136 research outputs found
Inverse scattering for an impedance cylinder buried in a dielectric cylinder
No full textAn inverse scattering problem is considered for arbitrarily shaped cylindrical objects that have inhomogeneous impedance boundaries and are buried in arbitrarily shaped cylindrical dielectrics. Given the shapes of the impedance object and the dielectric, the inverse problem consists of reconstructing the inhomogeneous boundary impedance from a measured far field pattern for an incident time-harmonic plane wave. Extending the approach suggested by Akduman and Kress [Direct and inverse scattering problems for inhomogeneous impedance cylinders of arbitrary shape. Radio Sci. 38 (2003), pp. 1055-1064] for an impedance cylinder in an homogeneous background medium, both the direct and the inverse scattering problem are solved via boundary integral equations. For the inverse problem, representing the scattered field as a potential leads to severely ill-posed linear integral equations of the first kind for the densities. For their stable numerical solution Tikhonov regularization is employed. Knowing the scattered field, the boundary impedance function can be obtained from the boundary condition either by direct evaluation or by a least squares approach. We provide a mathematical foundation of the inverse method and illustrate its feasibility by numerical examples.University of Gottingen; DAA
Reconstruction Of Cracks Located In Layered Media
No full textTez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2010ÖZET Tabakalı bir ortamdaki çatlaklara ilişkin düz ve ters saçılma problemleri, bulunan çatlakların arzu edilmeyen sonuçlar doğurması sebebiyle depremlerin erken tespiti, binaların veya büyük makina parçalarının sağlamlığı gibi potansiyel uygulamalar açısından büyük bir önem taşımaktadır. Çok çeşitli alanlarda çalışan bilim adamları ve mühendisler için çatlakların erken tespiti önemli ve zorlayıcı bir araştırma alanıdır. Çeşitli araştırmalar yapılmış olmasına rağmen bu konu, daha kararlı ve kesin sonuçlar elde edilebilmesi için yeni araştırmalara ihtiyaç duymaktadır. Bu tezin asıl amacı, yarı uzaya gömülü çatlaklara ilişkin hem düz hem de ters saçılma problemlerinin analizini yapmaktır. Bunun için örneğin toprak içindeki çatlak, mükemmel elektrik iletken bir şerit olarak modellenmiştir. Hem düz hem de ters saçılma problemlerinde, problemin geometrisinin 2 boyutlu, gelen dalganın ise düzlemsel dalga olduğu varsayılmıştır. Düz problem, çözümün iki yarı uzaya ilişkin Green fonksiyonu yardımıyla bir integral denkleme indirgenmesiyle çözülmüştür. İntegral denklem, moment metodu’nun (MoM) bir uygulaması olarak çözülmüştür. Çatlakların uç noktalarının katkıları, çatlaklara çok küçük bir kalınlık verilerek ihmal edilmiştir. Çatlağa ilişkin ters saçılma probleminin amacı, çatlağı içermeyen yarı uzayda bulunan bir çizgi üzerindeki saçılan alan ölçümleri kullanılarak çatlağın yerinin ve şeklinin bulunmasıdır. Çatlağın yüzeyi üzerinde toplam elektrik alanın yok olması gerçeğine dayanarak rekonstrüksiyona ulaşılmıştır. Kullanılan metotlar, görsel örnekler dikkate alınarak test edilmiştir.SUMMARY The scattering and inverse scattering problems related to crack located in a layered media are of importance due to their potential applications such as early detection of earthquakes, solidity of building constructions or large machine components, since the presence of cracks may cause undesirable consequences. Crack’s early detection is of great importance and is a challenging research area for scientist and engineers of various fields. Although several research activities have been carried out, the subject still needs to be investigated to obtain more stable and accurate results. The main aim of this thesis is to analyze both direct and inverse scattering problems related to cracks buried in a half-space. In this direction, the crack in soil, for example, is modelled in terms of perfect electric conductivity strips. In both direct and inverse scattering problems, it is assumed that the problem is two dimensional 2D and the incident wave is a plane wave. The direct scattering problem is solved by reducing the problem to the solution of an integral equation via the Green’s function of the two half-space medium. The integral equation is solved by an application of the method of moments (MoM). The end point contributions of the cracks are ignored by giving a small thickness to the cracks. The aim of the inverse scattering problem related to a crack is to determine its shape and location through the measurement of the scattered field on a certain line in the half-space not containing the crack. By using the fact that the total electric field vanishes on the crack surface, the reconstruction is achieved. The methods are tested by considering some illustrative examples.Yüksek LisansM.Sc
