一种蜂窝结构吸波板缩比模拟材料构造方法技术

本发明专利技术公开了一种蜂窝结构吸波板缩比模拟材料构造方法，其包含如下步骤：步骤1，对蜂窝结构吸波板建模，仿真计算蜂窝结构吸波板在电磁波不同角度入射时的反射率；步骤2，在缩比测试频率处，通过计算模拟材料不同厚度及电磁吸收剂不同体积分数时的反射率，并与蜂窝结构吸波板在原型测试频率处的反射率进行比较，找到最接近蜂窝结构吸波板在原型测试频率处的反射率的缩比模拟材料的反射率，从而获得蜂窝结构吸波板缩比模拟材料配方参数及厚度；步骤3，构造蜂窝结构吸波板缩比模拟材料。本发明专利技术通过反射系数进行蜂窝结构吸波板缩比模拟材料设计，突破了电磁缩比理论中的材料电磁参数和几何参数的限制，实现了蜂窝结构吸波板缩比模拟材料的构造。

Honeycomb structure, wave absorbing plate, shrinkage ratio, analogue material, construction method

The invention discloses a honeycomb structured absorbing plate scale material simulation method, which comprises the following steps: Step 1, the absorbing plate model of honeycomb structure, honeycomb structure simulation reflectivity of absorbing electromagnetic waves in different incident angles; step 2, the shrinkage ratio test frequency, the reflectivity simulation of materials with different thickness and different volume fraction of the electromagnetic absorber, and the honeycomb structure reflectivity of absorbing plate in the prototype test frequency were compared, to find the most close to the honeycomb structure reflectivity of absorbing plate in the prototype test at the frequency scaled reflectance simulation of materials, so as to obtain the honeycomb structured absorbing plate scale simulation material parameters and thickness; step 3, structure of honeycomb structure material suction than analog compactwave plate. The invention of honeycomb structured absorbing plate scale simulation of materials design through the reflection coefficient, the ratio of breakthrough in the theory of electromagnetic parameters and geometric parameters of the limit shrinkage electromagnetic, realizes the honeycomb structured absorbing plate scale tectonic simulation materials.

