[發明專利]艦船靜電場的基于點電源的深度換算方法

在審

• 申請號: 201810222854.2
• 申請日: 2018-03-19
• 公開（公告）號: CN108519524A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 史建偉
• 申請（專利權）人: 江蘇伏波海洋探測科技有限公司
• 主分類號: G01R29/12
• 分類號: G01R29/12
• 代理公司: 常熟市常新專利商標事務所(普通合伙) 32113
• 代理人: 王曉霞

一種艦船靜電場的基于點電源的深度換算方法，屬于艦船電場測量技術領域。包括如下步驟：確定擬合艦船靜電場的點電源個數和位置；測量船體下方某深度平面上的兩條及以上測線的電場數據；對測量點建立電場計算模型，建立電場方程；求解電場方程，得到點電源的效電荷，并算出點電源的偶極矩；利用得到的偶極矩算出空間中任意點的電場強度。優點：測量點較少，只需測量兩條及以上測線上的電場，不需要一個平面上的測量值，計算簡單，適用于淺海環境和無限深海域；可反演出源強度，獲得源強度后可計算任意位置的電場；換算精度高。

技術領域

本發明屬于艦船電場測量技術領域，具體涉及一種艦船靜電場的基于點電源的深度換算方法。

背景技術

艦船靜電場是一種重要的艦船目標的暴露源、水中兵器的攻擊源。為了防止被安裝有電場引信的水雷打擊，各國通常將電場的抑制技術運用在船舶設計和制造中。而評價靜電場抑制效果是否有效時，通常以某個深度的電位或電場峰-峰值作為評價指標。實際上，受測量條件的限制，某個平面上靜電場信號的最大峰-峰值是很難準確獲得的，并且電場隱身時的平面上電場的最大峰-峰值與未采用隱身時的電場最大峰-峰值并不在同一條測線上，因此，就需要利用一定的測量數據進行深度換算。艦船電場深度換算的內涵是通過對某深度平面上一定區域內的艦船電場測量數據的分析，加以適當的計算來獲得另一個深度平面上的艦船電場數據?，F有的艦船靜電場的深度換算主要有大平面換算法和迭代換算法。

在大平面換算法中，基于大平面測量數據的深度換算方法的根據是：海水中的靜電場是艦船表面附近的腐蝕和防腐電流產生的，在艦船下方的海水空間中不存在自由電荷，因此在這個區域中靜電場滿足拉普拉斯方程。當目標平面位于換算平面下方時，可以選取換算平面與無限遠處所包圍的空間作為換算空間，并以換算面電場數據及無窮遠邊界作為邊界條件，通過求解靜電場滿足的拉普拉斯方程來求得換算空間中任意平面上的靜電場。

在迭代換算法中，假設測量面為S₀，換算面為S₁，根據微分學原理，分別位于S₀、S₁兩個平面上的具有相同x、y坐標的任意兩個點的電場向量存在如下關系：

其中，z₀、z₁分別表示S₀、S₁所在位置的垂向坐標，根據(1)式，只要求得電場各分量在垂直方向上的偏導數，則換算問題可以解決。但是，由于用于換算的數據是某個平面上的靜電場數據，因而無法直接求得垂向偏導數?？紤]靜電場防塵的微分形式，則有：

由此可以得到

即

由式(4)可知，電場各分量的垂向偏導數可以通過電場在水平方向上的偏導數得到，由此可以通過式(1)，將換算平面電場換算到目標平面的電場。事實上，兩個平面之間的電場在垂直方向上并不是均勻變化的，電場在垂直方向上的偏導數是隨著深度發生變化的，因而需將電場各分量的垂向導數進行離散化處理。

假設在平面S₀和S₁之間等距離地插入若干個平面，在垂直方向上將Δz平均分為若干等分，其中的間距為小的微量dz。平面S₀的深度設為z₀，令S₀作為第1個迭代平面，其深度設為z_i1，從平面S₀開始第k個迭代平面的深度為z_ik，S₁為第N個迭代平面，其深度為z_iN，第k個迭代平面與其上方相鄰平面上具有相同水平坐標的兩點之間電場的關系為