Novel Analytical Continuation Based Shape Reconstruction Methods For Perfect Electric Conducting Targets
No full textTez (Doktora) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2009Thesis (PhD) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2009Bu çalışmanın amacı yanına erişilemeyen, elektriksel açıdan mükemmel iletken cisimlerin şekillerinin elektromagnetik dalgalar kullanılarak belirlenebilmesi için yeni ve etkin yöntemlerin geliştirilmesidir. Bu çerçevede, problemin kötü-kurulmuş ve doğrusal olmayan kısımlarını ayrı ayrı ele alan iki farklı yöntem sunulmuştur. Her iki yöntemin de ilk adımında, gürültülü uzak alan verisinden bilinmeyen cismin yakınındaki saçılan alan belirlenmeye çalışılır. Bu amaçla her iki yöntem için de tek katman potansiyel yaklaşımından faydalanılmış ve uzak alan verisi dairesel bir bölge üzerine bir tek katman potansiyel yoğunluğu anlamında devam ettirilmiştir. İlk yöntemde, bu dairesel bölgenin bilinmeyen cismi minimum yarıçapla kapsadığı varsayılmaktadır. Minimum dairenin içerisinde alan, bilinmeyen cismin yüzeyine kadar, daha önce bulunan potansiyel yoğunluğu aracılığıyla hesaplanmış saçılan alanın Taylor serisi açılımı kullanılarak analitik olarak devam ettirilir. İkinci yöntem içinse, dairesel bölge cismin içerisine yerleştirilmiş ve bilinmeyen cismi, bilinmeyen yüzeyin dışındaki bölgede cisimle aynı alan dağılımını yaratacak homojen olmayan bir yüzey empedansına sahip bir empedans silindiri olarak modellemek için kullanılmıştır. Her iki yöntemin de son aşamasında, bilinmeyen cismin üzerinde toplam alanın sıfıra gitmesi biçimindeki sınır koşulu kullanılarak şekil bulma problemi Gauss-Newton algoritmasıyla yinelemeli olarak çözülen doğrusal olmayan bir eşitliğin köklerinin bulunmasına indirgenir.The aim of this study is to develop new and efficient methods to reconstruct the shape of inaccessible, perfect electric conducting targets through the use of electromagnetic waves. Within this framework, two different shape reconstruction methods, which handle the ill-posedness and the nonlinearity of the underlying inverse problem separately, are presented. At the initial step, both methods deal with the reconstruction of the scattered field in the vicinity of the unknown target from the noise corrupted far field pattern. To this aim, the single layer potential approach is utilized for both methods and the far field pattern is backpropagated to a circular domain in terms of a single layer potential density. In the first method, the circular domain is assumed to cover the unknown target with minimum radius. Inside the minimum circle, the Taylor series expansion of the scattered field calculated from the potential density is exploited to analytically continue the field to the unknown boundary. For the second method, the circular domain is located inside the target and it is used to model the unknown target as an impedance cylinder having inhomogeneous surface impedance which generates the same field distribution with the target outside of the unknown boundary. At the final step of both methods, by exploiting the boundary condition that the total electric field on the unknown boundary vanishes, the shape reconstruction problem is reduced to finding the roots of a non-linear equation which is solved iteratively via Gauss-Newton Method.DoktoraPh
Imaging Of Perfectly Conducting Objects Buried In A Dielectric Cylinder
