含有腔体的介质电磁反散射中新的特征值的分析与计算
批准号:
12101205
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
李媛
依托单位:
学科分类:
反问题建模与计算
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
李媛
中文摘要
在各项异性介质的电磁反散射问题中,测量的散射数据一般不能唯一决定介质参数,利用携带介质本质信息的某些特征值作为目标特征是进行介质无损探测的一个可能的方式,而采用人工参数替代物理波数作为特征值将具有允许特征值为复数和无需多频数据的优点。本项目拟结合反散射理论、电磁学理论、特殊算子理论和数值方法,研究含有腔体的介质电磁反散射中新的特征值。本质上,新的特征值问题是非均匀介质下的Maxwell方程在无界域上关于人工参数的非自伴特征值问题。我们将讨论特征值的离散性、分布区域和存在性,建立支撑某些抽样类算法计算特征值的数学理论,研究由特征值的变化识别介质参数改变的机制,考察特征值问题中的调节参数对特征值关于介质参数变化的敏感度的影响,证明特征值关于介质参数和调节参数的稳定性。本项目的宗旨是对新的特征值提供系统的理论和数值研究,最终为介质的无损探测提供合适的目标特征。
英文摘要
In inverse electromagnetic anisotropic medium scattering the parameters of the medium may not be uniquely determined by the measured scattered data. A possible approach for nondestructive testing of a medium is to use some eigenvalues carrying essential information about the medium as target signatures. Moreover, using some artificial parameter instead of the physical wave number playing the role of eigenvalues will have the advantages that the eigenvalues can be complex and that multi-frequency data are not necessary. In this project, we plan to study new eigenvalues in inverse electromagnetic medium scattering for a cavity by combining inverse scattering theory, electromagnetic theory, theory about some special operators with numerical methods. Essentially, a new eigenvalue problem is a non-selfadjoint eigenvalue problem about the artificial parameter in an unbounded domain for Maxwell’s equations in an inhomogeneous medium. We will discuss the discreteness, distribution and existence of the eigenvalues, build the mathematical theory supporting some sampling methods to compute the eigenvalues, study the mechanism for identifying the change of the medium by the shifts of eigenvalues, investigate how the tunning parameter in the eigenvalue problem effects the sensitivity of the eigenvalues to changes in the parameters of the medium and prove the stabilities of the eigenvalues about the parameters of the medium and the tunning parameter, respectively. The aim of this project is to provide systematic study on theory and computations for new eigenvalues and finally provide appropriate target signatures for nondestructive testing of the medium.
反散射中的某些特征值携带散射体的本质信息,可能能够作为目标特征应用至无损探测领域。本项目针对含有腔体的介质电磁反散射中出现的新的关于人工参数的特征值的理论分析和数值算法开展了研究,主要研究成果如下:1)针对TE极化情形,提出了反演修正的外Steklov特征值的交互间隙法(RG算法),给出了算法完整的理论分析,证明了可以利用基于RG泛函的积分方程近似解的无界性来刻画修正的外Steklov特征值,并给出了数值实验结果,从数值上展示了几何形状、物理参数和噪声水平对重构特征值的影响。2)提出了三维向量形式下一类新的带有修正算子的外Steklov特征值问题。在介质参数具备一定的光滑性假设下,证明了一个关键的向量值Sobolev空间的紧嵌入性质,进而证明了特征值的离散性。说明了特征值一定分布在下半复平面上。借助修正算子的性质和迹类算子的理论,证明了新的特征值具有无穷多存在性。3)针对三维修正的电磁外Steklov特征值问题,给出了修正的近场算子的因子分解和一个特定向量场Sobolev空间的稠密性,提出了重构这类特征值的线性抽样法理论。此外,仍然给出了重构特征值的RG算法理论。两种算法都是利用所构造的积分方程近似解的无界性来刻画抽样点是否为特征值。上述研究成果进一步丰富了反散射中的特征值及其算法理论,同时为无损探测领域中新的目标特征的选择提供了重要的参考价值。
Schroedinger方程正反散射问题的数值解法研究
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批准号:11126240
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项目类别:数学天元基金项目
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资助金额:3.0万元
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批准年份:2011
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负责人:李媛
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依托单位:
国内基金
海外基金