Sonlu farklar yöntemi ile çok yüksek frekanslı elektormanyetik dalga alanı hesabı
Very high frequency electromagnetic wavefield computation with finite difference method
Yazar: ARZU KOÇASLAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. SELMA KADIOĞLU
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering

Özet:
Tezin amacı, üç boyutlu (3B) gömülü geometrik şekilli modeller üzerinde çok yüksek frekanslı elektromanyetik (EM) dalga alanını hesaplayan bir bilgisayar programı geliştirmektir. Aynı zamanda laboratuar şartlarında gerçekleştirilen, fiziksel bir model üzerinde toplanan radar verileri ile geliştirilen programdan elde edilen dalga alanı verilerini de karşılaştırarak uygulanan yöntemin duyarlılığını ortaya çıkarmaktır.Modelleme gerçek verilerle teorik bir yer modelinden elde edilen sonuçların karşılaştırılmasını sağlayan bir yöntemdir. Çalışmada yer radarı (GPR) yönteminde gömülü nesnelerin bulunmasına katkı sağlayabilmesi amacıyla 3B zaman bölgesinde sonlu farklar (FDTD) yaklaşımı kullanarak çok yüksek frekanslı EM dalga alanı modelleme gerçekleştirilmiştir. Amaca uygun olarak öncelikle teorik gelişmeler, FDTD yöntemi ve Maxwell denklemlerinin bu yöntem ile ifadeleri tanımlanmıştır. Yer radarı yöntemine uygun kaynak tanımı ve sınır şartları ayrıntılı olarak irdelenmiştir. Tez amacına uygun olarak gömülü küre, silindir gibi geometrik şekilli modeller için geliştirilen bilgisayar programı ile elde edilen 3B EM dalga alanı verileri 3B blok ve iki boyutlu (2B) kesitleri ile sunulmuştur.Ayrıca teorik bir modele ait hesaplanan EM dalga alanı verileri ile Ankara Üniversitesi Jeofizik Mühendisliği Bölümü Kayaç Fiziği Laboratuarında gerçek bir model üzerinde RAMAC CU II sistem ve 1.6 GHz kapalı sistem kullanılarak toplanmış EM dalga alanı verileri karşılaştırılarak geliştirilen program ve FDTD yönteminin duyarlılığı tartışılmıştır.

Abstract:
The aim of this thesis is to develop a computer program in which very high frequency electromagnetic (EM) wave field can be computed on the three dimensional (3D) buried geometrical shaped models. In addition, sensitivity of the applied method is to be revealed even by comparing with a real data acquired on the physical model realized in laboratory condition and the data obtained by the computer program results of the theoretical model which is the same with physical model.Modeling is a method which supplies comparing of the results obtained by a theoretical earth model real data. In the study, very high frequency EM wave field modeling has been realized by using 3D finite difference time domain (FDTD) method to contribute to determination of the buried objects in ground penetrating (GPR) method. First, theoretical developments, FDTD method and expressions of Maxwell equations with this method have been defined. Source definition appropriate to GPR method and boundary conditions have been researched in detail. 3D EM wave field data obtained by developed computer program for models of buried sphere, cylinder etc. have been figured out with 3B blocks and two dimensional (2D) sections of it as relevant of the thesis. In addition developed computer program and sensitivity of the FDTD method have been discussed by comparing with computed EM wave field data relating to a theoretical model and EM wave field data acquired on a real model, which is the same with theoretical model, in the laboratory of rock physics in Ankara University Geophysical Engineering Department by using RAMAC CU II system and 1.6 GHz shielded antenna.