基于随机波模型的非理想金属表面位移电流计算方法技术

本发明专利技术涉及基于随机波模型的非理想金属表面位移电流计算方法，其包括以下步骤：(1)确定非理想金属表面形貌误差信息；(2)建立非理想金属表面形貌误差模型；(3)在非理想金属表面两端接入理想电流源；(4)计算两相邻波峰之间的等效电容值；(5)计算两相邻波峰之间的等效电阻值；(6)计算两相邻波峰之间的电压值ΔU；(7)计算整个非理想表面的位移电流值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电磁传输
，具体涉及基于随机波模型的非理想金属表面位移电流计算方法。
技术介绍
表面质量是衡量一个电子装备整体性能水平的重要技术性能指标之一，表面质量不仅直接影响电子装备的刚强度、接触摩擦面积、焊接质量等结构性能，表面形貌还会影响电子装备的传输效率、口面效率、辐射方向图的增益、主瓣宽度和副瓣电平等电性能指标。而局限于现有的金属加工制造工艺水平，电子装备表面不可能做到绝对光滑，不可避免地会存在一些表面起伏轮廓，同时电子装备复杂的工作环境、大规模自重与目前的大型结构装配调试水平也会导致其结构表面发生变形，因此电子装备结构表面是一种典型的非理想金属表面。目前金属表面电磁传输理论的研究方面，大多只考虑了传导电流的存在；针对非理想金属表面，表面形貌对电磁性能的影响关系研究，也基本上只考虑了传导电流的影响作用。关于传导电流的计算方法及其对电磁传输的影响关系研究，理论方面已经相当成熟，研究方法也很丰富，计算结果也基本趋于稳定。基于电子装备表面形貌对其电性能的影响机理相关研究成果，表面形貌的精度要求与其工作频率直接相关，工作频率越高，对表面精度的要求就越苛刻，一般在设计加工时要求表面精度的最大容许值在工作波长的1/16～1/32以下。因此，当电子装备的工作频段提高至几百几千兆赫兹、甚至达到太赫兹时，非理想金属表面的形貌轮廓起伏周期就变得与波长可以相比拟，这时不但要考虑传导电流对电磁传输的影响，位移电流的影响也变得不容忽视。电子装备的工作频率越高，介电常数越大，电阻率越高，位移电流相对传导电流在总电流里所占的比例也就越大，反之则传导电流较大。因此，对于高频电子装备而言，针对非理想金属表面，进行位移电流准确计算方法的探讨是十分必要的。目前常用的位移电流计算方法是高频电磁法，这种算法同时考虑传导电流与位移电流，既利用了介质的电阻率，又利用了介电常数性质，其在工程和环境浅层探测中发挥了巨大作用。然而，高频计算法是基于地电模型给出的，所针对的工作频率是10MHz，远远低于高频电子装备的工作频率几个数量级，因此不可能将高频电磁法直接应用于电子装备表面位移电流的计算。除此之外，高频电磁法的基本计算思路为，使用自由空间的一次场减去归一化总磁场就得到归一化后的电磁响应，这种等效的计算方法只能得到位移电流对电磁场的影响效应，并不能直接得到位移电流的具体数值，因此也不能直接应用于对现有电子装备电磁传输理论的修正。第三，高频电磁法的理论基础为统计方法，统计方法虽在很多领域得到广泛应用，但实际工况中电子装备的结构表面误差包含随机误差和系统误差，两种误差的产生机理、分布形式和对电性能的影响机理均不相同，需求针对具体轮廓进行考虑。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本专利技术公开了基于随机波模型的非理想金属表面位移电流计算方法，其能够修正现有非理想金属表面电磁传输理论，完善非理想表面形貌对电子装备电性能的影响关系，最终指导电子装备表面的加工、制造与设计，从而放松表面精度要求，改善电子装备表面质量，最终提高电子装备的整体性能水平。技术方案：基于随机波模型的非理想金属表面位移电流计算方法，包括以下步骤：(1)确定非理想金属表面形貌误差信息；(2)建立非理想金属表面形貌误差模型；(3)在非理想金属表面两端接入理想电流源；(4)计算两相邻波峰之间的等效电容值；(5)计算两相邻波峰之间的等效电阻值；(6)计算两相邻波峰之间的电压值ΔU，其计算公式为：ΔU＝U0|ΔA|， (1)其中：U0表示电压峰值；ΔA表示两波峰间的相位差，ΔA＝cos(ωt)-cos(ωt+k(n+1)d)，ωt为初始相位，k为波数；(7)计算整个非理想表面的位移电流值I位，其计算公式为其中：I位表示位移电流计算值；ΔU表示相邻两波峰间的电压差值；|Zc|表示等效阻抗值，w为角频率，C为等效电容，j表示复数中的虚部。作为本专利技术中基于随机波模型的非理想金属表面位移电流计算方法的一种优选方案：步骤(1)包括：(11)确定非理想金属表面材料的电导率、磁导率、介电常数和工作频率；(12)对该非理想金属表面进行力学分析，施加载荷，采用结构的刚度方程得到结构位移信息{δ本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于随机波模型的非理想金属表面位移电流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)确定非理想金属表面形貌误差信息；(2)建立非理想金属表面形貌误差模型；(3)在非理想金属表面两端接入理想电流源；(4)计算两相邻波峰之间的等效电容值；(5)计算两相邻波峰之间的等效电阻值；(6)计算两相邻波峰之间的电压值ΔU，其计算公式为：ΔU＝U0|ΔA|，         (1)其中：U0表示电压峰值；ΔA表示两波峰间的相位差，ΔA＝cos(ωt)‑cos(ωt+k(n+1)d)，ωt为初始相位，k为波数；(7)计算整个非理想表面的位移电流值I位，其计算公式为其中：I位表示位移电流计算值；ΔU表示相邻两波峰间的电压差值；|Zc|表示等效阻抗值，w为角频率，C为等效电容，j表示复数中的虚部。

【技术特征摘要】
1.基于随机波模型的非理想金属表面位移电流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)确定非理想金属表面形貌误差信息；(2)建立非理想金属表面形貌误差模型；(3)在非理想金属表面两端接入理想电流源；(4)计算两相邻波峰之间的等效电容值；(5)计算两相邻波峰之间的等效电阻值；(6)计算两相邻波峰之间的电压值ΔU，其计算公式为：ΔU＝U0|ΔA|， (1)其中：U0表示电压峰值；ΔA表示两波峰间的相位差，ΔA＝cos(ωt)-cos(ωt+k(n+1)d)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娜，张茜，徐志超，胡凡凡，李鹏，宋立伟，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61