[發(fā)明專利]一種多層吸波涂層的設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110261353.7
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN112883583B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜建堂;呂良星;甄良;邵文柱
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N3/126
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 孫莉莉

1.一種多層吸波涂層的設(shè)計方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

步驟一、編碼及解碼

涂層基因長度設(shè)置為25-100位，依設(shè)計需求確定基因各段攜帶的信息；

步驟二、遺傳種群的構(gòu)建及初始化

在原始數(shù)據(jù)庫中選擇樣本個體作為初始種群，選定種群大小；

步驟三、適應(yīng)度函數(shù)選取和計算，所述適應(yīng)度函數(shù)包括兩類：

(1)要求目標(biāo)波段(f₁,f₂)上反射損失大于10dB的帶寬盡可能寬，其表達(dá)式如下:

Fitness＝W_10dB(Γ_tot(f₁,f₂)≥10)

其中，W_10dB表示反射損失大于10dB的吸收帶寬；Γ_tot表示多層復(fù)合涂層入射表面總反射系數(shù)；f₁、f₂分別為目標(biāo)波段的上、下截止頻率；基于全局尋優(yōu)對涂層參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化使Fitness的值逐漸增加、并最終取得最大值；

(2)要求吸收峰在目標(biāo)波段(f₁,f₂)內(nèi)、且反射損失峰值盡可能高，其表達(dá)式如下:

Fitness＝RF_max(Γ_tot(f₁,f₂))

其中，RF_max表示反射吸收峰值；Γ_tot表示多層復(fù)合涂層入射表面總反射系數(shù)；f₁、f₂分別為目標(biāo)波段的上、下截止頻率；基于全局尋優(yōu)對涂層參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化使Fitness的值逐漸增加、并最終取得最大值；

步驟四、選擇/交叉/變異操作

所述選擇操作采用輪盤式選擇法，所述交叉操作采用點(diǎn)式交叉，所述變異操作按照變異概率p隨機(jī)選擇變異點(diǎn)，在變異點(diǎn)處將其位取反；

步驟五、確定收斂準(zhǔn)則

采用最大優(yōu)化代數(shù)和最優(yōu)解的代數(shù)不變兩種收斂判據(jù)，即最優(yōu)解持續(xù)若干代不再發(fā)生變化，則認(rèn)為優(yōu)化已收斂；否則，直到最大優(yōu)化代數(shù)，優(yōu)化停止；優(yōu)化結(jié)果必須滿足設(shè)置的坯材殘余應(yīng)力/性能控制準(zhǔn)則，否則，重新構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)選；

所述反射損失具體為：電磁波在傳輸過程中每遇到一個界面時都要發(fā)生折射和反射而分成折射波與反射波，并在涂層內(nèi)形成折反射波的疊加，電磁波在多層介質(zhì)表面的總反射系數(shù)根據(jù)傳輸線理論進(jìn)行計算；

電磁波在第i層與第i-1層界面上的反射系數(shù)能夠由式(1)至(3)進(jìn)行描述：

其中，ε_i與μ_i分別為第i層介質(zhì)的介電常數(shù)與磁導(dǎo)率，f為電磁波頻率，c為真空下光速，d_i為第i層厚度，k_i與η_i則分別為該層介質(zhì)的傳播系數(shù)與波阻抗；電磁波在第N層界面上的總反射系數(shù)如式(4)所示：

其中，η₀表示空氣特征阻抗；Γ_N表示第N層界面上的反射系數(shù)；Γ_tot表示多層復(fù)合涂層入射表面總反射系數(shù)；

所述基因各段攜帶的信息具體為：

位次為1-N₁的基因信息為材料的種類，位次為N₁+1—N₁+4的基因信息分別為材料電磁性能參數(shù)的四個分量：介電常數(shù)實(shí)部、介電常數(shù)虛部、磁導(dǎo)率實(shí)部、磁導(dǎo)率虛部；位次為N₁+5—N₂的基因信息為亞層的厚度；位次為N₂+1—N₃的基因信息為亞層序列；位次為N₃+1—L的基因信息為暫時留空，機(jī)動代用。