مقایسه نتایج فیلترهای دیجیتال در مدلسازی مستقیم دادههای الکترومغناطیس حوزه زمان

فیلترهای دیجیتال به صورت گسترده در مدل سازی پیشرو و وارون داده های الکترومغناطیس مورداستفاده قرار می گیرد. اهمیت استفاده از یک فیلتر دیجیتال مناسب و سریع در انجام مدل سازی های دو و سه بعدی که ممکن است محاسبات تکرارپذیر آنها به میلیون ها بار برسد، بسیار مشهود است. بر خلاف تبدیلات هنکل که به طور گسترده در مدل سازی داده های الکترومغناطیس حوزه فرکانس مورداستفاده قرار گرفته است، در مدل سازی داده های الکترومغناطیس حوزه زمان علاوه بر انتگرال هنکل، انتگرال های سینوس و کسینوسی نیز وجود دارند که این امر محاسبات بر پایه فیلترهای دیجیتال را پیچیده می کند. در این مقاله به بررسی دقت نتایج فیلترهای دیجیتال مختلف در مدل سازی پیشرو میدان الکترومغناطیسی قائم، پاسخ ولتاژ و امپدانس در حوزه زمان پرداخته شده است. براین اساس ضمن کدنویسی کامل کلیه روش های متداول در برنامه Matlab، نتایج هر یک آنها، ابتدا با نتایج روش حل تحلیلی مستقیم، سپس با نتایج حاصل از مدل های ارائه شده در مقالات و مدل های زمین لایه ای و در پایان با نتایج نرم افزار مدل سازی "CR۱MD" مورد بررسی قرار گرفت و ضمن ارزیابی هریک از روش ها به بیان نقاط قوت و ضعف آنها پرداخته و فیلتر دیجیتال مناسب برای مدل سازی داده های الکترومغناطیس حوزه زمان پیشنهاد گردید. نتایج این مطالعه نشان داد، اگرچه در اغلب موارد نتایج حاصل از روش های مختلف فیلترهای دیجیتال با یکدیگر همپوشانی خوبی دارند؛ اما تعداد ضرایب به معنای افزایش دقت محاسبات نیست. روش "Kong" در اغلب موارد نتایج ضعیفی را نشان می دهد و خروجی ضرایب ۶۱ عددی آن مناسب تر است. از طرفی روش تبدیل سریع سینوس به دلیل نتایج ضعیف در کانال های انتهایی بهتر است به عنوان پایه مدل سازی پیشرو و معکوس مورداستفاده قرار نگیرد. به سبب نتایج قابل قبول فیلترهای دیجیتال "Key" و روش تبدیل عددی سینوس می توان از این فیلترهای دیجیتال در مدل سازی الکترومغناطیس حوزه زمان استفاده کرد.

کلیدواژه ها:

الکترومغناطیس گذرا ، مدل سازی پیشرو ، تبدیلات سینوس و کسینوس ، فیلترهای دیجیتال ، تبدیل سریع فوریه