船舶水下极低频电磁信号特征预报与换算方法研究

本项目针对急迫的应用需求，在已有工作基础上，重点针对海洋环境中来源于腐蚀和防腐措施的船舶极低频电磁信号的特征预报和换算方法进行研究。.主要研究内容包括：分层海洋模型下海水中的极低频交变电偶极子及电流线在空气、海水、海床媒质中所产生场的近场、远场近似解析式求解；水下极低频交变电磁场和海洋环境之间的相互影响关系研究；水下极低频交变电磁场的源特性反演方法研究；水下极低频交变电磁场的特征预报方法和深度换算方法研究。上述研究所得结果的正确性均在实验室中设计实验或通过模拟仿真方法进行验证。.本项目的研究成果直接为实现同一目标在不同海域的电磁特征预报、不同深度的电磁特性换算提供方法，将为船舶极低频电磁目标特性的进一步深入研究奠定基础，也将为船舶极低频电磁目标特性的实际应用提供理论依据。

本项目在已有工作基础上，重点针对海洋环境中来源于腐蚀和防腐措施的船舶极低频电磁信号的特征预报和换算方法进行理论和研究。.所开展的研究工作和取得的研究成果如下：. (1)开展相似性分析，研究船舶水下腐蚀相关极低频电磁信号产生的物理机制，建立船舶水下腐蚀相关极低频电磁信号模型构建方法，提出可采用由电偶极子首尾相接而成的电流线对场的主体进行模拟。并结合场对比实验，确认极低频交变电偶极子的场分布包络在一定空间、频率范围内可以用准静态电偶极子的场分布来近似，因此，实际工程应用可以准静态电偶极子的场分布规律为基础来开展。(2)采用改进的镜像法推导了分层导电媒质中准静态电偶极子在全空间产生的电场、磁场分布，获得了三层媒质空间中6个场分量共18个解析表达式，并通过证明所得结果满足电场、磁场全部的边界条件，从而证明所得场分布表达式的正确性。场分布解析表达式的获得为诸多实际应用奠定了基础。(3) 采用数值计算方法，仿真分析了分层导电媒质中准静态电偶极子的电场、磁场空间分布特征，从近场分布、远场衰减、随深度变化三个方面，获得了反映场分布特点的基本结论。同时也对海洋环境电导率分布、海洋水深、分层界面等因素对电场和磁场的影响进行了仿真分析，获得了海洋环境影响准静态电偶极子电磁场分布的一般规律。(4)开展了船舶准静态电场深度换算方法研究，首先借助数值仿真分析手段，研究换算精度受换算区域范围及边界条件的影响，其次着重针对三层海洋环境中的电场换算及两层海洋环境中由深向浅方向的换算提出新的换算方法。(5)开展了运动的准静态电偶极子的感应电磁场分布的理论推导。在得到分层导电媒质中准静态电偶极子的电磁场表达式之后，采用相对论电磁变换理论对运动的单个准静态电偶极子的感应电磁场进行了推导，并对其进行仿真对比分析，得到关于运动所带来电场、磁场的耦合关系的基本特点。同时分析了旋转的磁偶极子产生的感应电场及船舶运动时尾流产生的感应电磁场。. 同时项目组还对相关实验测量方法及信号提取算法进行了研究，并在实验室中模拟海洋环境和场源，对上述研究所得结果的正确性进行了验证。. 本项目的研究成果直接为实现同一目标在不同海域的电磁特征预报、不同深度的电磁特性换算提供方法，将为船舶极低频电磁目标特性的进一步深入研究奠定基础，也将为船舶极低频电磁目标特性的实际应用提供理论依据。