非均匀电场下椭圆开孔的等效电偶极矩提取方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种非均匀电场下椭圆开孔的等效电偶极矩提取方法及系统，涉及电磁屏蔽领域，包括：确定第一情况下的第一电位公式；确定第二情况下的第二电位公式；将第一电位公式和第二电位公式代入互易定理，得到非均匀场下某一点的电位大小；求解第二情况下的第二电位在椭圆区域上的分布；基于非均匀场下某一点电位大小和第二电位在椭圆区域上的分布确定偶极矩解析公式；基于偶极矩解析公式确定椭圆开孔位置及开孔大小。本发明专利技术中的上述方法能够快速的求得带孔屏蔽体内部的电位和电场强度的分布情况，从而可以在一定程度上预估椭圆开孔屏蔽体内部部件所需要承受的电场强度，进而根据需要确定对开孔的大小、位置等因素的要求。位置等因素的要求。位置等因素的要求。

【技术实现步骤摘要】
非均匀电场下椭圆开孔的等效电偶极矩提取方法及系统


[0001]本专利技术涉及电磁屏蔽
，特别涉及一种非均匀电场下椭圆开孔的等效电偶极矩提取方法及系统。

技术介绍

[0002]在信息化、电子化不断发展的今天，越来越多的设备趋于微型化，紧凑化，在为人们的生活提供便利的同时，设备产生的空间电磁骚扰问题也越来越严重。目前金属腔体是进行电磁屏蔽的主要手段之一，但为达到通风、散热和通信等目的，往往需要在金属腔体上进行开孔。这就会为屏蔽体内外电磁场的耦合提供途径，减弱屏蔽效能。
[0003]对于小孔屏蔽效能的研究始于Bethe提出的偶极子理论。当小孔远远小于入射波长且不考虑小孔厚度时，即小孔为电小尺寸时，其电磁泄漏可用Bethe提出的等效偶极矩描述。但该理论仅适用于外电磁场在开孔上的短路场为均匀分布的情况，如图4所示，其中α
e
为电极化系数。因此针对非均匀场下椭圆开孔的电偶极矩还未有精确解析解。目前对于此类问题往往采用时域有限元的仿真软件，例如利用comsol仿真软件进行求解；但comsol软件需要从模型搭建、边界条件设置、网格剖分、仿真计算等多个过程的设置，相应的仿真时间也会很长。因此本专利技术提出了一种非均匀场下椭圆开孔的电偶极矩近似提取方法，通过该方法可快速的求得带孔屏蔽体内部的电位和电场强度的分布情况，从而可以在一定程度上预估椭圆开孔屏蔽体内部部件所需要承受的电场强度，进而根据需要确定对开孔的大小、位置等因素的要求；此外，对于椭圆开孔屏蔽体内部电场分布的研究，可以确定到距离开孔不同位置处的电场强度的变化规矩，从而对屏蔽体内各电子元器件的位置安排起到指导作用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种非均匀电场下椭圆开孔的等效电偶极矩提取方法及系统，可快速的求得带孔屏蔽体内部的电位和电场强度的分布情况，从而可以在一定程度上预估椭圆开孔屏蔽体内部部件所需要承受的电场强度，进而根据需要确定对开孔的大小、位置等因素的要求。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种非均匀电场下椭圆开孔的等效电偶极矩提取方法，包括：
[0007]确定第一情况下的第一电位公式；所述第一情况为：在空间z＝0的平面上，椭圆以外区域的电位为零，椭圆以内区域上有面电荷分布；
[0008]确定第二情况下的第二电位公式；所述第二情况为：在空间z＝0的平面上，椭圆以外区域的电位为零，椭圆以内区域为开孔区域，在上半空间的点P处存在点电荷；
[0009]将所述第一情况下的第一电位公式和所述第二情况下的第二电位公式代入互易定理，得到非均匀场下某一点的电位大小；
[0010]求解第二情况下的第二电位在椭圆区域上的分布；
[0011]基于所述非均匀场下某一点的电位大小和所述第二电位在椭圆区域上的分布确定偶极矩解析公式；
[0012]基于所述偶极矩解析公式确定椭圆开孔位置及开孔大小。
[0013]可选的，所述第一电位的表达式如下：
[0014][0015][0016][0017]其中，σ表示电荷密度，a是椭圆的长轴，b为椭圆的短轴；为对应区域的电位大小，x、y、z表示的坐标轴方向；δ(z)表示在z轴方向上无穷小一段区域，
▽
表示哈密顿算子。
[0018]可选的，所述第二电位的表达式如下：
[0019][0020][0021]其中，为对应区域内的电位大小，δ(x
‑
x
p
)δ(y
‑
y
p
)δ(z
‑
z
p
)表示的是点P(x
p
,y
p
,z
p
)附近无穷小的一段体积，a是椭圆的长轴，b为椭圆的短轴；x、y、z表示的坐标轴方向。
[0022]可选的，所述偶极矩解析公式如下：
[0023][0024]其中，p表示偶极矩，a是椭圆的长轴，b为椭圆的短轴，ε0表示，e表示偏心率，E(e)表示第二类完全椭圆积分，(x
s,
y
s
)为点电荷q在z＝0平面上的坐标位置。
[0025]第二方面，基于本专利技术中的上述方法，本专利技术另外提供一种非均匀电场下椭圆开孔的等效电偶极矩提取系统，所述系统包括：