No full textTez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2008Bu tez çalısmasında, homojen bir dielektrik silindir içine gömülü mükemmel iletken bir cismin seklinin belirlenmesine iliskin yeni, basit ve hızlı bir yöntem tanıtılmıstır. Sınırsız homojen uzayda bulunan dielektrik silindir, tek frekanslı düzlem dalgayla aydınlatılmaltadır. Sunulan metod tek yönden ve çok yönden aydınlatma sonucu elde edilen veriler için geçerlidir. Iki durum da ayrı ayrı ele alınmış ve karşılaştırılmıştır. Saçılan alan silindiri çevreleyen dairesel bir domende yapılır ve tek tabakalı potansiyel gösterilimi yardımıyla slindir yüzeyine kadar analitik devam ettirilir. Silindirin içinde ise, yarıçapı bilinmeyen cisiminkinden biraz büyük olacak sekilde bir minimum çember seçilir ve silindirin yüzeyi ile bu minimum daire arasında saçılan alanın Bessel fonksiyonları serisi gösteriliminden yararlanılır. Minimun daire ile mükemmel iletken cisim yüzeyi arasında kalan bölgede ise Taylor açılımından yararlanılarak saçılan alan ifade edilir. Mükemmel iletken cisim yüzeyindeki sınır kosulu yardımıyla elde edilen dogrusal olmayan denklem, bilindik Newton methodu ile dogrusallastırılıp çözülür. Son olarak minumun kareler yöntemiyle hata azaltılır ve aranan yüzey elde edilir. Sunulan yöntem çalısılan dalga boyu mertebelerindeki cisimlerde iyi sonuçlar vemektedir.Within this thesis is to provide a new, simple and fast method to reconstruct the unknown shape of a perfectly conducting object buried in a dielectric circular cylinder. The cylinderis located in an infinite homogeneous space and illuminated by a plane wave of fixed frequency. The method is valid for objects illuminated from a single direction and several directions. The measurements are performed on a circular domain all around the cylinder. In the method presented here, the measured data is analytically continued to the surface of the cylinder by using the single layer potential representation of the scattered field. For the scattered field inside the cylinder, a circle which is assumed to be the minimum circle covering the unknown object that separates the region into two parts is initially determined. In the outer part between the minimum circle and the boundary of the cylinder the scattered field is expressed as a series through the Bessel functions while it is represented in terms of Taylor series in the region between the unknown object and the minimum circle. The use of the boundary conditions reduces the problem to the solution of a nonlinear equation which can be treated by linearizing in the Newton sense. Since the problem is ill-posed, a regularization in the least square sense is also applied. The proposed method is able to provide satisfactory results when the size of the scatterer is comparable to the wavelength.Yüksek LisansM.Sc
Modelling Of Periodic Perfectly Conducting Rough Surfaces In Terms Of Higher Order Impedances
No full textTez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2008Bu çalışmada, mükemmel iletken periyodik engebeli yüzeylerin, yüksek mertebeden periyodik empedans sınır koşuluna sahip düzlemsel bir yüzey ile eşdeğer olarak modellenmesini sağlayan bir metod sunulmaktadır. Önerilen metod, periyodik engebeli yüzeyin yüksek mertebeden periyodik empedans koşuluna sahip düzlemsel bir yüzey ile gösterilimine dayanmaktadır. Sadelik amacıyla, analiz tek boyutlu yüzeyler için gerçekleştirilmektedir. Yüksek mertebeden periyodik empedans sınır koşulunda bulunan homojen olmayan yüzey empedansları ile mükemmel iletken periyodik yüzeyin değişimi arasındaki açık ilişki, toplam elektrik alanın Taylor serisi açılımı ile elde edilirler. Yüzey empedansları ile periyodik yüzeyin değişimi arasındaki direkt ilişki, empedansların da periyodik olmasını sağlamaktadır. Yüzey empedansları aydınlatma açısından bağımsızdırlar ve mükemmel iletken periodik engebeli yüzeyler için evrensel bir eşdeğer sınır koşulu oluşturmaktadırlar. Dolayısıyla, mükemmel iletken engebeli yüzeyleri yukarıda anlatıldığı gibi homojen olmayan empedans sınır koşuluna sahip bir düzlemsel yüzey ile modelleyerek, söz konusu saçılma problemi için daha basit bir formülasyon elde etmek mümkündür. Öte yandan, göz önünde bulundurulmalıdır ki; burada önerile metod ile, orjinal yüzeyden saçılan alanı sadece yüzeyin maksimum noktasına teğet olan farazi bir düzlemin üzerinde kalan bölgede hesaplamak mümkündür. Elde edilen, yüksek mertebeden sınır koşuluna sahip düzlemsel yüzeyle ilişkili eşdeğer saçılma problemi; problemi, lineer bir denklem sisteminin çözümüne indirgeyen Floquet teoremi ile çözülmüştür. Önerilen metodun sayısal sonuçları, Sonlu Farklar Zaman Domeni(FDTD) Metodu ile elde edilen referans sonuçlar ile karşılaştırılmaktadırlar. Sayısal simülasyonlar göstermektedir ki, önerilen metod ile tatmin edici sonuçlar alınmaktadır ve metod hesaplama süresi açısından etkindir. Uygulamalardan görüldüğü üzere, referans yöntem ve önerilen yöntemin sonuçları arasındaki ortalama kare hata (MSE), %1 in altında kalmaktadır.In this study, a method is presented for the equivalent