния методом двойственной регуляризации применительно к данным измерений приемо-передающей системой, созданной на основе импульсного генератора, передающего сигнал в форме моносинуса, осциллоскопа GZ20E и широкополосных диполей, расположенных в бистатической конфигурации. В работе демонстрируются результаты численного моделирования алгоритма решения обратной задачи и приводятся результаты экспериментов по зондированию неоднородностей диэлектрической проницаемости, связанных с вариациями глубинного профиля плотности, создаваемых в песчаной среде. Исследуемый подход направлен на создание нового метода неинвазивной диагностики субволнового разрешения для возможных приложений в медико-биологической диагностике и дефектоскопии.

  • обратная задача
  • рассеяния
  • tomography
  • holography
  • inhomogeneous media
  • ближнепольное СВЧ зондирование
  • профиль диэлектрической проницаемости
Abstract (in English)

First investigation results are given for a new method of pulse diagnostics of 3D distributions of complex permittivity of subsurface dielectric inhomogeneities. This diagnostics is based on the solution of the near-field inverse scattering problem by data of 2D scanning with the transceiver system. In this paper, a solving algorithm is proposed for this inverse scattering problem, and results of tomography and holography of test subsurface targets in the near field zone of the probing signal are demonstrated.

Для цитирования

Гайкович К.П., Максимович Е.С., Сумин М.И. Ближнепольное импульсное СВЧ профилирование подповерхностных диэлектрических неоднородностей // Журнал радиоэлектроники. – 2017. – № 2.

Литература

  1. Гайкович К.П., Максимович Е.С. Ближнепольная импульсная СВЧ диагностика подповерхностных диэлектрических неоднородностей // Журнал радиоэлектроники: электронный журнал. 2016, №2. URL http://jre.cplire.ru/jre/feb16/4/text.pdf
  2. Gaikovich K.P., Gaikovich P.K. Inverse problem of near-field scattering in multilayer media // Inverse Problems, vol.26, no. 12, pp. 125013, 2010.
  3. Gaikovich K.P., Gaikovich P.K., Maksimovitch Ye.S. and Badeev V.A. Pseudopulse near-field subsurface tomography // Phys. Rev. Lett., vol. 108, no. 16, pp. 163902, 2012.
  4. Gaikovich K.P., Gaikovich P.K., Maksimovitch Ye.S., Badeev V.A. Subsurface near-field microwave holography // IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, vol. 9, issue 1, pp. 74-82, 2016.
  5. Gaikovich K.P., Gaikovich P.K., Maksimovitch Ye.S, Smirnov A.I., Sumin M.I. Dual regularization in non-linear inverse scattering problems // Inverse Problems in Science and Engineering, vol. 24, no. 7, pp. 1215-1239, 2016.
  6. Hallikainen M.T., Ulaby F.T., Dobson M.C., El-Rayes M.A., Wu L. Microwave dielectric behavior of wet soil. Part 1: Elecrtical models and experimental observations // IEEE Trans. Geoscience and Remote Sensing, vol. 23, no. 1, pp. 25-34, 1985.
  7. Gaikovich K.P. Inverse Problems in Physical Diagnostics. New York: Nova Science Publishers Inc., 2004.
  8. Sumin M.I. Parametric Dual Regularization in a Nonlinear Mathematical Programming // Advances in Mathematics Research, Vol. 11, Chapter 5, New-York, Nova Science Publishers Inc., pp. 103-134, 2010.