[0026]第一电位公式确定模块，用于确定第一情况下的第一电位公式；所述第一情况为：在空间z＝0的平面上，椭圆以外区域的电位为零，椭圆以内区域上有面电荷分布；
[0027]第二电位公式确定模块，用于确定第二情况下的第二电位公式；所述第二情况为：在空间z＝0的平面上，椭圆以外区域的电位为零，椭圆以内区域为开孔区域，在上半空间的点P处存在点电荷；
[0028]非均匀场下某一点的电位大小确定模块，用于将所述第一情况下的第一电位公式和所述第二情况下的第二电位公式代入互易定理，得到非均匀场下某一点的电位大小；
[0029]第二电位在椭圆区域上的分布求解模块，用于求解第二情况下的第二电位在椭圆区域上的分布；
[0030]偶极矩解析公式确定模块，用于基于所述非均匀场下某一点的电位大小和所述第二电位在椭圆区域上的分布确定偶极矩解析公式；
[0031]开孔位置及开孔大小确定模块，用于基于所述偶极矩解析公式确定椭圆开孔位置及开孔大小。
[0032]可选的，所述第一电位的表达式如下：
[0033][0034][0035][0036]其中，σ表示电荷密度，a是椭圆的长轴，b为椭圆的短轴；为对应区域的电位大小，x、y、z表示的坐标轴方向；δ(z)表示在z轴方向上无穷小一段区域，
▽
表示哈密顿算子。
[0037]可选的，所述第二电位的表达式如下：
[0038][0039][0040]其中，为对应区域内的电位大小，δ(x
‑
x
p
)δ(y
‑
y
p
)δ(z
‑
z
p
)表示的是点P(x
p
,y
p
,z
p
)附近无穷小的一段体积，a是椭圆的长轴，b为椭圆的短轴；x、y、z表示的坐标轴方向。
[0041]可选的，所述偶极矩解析公式如下：
[0042][0043]其中，p表示偶极矩，a是椭圆的长轴，b为椭圆的短轴，ε0表示，e表示偏心率，E(e)表示第二类完全椭圆积分，(x
s
,y
s)
为点电荷q在z＝0平面上的坐标位置。
[0044]第三方面，本专利技术提供一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述的非均匀电场下椭圆开孔的等效电偶极矩提取方法。
[0045]第四方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非均匀电场下椭圆开孔的等效电偶极矩提取方法，其特征在于，包括：确定第一情况下的第一电位公式；所述第一情况为：在空间z＝0的平面上，椭圆以外区域的电位为零，椭圆以内区域上有面电荷分布；确定第二情况下的第二电位公式；所述第二情况为：在空间z＝0的平面上，椭圆以外区域的电位为零，椭圆以内区域为开孔区域，在上半空间的点P处存在点电荷；将所述第一情况下的第一电位公式和所述第二情况下的第二电位公式代入互易定理，得到非均匀场下某一点的电位大小；求解第二情况下的第二电位在椭圆区域上的分布；基于所述非均匀场下某一点的电位大小和所述第二电位在椭圆区域上的分布确定偶极矩解析公式；基于所述偶极矩解析公式确定椭圆开孔位置及开孔大小。2.根据权利要求1所述的非均匀电场下椭圆开孔的等效电偶极矩提取方法，其特征在于，所述第一电位的表达式如下：于，所述第一电位的表达式如下：于，所述第一电位的表达式如下：其中，σ表示电荷密度，a是椭圆的长轴，b为椭圆的短轴；为对应区域的电位大小，x、y、z表示的坐标轴方向；δ(z)表示在z轴方向上无穷小一段区域，表示哈密顿算子。3.根据权利要求1所述的非均匀电场下椭圆开孔的等效电偶极矩提取方法，其特征在于，所述第二电位的表达式如下：于，所述第二电位的表达式如下：其中，为对应区域内的电位大小，δ(x
‑
x
p
)δ(y
‑
y
p
)δ(z
‑
z
p
)表示的是点P(x
p
,y
p
,z
p
)附近无穷小的一段体积，a是椭圆的长轴，b为椭圆的短轴；x、y、z表示的坐标轴方向。4.根据权利要求1所述的非均匀电场下椭圆开孔的等效电偶极矩提取方法，其特征在于，所述偶极矩解析公式如下：其中，p表示偶极矩，a是椭圆的长轴，b为椭圆的短轴，ε0表示，e表示偏心率，E(e)表示第二类完全椭圆积分，(x
s
,y
s
)为点电荷q在z＝0平面上的坐标位置。5.一种非均匀电场下椭圆开孔的等效电偶极矩提取系统，其特征在于，所述系统包括：第一电位公式确定模块，用于确定第一情况下的第一电位公式；所述第一情况为：在空间z＝0的平面上，椭圆以外区域的电位为零，椭圆以内区域上有面电荷分布；
第二电位公式确定模块，用于确定第二情况下的第二电位公式；所述第二情况为：在空间z＝0的平面上，...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞福滨，刘建，陈兵，嵇建飞，陈实，李鹏，宋亮亮，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：