representation of a perfectly conducting (PEC) periodic rough surface in terms of planar boundary with higher order periodic impedance boundary condition (HPIBC). In the proposed approach, the periodic rough surface is replaced by a flat one having higher order periodic impedance boundary condition (HPIBC). For the sake of simplicity the analysis is carried out for one-dimensional (1-D) surfaces. The explicit relations between the inhomogeneous surface impedances appearing in HPIBC and the surface variation of the periodic PEC surface are derived through the Taylor expansion of the total field. This direct relation between the surface impedances and the variation of the periodic surface also causes the impedances to be periodic. The surface impedances are independent of the incidence angle, and yield to an universal equivalent boundary condition for perfectly conducting periodic rough surfaces. Therefore, by representing the perfectly conducting(PEC) rough surface in terms of a plane one characterized by the above mentioned inhomogeneous impedance boundary condition, one can achieve a simpler formulation of the corresponding scattering problem. On the other hand, it has to be remarked that the method allows to computing the field scattered by the original surface only in the region exterior to the fictitious plane. The resulting scattering problem related to a planar surface with HPIBC is solved by using the Floquet mode expansion, which reduces the problem to the solution of a linear system of equations. The results of the proposed method are compared with those of Finite Difference Time Domain (FDTD) Method for a number of different surfaces. Numerical simulations show that the method yields accurate results and it is computationally effective. From the numerical implementations it is observed that the MSE error between two methods is always less than 1%.Yüksek LisansM.Sc
Microwave Breast Models Through T1-weighted 3-d Mri Data
No full textTez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2013Son yıllarda, meme kanserinin erken teşhisi konusunda mikrodalga görüntüleme alanında yapılan çalışmalar popülerlik kazanmıştır. Bu bağlamda, insan memesinin elektromanyetik sayısal modelleri bu konuda çalışan araştırmacılara, hızlı deneysel analizler yaparak yeni teknolojilerin fizibilitesinin artırılması ve böylece daha iyi görüntüleme tekniklerinin ve aygıtlarının geliştirilmesi konularında yardımcı olmaktadır. Literatürde özel olarak sayısal mikrodalga meme modellerini konu alan bu ilk çalışmada arzu edilen türde bir model üretilebilmesi için 3 ana adım içeren bir yöntem öne sürülmüştür. Bu yöntemin alt adımları kısaca: MRI verisindeki gürültünün homomorfik filtreleme ile giderilmesi, dokuların Gauss Karışım Modeli (GMM) ile segmentasyonu ve elektromanyetik özelliklerin parçalı-doğrusal eşleme fonksiyonları ile eşlenmesi olarak tarif edilebilir. Bu çalışmada, mikrodalga meme görüntülemesi çalışmalarında kullanılmak üzere değişik şekil, ebat ve radyografik yoğunluklarda 3-boyutlu sayısal mikrodalga meme modelleri üretilmesi için etkin ve kendi kendine işleyebilen bir yöntem sunulmuştur. Memenin heterojen yapısının mekânsal bilgisi, memelerinde bir anomaliye rastlanmayan değişik hastaların yüz üstü pozisyonda alınmış T1-ağırlıklı 3-boyutlu MRI verileri kullanılarak elde edilmiştir. Dokulara ait her bir sınıf ile elektromanyetik özellikler arasında tekdüze parçalı kübik Hermitte interpolasyon yöntemi kullanılarak doğrusal olmayan bir ilişki kurulmuştur. İlgili meme dokularının elektromanyetik özellikleri Debye and Cole-Cole dağılım modelleri üzerinden tercih edilen çalışma frekansına göre belirlenmiş, böylece MRI verisindeki her bir voksel değeri uygun bağıl geçirgenlik ve iletkenlik değerleri ile eşlenmiştir. Bağıl geçirgenlik ve iletkenlik dağılımlarına dönüştürülen MRI kesitleri, doğrusal interpolasyon ile 3-boyutlu ve gerçekçi bir yapıya dönüştürülmüştür.Recent years, early detection of breast cancer in the field of electromagnetic imaging has gained high popularity. In this context, computational electromagnetic models of the human breast are used to help researchers develope better techniques and instruments for imaging, increasing the feasibility of new technologies, and doing fast experimental analysis. In this study, an effective and automated methodology for realistic numerical 3-D breast phantom development of different shapes, size and radiographic density in order