【技术实现步骤摘要】
一种蜂窝结构吸波板缩比模拟材料构造方法
本专利技术属于目标电磁散射特性测试
，涉及一种蜂窝结构吸波板缩比模拟材料构造方法。
技术介绍
蜂窝结构吸波板由于重量轻且又有相当高的强度和刚度，能够形成既能承载又能吸波的双重功能，因此被广泛应用于航空、航天等领域。为了测量带有蜂窝结构吸波板的目标电磁散射特性，常用的方法有全尺寸测量法和电磁缩比测量法，由于电磁缩比测量由于可控性好、测试成本低、测试精度高等优点，已成为目标电磁散射特性研究的重要手段。在电磁缩比测量中，要求缩比模型与原型全尺寸目标电磁参数相同，且电尺寸(目标尺寸与测量波长之比)比例保持不变。但由于蜂窝结构吸波板材料的色散特性，特别是蜂窝结构吸波板复杂的几何结构，导致蜂窝结构吸波板缩比模拟材料的构造困难，已成为了目标缩比测量研究的瓶颈。中国专利技术专利“一种磁性吸波贴片缩比模拟复合材料配制方法”(公开号：CN105304248A)针对磁性吸波贴片通过反射率的优化设计获取缩比模拟复合材料的配方，实现磁性吸波贴片模拟复合材料构造；中国专利技术专利“基于电磁参数优化设计的缩比复合材料配制方法”(公开号：CN105224762A)根据宽角反射特性一致进行电磁参数优化设计，实现了隐身材料缩比模拟材料构造；中国专利技术专利“一种宽频缩比模拟复合材料配制方法”(申请号：201510831461.8)针对磁性吸波贴片通过多层材料反射率的优化设计获取宽频范围内缩比模拟复合材料的配方，实现磁性吸波贴片宽频缩比模拟复合材料构造。这些专利技术通过反射率优化设计有效地解决了复杂电磁参数的吸波材料缩比设计构造的难题，但没涉及复杂结构参数的吸波材料缩比设计构造问题。2010第4期《制导与引信》期刊中公开文献“粗糙海面的电磁散射缩比模拟测量的若干基本问题”定量分析了不满足几何相似性和物理相似性要求而引入的误差；2014第4期《制导与引信》期刊中公开文献“高海情海面电磁缩比模拟方法及试验验证”介绍了根据几何相似性和物理相似性在实验室内成功模拟构造满足缩比测量条件的高海情PM谱粗糙海面。这些文献未对工程上难以实现几何相似性和物理相似性的目标缩比构造提出有效的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决几何相似性和物理相似性的目标的缩比材料的构造困难的难题，提供一种缩比材料的构造方法，通过反射系数进行蜂窝结构吸波板缩比模拟材料设计，突破了电磁缩比理论中的材料电磁参数和几何参数的限制。为达到上述目的，本专利技术提供了一种蜂窝结构吸波板缩比模拟材料构造方法，其包含如下步骤：步骤1，对蜂窝结构吸波板建模，仿真计算蜂窝结构吸波板在电磁波不同角度入射时的反射率；步骤2，蜂窝结构吸波板缩比模拟材料反射率优化比较：在缩比测试频率处，通过计算模拟材料不同厚度及电磁吸收剂不同体积分数时的反射率，并与蜂窝结构吸波板在原型测试频率处的反射率进行比较，找到最接近蜂窝结构吸波板在原型测试频率处的反射率的缩比模拟材料的反射率，从而获得蜂窝结构吸波板缩比模拟材料配方参数及厚度；步骤3，构造蜂窝结构吸波板缩比模拟材料。优选地，步骤1中的建模包含：先对蜂窝结构吸波板的周期单元建模，并在周期单元底部构建与周期单元面积相同的金属平板。其中，构建金属平板的目的是为了获取蜂窝结构吸波板的反射率，因为材料的反射率定义时材料底面含有金属反射板。优选地，步骤1中，所述的蜂窝结构吸波板在电磁波不同角度入射时的反射率是通过利用商用软件FEKO进行仿真计算而获得。优选地，步骤1中，利用FEKO进行仿真计算的方法为通过对周期单元设置周期边界并进行传输/反射系数计算，从而得到蜂窝结构吸波板在电磁波不同角度入射时的反射率。优选地，所述的步骤2还包含：步骤2.1，根据步骤1仿真计算所得到的蜂窝结构吸波板在电磁波不同角度入射时的反射率制作蜂窝结构吸波板原型在测试频率处的反射率曲线；步骤2.2，测试得到一组电磁吸收剂不同含量时混合物的等效电磁参数测试数据，并利用等效媒质理论公式对测试的数据进行拟合计算，得出各等效电磁参数的拟合参数；步骤2.3，在缩比测试频率处，通过反射率计算公式、步骤2.2计算获得的拟合参数计算模拟材料不同厚度、电磁波不同入射角度及电磁吸收剂不同体积分数时的反射率，制作反射率曲线，比较找出与步骤2.1得到的蜂窝结构吸波板在原型测试频率处的反射率曲线最为接近的反射率曲线，从而获得蜂窝结构吸波板缩比模拟材料配方参数及厚度。优选地，步骤2.2中，等效媒质理论公式为：其中，υ＝ap2+bp+c式中，φeff表示混合物的等效介电常数或磁导率，φi为粘结基底材质的电磁参数，φm为最高浓度混合物的等效电磁参数，p表示计算低浓度混合物的等效电磁参数时向最高浓度混合物中所需要添加的粘结基底的体积分数，a、b和c为拟合参数；最后，利用拟合的参数a、b和c计算电磁吸收剂低于最高浓度的任意体积分数的等效电磁参数。优选地，步骤2.3中，当TE波斜入射时，所述的反射率计算公式为：Zin为平板材料表面输入阻抗；εr为缩比模拟材料的复介电常数；μr为缩比模拟材料的复磁导率；fs为缩比测试频率；hs为缩比模拟材料的厚度；RL为材料的反射率；C代表电磁波在自由空间的速度。优选地，步骤2.3中，当TM波斜入射时，所述的反射率计算公式为：Zin为平板材料表面输入阻抗；εr为缩比模拟材料的复介电常数；μr为缩比模拟材料的复磁导率；fs为缩比测试频率；hs为缩比模拟材料的厚度；RL为材料的反射率；C代表电磁波在自由空间的速度。所述的缩比模拟材料包含电磁吸收剂及粘结剂；其中，电磁吸收剂选用球形羰基铁，粘结剂选用聚碳酸酯聚氨酯。优选地，步骤3，构造蜂窝结构吸波板缩比模拟材料的方法是指将所述的缩比模拟材料通过喷涂与压延组合成型工艺进行制作，其主要过程包括电磁吸收剂预处理、电磁吸收剂与聚碳酸酯聚氨酯、喷涂成型、压延成型和后处理等步骤。电磁缩比理论要求材料的电磁参数在缩比频段与原型测试频段相同，同时材料的几何参数满足缩比关系。但由于材料的色散特性及蜂窝结构吸波板复杂的几何结构，因此在工程上难以构造出完全满足缩比关系的模拟材料。本专利技术基于根据目标电磁散射高频近似计算方法，当目标表面反射系数相同时得到的散射场相同的理论，通过反射系数进行蜂窝结构吸波板缩比模拟材料设计，从而突破了电磁缩比理论中的材料电磁参数和几何参数的限制。附图说明图1为蜂窝结构吸波板结构示意图。图2为蜂窝结构吸波板反射率仿真计算曲线图。图3为蜂窝结构吸波板及其缩比模拟材料反射率对比图。具体实施方式以下结合附图通过具体实施例对本专利技术作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本专利技术，并不是对本专利技术保护范围的限制。本专利技术提出的蜂窝结构吸波板缩比模拟材料构造方法，其过程主要包括蜂窝结构吸波板反射率建模仿真、蜂窝结构吸波板缩比模拟材料反射率优化及蜂窝结构吸波板缩比模拟材料构造三个步骤，具体过程如下：步骤一：蜂窝结构吸波板反射率建模仿真典型蜂窝结构吸波板由正六边形炭质空心结构周期阵列而成，如图1所示。其中炭质骨架的厚度为在水平方向上的周期长度为a。值得注意的是，周期单元竖直边界的炭质骨架厚度为t/2。根据上述的蜂窝结构吸波板周期阵列特点，可以利用商用软件FEKO进行建模仿真计算。先进行蜂窝结构吸波板周期单元建模，并在周期单元底部构建与周期单元面积相同的金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蜂窝结构吸波板缩比模拟材料构造方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：步骤1，对蜂窝结构吸波板建模，仿真计算蜂窝结构吸波板在电磁波不同角度入射时的反射率；步骤2，蜂窝结构吸波板缩比模拟材料反射率优化比较：在缩比测试频率处，通过计算模拟材料不同厚度及电磁吸收剂不同体积分数时的反射率，并与蜂窝结构吸波板在原型测试频率处的反射率进行比较，找到最接近蜂窝结构吸波板在原型测试频率处的反射率的缩比模拟材料的反射率，从而获得蜂窝结构吸波板缩比模拟材料配方参数及厚度；步骤3，构造蜂窝结构吸波板缩比模拟材料。