to be used for different electromagnetic simulation models in microwave breast imaging research is presented. The spatial information of heterogeneity of the breast structure is collected from T1-weighted MRI slices of different patients’ in prone position with normal breast tissue (not malignant or abnormal). Each voxel in MRI data was mapped to the appropriate dielectric properties using several steps. First, bias field appears on each slice in MRI data was estimated and eliminated. After filtering of all slices, voxels belong to adipose and glandular tissues were classified into four categories. Then those tissue categories were related to electromagnetic properties of relative permittivity and conductivity by monotone piecewise polynomial cubic Hermite interpolation. Electromagnetic properties of the breast tissue are expanded to desired frequency using Debye dispersion models. Each voxel intensity value is nonlinearly mapped to the appropriate electromagnetic properties of the corresponding breast tissue. Later, the resultant slices of permittivity and conductivity are linearly interpolated to form a proper 3-D breast structure.Yüksek LisansM.Sc
Study And Design Of Circularly Polarized Antennas
No full textTez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2012Son yıllarda kablosuz haberleşme uygulamalarında gerçekleşen artış nedeniyle, söz konusu sistemlerin performanslarının iyileştirilmesine yönelik araştırmalar önemli bir çalışma alanı oluşturmaktadır. Bu sistemlerin en önemli parçalarından birisini oluşturan antenler konusunda yoğun çalışmalar sürdürülmektedir. Bir çok anten türü arasından dairesel polarize (DP) antenler, polarizasyon uyumsuzluğu ve çok yollu sönümlenme etkilerini azaltmak gibi vazgeçilmez özellikleri nedeniyle en çok tercih edilen antenlerdir. Geniş banttan ve düşük profilden faydalanmak için, yama antenler ve anten toprağı yapıları üzerinde farklı teknikler uygulanarak farklı şekil ve tasarımlarda geniş bantlı dairesel polarize yarık antenler geliştirilmiştir. Yama, mikroşerit ve mikroşerit yarık antenler, entegre devre sistemlerine uyumlulukları nedeniyle, dairesel polarize yapılarda sıklıkla kullanılmaktadır. Son zamanlarda, dairesel polarize çalışma bantları oluşturmak amacıyla farklı yöntemler geliştirilmektedir. Bu yöntemlerin bazıları, yarığın iki zıt köşesine iki adet ters L topraklanmış şerit yerleştirilmesi, yarığa spiral yarıklar yerleştirilmesi, kısa devre edilmiş kare ve annular halka yarıklarının kullanılması, kıvrımlı yarıklar ve kıvrık hat kullanılmasıdır. Ancak, literatürde bulunan antenlerin büyük kısmı 80mm × 80mm, 60mm × 60mm gibi büyük boyutlara, dar empedans uyumuna veya küçük eksensel oran bant genişliğine sahiptirler. Bu tez, dairesel polarize antenlerin hem besleme hem de yarık yapıları için yeni teknikler önermektedir. Bu tez çalışmasında sunulan antenler iki farklı kategoride tasarlanmıştır. İlk kategori daha önce sunulan antenlerin band uyumluluğu ve eksenel optimizasiyonu üzerine yapılmıştır. İkinci kategori tamamen yeni tasarımlardan oluşmuştur. Kapsamlı simülasyon ve yapılan ölçümler sayesinde, tüm tasarlanmış antenler optimize edilmiştir. Tüm tasarlanmış antenler Ansoft Yüksek Frekans Yapı Simülatörüyle (HFSS) simule edilmiş ve İstanbul Teknik Üniversitesi anekoik yansımasız odasında ölçülmüştür.Due to the increasing usage of wireless communication applications, the performance improvement studies of such systems has found a growing investigation area in recent years. Antennas as one of the most important parts of these systems have gained a great attention. Among the various types of antennas, circularly polarized (CP) antennas are the most desired ones, owing to their inevitable merits like reducing polarization mismatch and multipath fading. To benefit from broadband and low profiles, various shapes and designs of broadband circularly polarized slot antennas have been developed by applying different techniques on patch and ground structures. Patch, microstrip and slot antennas due to their compatibility with integrated circuit systems are widely being used in circularly polarized structures. Recently different methods are presented for creating circularly polarized operation band. Embedding two inverted-L grounded strips around two opposite corners of the slot, embedding spiral slots in the slot, utilizing a shorted square-ring slot, annular-ring slots, the corrugated slot and meander line are of the most popular and recently presented techniques. But most of the presented antennas in the current literature have either large sizes as 80mm × 80mm, 60mm × 60mm or narrow impedance matching as well as small axial ratio bandwidths. This thesis presents new techniques both in slot structures and feeding structures of circularly polarized antennas. Using these new techniques important results regarding the impedance matching and axial ratio bandwidth of the designed antennas are achieved. Antennas presented in this thesis work are designed in two different catagories. The first catagory are the antennas based on optimizing the size and axial ratio and impedance matching bandwidths of the previously reported antennas. The second catagory are the novel designs and new techniques that are obtained during the studies done for this work. Through extensive simulation and measurements done, the designed antennas are all optimized and presented. All the designed antennas are simulated using Ansoft High Frequency Structure Simulator (HFSS) and measured in the anechoic chamber of Istanbul Technical University.Yüksek LisansM.Sc
Electromagnetic Imaging Of Dielectric Rough Interfaces
No full textTez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2008Bu çalışmada, engebeli dielektrik arayüzlerin elektromanyetik görüntülenmesi üzerinde çalışılmıştır. Konu iki bölümde ele alınmıştır: İlk olarak mükemmel iletken düzlem üzerindeki dielektrik yüzeyin elde edilmesi problemi incelenmiştir, ikinci olarak ise üzerinde dielektrik katmanlar bulunan dielektrik yüzeyin elde edilmesi problemi aynı metot ile incelenmiştir. Tek boyutta değişimlerin olduğu yüzeylerin sabit frekanslı düzlemsel dalgalar tarafından aydınlatıldığı durum göz önüne alınmıştır. Hesaplanacak yüzeyin üzerinde kalan bölgede ve yüzeye paralel bir çizgi üzerindeki saçılan alan ölçümleri problemin çözümünde kullanılacaktır. Saçılan alan Fourier Dönüşümü ve Taylor Açılımı ile ifade edilir; problemin çözümü sınır koşulları kullanılarak elde edilen lineer olmayan denklem sisteminin çözümüne indirgenir. Denklem sisteminin çözümünde ise Newton Metodu yinelemeli bir şekilde uygulanırken regularizasyon uygulanmasını gerektirir. Bu çalışmada Tikhonov Regularizasyonu uygulanmıştır. Ayrıca, daha doğru sonuçlar elde edilmesi için kimi durumlarda En Küçük Kareler Yöntemi kullanılmıştır. Benzetim sonuçları, problemde kullanılan parametrelerin etkisine bağlı olarak incelenmiştir. Sonuç olarak iki problem için de dalgaboyu/200 genlikli hasarların bile tespit edilebildiği gösterilmiştir ve kullanılan metodun; ters saçılım problemlerinde önemli bir konu olan ve çok geniş kapsamlı pratik uygulamalara sahip tahribatsız muayene için etkili olduğu gösterilmiştir.In this study, electromagnetic imaging of dielectric rough interfaces is presented with simulation results. The subject is presented in two cases: First, dielectric rough surface located over a perfectly conducting plane is reconstructed and second, dielectric surface beyond a layered media is reconstructed using the same method. Considering surfaces having variation only in one space dimension, plane electromagnetic wave with a fixed frequency is used for excitation. Scattered field measurements on a paralel line above the surface to be reconstructed are used and a special representation of the scattered field in terms of Fourier Transform and Taylor expansion is used in boundary conditions which leads to the solution of a system of nonlinear equations where Newton Method is applied iteratively with some kind of regularization. In this study, Tikhonov regularization is applied. In addition, in some cases, least square regularization is applied in order to get more accurate results. The simulation results are discussed with the effects of parameters used in the problems. Finally it can be shown that, satisfactory results are obtained in reconstructing the defects on the surfaces with the amplitude of wavelength/200 in both problems and the method can be effectively used in non-destructive testing of materials which is an important subject in the inverse scattering theory with its wide range of practical applications.Yüksek LisansM.Sc
Periodic Buried Object Approach For Solving Scattering Problems Related To Periodic Rough Surfaces