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝结构吸波板缩比模拟材料构造方法，其特征在于，该方法包含如下步骤：步骤1，对蜂窝结构吸波板建模，仿真计算蜂窝结构吸波板在电磁波不同角度入射时的反射率；步骤2，蜂窝结构吸波板缩比模拟材料反射率优化比较：在缩比测试频率处，通过计算模拟材料不同厚度及电磁吸收剂不同体积分数时的反射率，并与蜂窝结构吸波板在原型测试频率处的反射率进行比较，找到最接近蜂窝结构吸波板在原型测试频率处的反射率的缩比模拟材料的反射率，从而获得蜂窝结构吸波板缩比模拟材料配方参数及厚度；步骤3，构造蜂窝结构吸波板缩比模拟材料。2.如权利要求1所述的蜂窝结构吸波板缩比模拟材料构造方法，其特征在于，步骤1中的建模包含：先对蜂窝结构吸波板的周期单元建模，并在周期单元底部构建与周期单元面积相同的金属平板。3.如权利要求1所述的蜂窝结构吸波板缩比模拟材料构造方法，其特征在于，步骤1中，所述的蜂窝结构吸波板在电磁波不同角度入射时的反射率是通过利用商用软件FEKO进行仿真计算而获得。4.如权利要求3所述的蜂窝结构吸波板缩比模拟材料构造方法，其特征在于，步骤1中，利用FEKO进行仿真计算的方法为通过对周期单元设置周期边界并进行传输/反射系数计算，从而得到蜂窝结构吸波板在电磁波不同角度入射时的反射率。5.如权利要求1所述的蜂窝结构吸波板缩比模拟材料构造方法，其特征在于，所述的步骤2还包含：步骤2.1，根据步骤1仿真计算所得到的蜂窝结构吸波板在电磁波不同角度入射时的反射率制作蜂窝结构吸波板原型在测试频率处的反射率曲线；步骤2.2，测试得到一组电磁吸收剂不同含量时混合物的等效电磁参数测试数据，并利用等效媒质理论公式对测试的数据进行拟合计算，得出各等效电磁参数的拟合参数；步骤2.3，在缩比测试频率处，通过反射率计算公式、步骤2.2计算获得的拟合参数计算模拟材料不同厚度、电磁波不同入射角度及电磁吸收剂不同体积分数时的反射率，制作反射率曲线，比较找出与步骤2.1得到的蜂窝结构吸波板在原型测试频率处的反射率曲线最为接近的反射率曲线，从而获得蜂窝结构吸波板缩比模拟材料配方参数及厚度。6.如权利要求5所述的蜂窝结构吸波板缩比模拟材料构造方法，其特征在于，步骤2.2中，等效媒质理论公式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：袁黎明，许勇刚，樊康，王晓冰，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31