No full textTez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2008Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2008Bu tez çalışmasında, elektromanyetik dalgaların periyodik engebeli dielektrik yüzeylerden saçılmasına yönelik yeni bir yöntem ele alınmıştır. Ele alınan yöntem, Periyodik Gömülü Cisim Yaklaşımı, sonsuz uzunluktaki engebeli yüzeylerden saçılma problemini cözen Gömülü Cisim Yaklaşımı’nın periyodik yüzeylere uygulanmasıyla elde edilmiştir. Gömülü Cisim Yaklaşımı, engebeli yüzeylerden saçılma problemini düzlemsel arayüz ile ayrılan iki boyutlu uzayda yer alan silinidirik cisimlerden saçılma şeklinde varsayarak modeller. Bu sayede, periyodik Green’s fonkisiyonun yardımıyla problem ikinci tür bir Fredholm integral eşitliği probleminin çözümüne indirgenir. İki boyutlu uzayın periyodik Green’s fonksiyonu efektik yöntemler kullanılarak sayısal hesaplamları yapılan Floquet mod açılımıyla hesaplanır. Tezde alınan Periyodik Gömülü Cisim Yaklaşımı,aynı zamanda sonsuz uzunukta olup bölgesel engebeye sahip yüzeylerden saçılma problemlerinin çözümünde de kullanılabilir. Sayısal simülasyonlar, yeni olan bu yöntemin rasgele dağılıma sahip yüzeyler için efektif ve doğru sonuçlar verdiğini göstermektedir.In this study, a new approach for the scattering of electromagnetic waves from periodic dielectric rough surfaces is addressed. The method is an extension of the buried object approach (BOA), which is developed for rough surfaces of infinite extend, to the present problem. The BOA allows modeling the original problem as the scattering of electromagnetic waves from cylindrical objects located in a two half spaces medium with planar interface. Then, the problem is reduced to the solution of a Fredholm integral equation of second kind through the periodic Green s function of two half space medium. The periodic Green s function of two-half spaces medium is calculated via Floquet mode expansion, whose numerical evaluation can be accelerated by using effective methods. The method can also be used to solve the scattering problems of rough surfaces of infinite extend and having a localized roughness. Numerical simulations show that the method yields effective and accurate results for surfaces of arbitrary variation.Yüksek LisansM.Sc
Finding The Location And Shape Of Buried Obstacles Using Acoustic Or Electromagnetic Waves
No full textTez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2007Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2007Bu çalışmada, homojen bir yarı-uzaya gömülü mükemmel iletken bir cismin konumunun ve şeklinin belirlenmesi problemi ele alınmıştır. Gerçeğe daha yakın olan ancak çok daha yoğun hesaplama gerektiren üç boyutlu duruma giriş niteliğinde olmak üzere, iki boyutlu daha basit durum üzerinde durulmuştur. Önce katmanlı ortam için Green fonksiyonu elde edilmiş, ardından saçılan alan, birleşik tek ve çift tabaka potansiyeller olarak, Green fonksiyonu ve potansiyel yoğunluğu cinsinden ifade edilmiştir. Bu saçılan alan ifadesinin sınır değerleri için, Dirichlet sınır koşulu ve sıçrama bağıntıları kullanılarak bir integral denklem elde edilmiş, bu denklem Nyström yöntemi aracılığıyla çözülmüştür. Daha sonra, cismin konumunu ve şeklini elde edebilmek için, Green fonksiyonunun karşılıklılık ilişkisini kullanan bir nokta-kaynak yöntemi tanıtılmıştır. En sonunda, yöntemin gerçekleştirilmesinin kimi etkin biçimleri gösterilmiş ve iki boyutlu durum için yapılan sayısal çalışmaların sonuçlarından örnekler verilmiştir.In this study, we consider the problem of reconstructing the location and shape of a bounded perfectly conducting obstacle which is buried in a homogeneous half space. We restrict our attention to the simplest case of two dimensions, which serves as a first step to the more involved and computationally much more expensive three-dimensional realistic situation. First we represent the Green’s function for the layered medium. Then, scattered field is represented as a combined single- and double-layer potential in terms of the Green’s function and a potential density. An integral equation is obtained for the boundary values of this scattered field expression by using Dirichlet boundary condition and jump relations. The integral equation is solved for the potential density by using Nyström method. Then, a point-source method which uses the reciprocity relation of the Green’s function for the reconstruction of the location and shape of the obstacle is established. Finally, we describe some efficient implementation of the method and show numerical examples in two dimensions.Yüksek LisansM.Sc
- …
