تفسیر داده های القای الکترومغناطیسی با روش بهینه سازی ازدحام ذرات برای تعیین پارامترهای کره رسانا به عنوان مدلی از مهمات منفجر نشده

نوع مقاله : مقاله تحقیقی‌ (پژوهشی‌)

نویسندگان

1 گروه ژئوفیزیک، واحد همدان، دانشگاه آزاد اسلامی، همدان، ایران

2 گروه مهندسی برق، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تویسرکان، تویسرکان، ایران

چکیده

مین‌های دریایی مدفون در دریا یا در خشکی تعداد زیادی از مردم در سراسر دنیا را تهدید می‌کند و افراد زیادی بر اثر برخورد با این مهمات منفجر نشده جان خود را از دست می‌دهند. لازم است این گونه مهمات با روش‌های غیر تخریبی شناسایی شوند. روش‌های متعددی برای شناسایی، جداسازی و آشکارسازی این گونه اجسام به کار رفته است. یکی از این روش‌ها در ژئوفیزیک، الکترومغناطیس در حوزه زمان و همچنین حوزه فرکانس است که به کمک آن‌ها، این‌گونه بی‌هنجاری‌ها آشکارسازی و پارامترهای فیزیکی و هندسی آن‌ها تخمین زده می‌شوند. روش الکترومغناطیس القایی، یکی از روش‌های حوزه فرکانس است که به این منظور به کار رفته است.

تعداد زیادی از مهمات منفجر نشده، در ساده‌ترین شکل با کره و با تقریب بهتر با کره‌وار شبیه‌سازی می‌شوند. در این مقاله، با استفاده از پاسخ‌های القای الکترومغناطیسی ناشی از جریان‌های گردابی ایجاد شده در سطح جسم و جریان کانالی در محیط میزبان، برای چهار حالت جهت‌گیری پیچه‌های گیرنده و فرستنده، عمق و شعاع جسم مدفون به دست می‌آید. تکنیک به کار رفته برای تعیین عمق و شعاع، روش بهینه سازی ازدحام ذرات است. این تکنیک، یک روش سراسری بهینه‌سازی است که از آن می‌توان در حل مسائلی که پاسخ آن‌ها یک نقطه یا سطح در فضای چند بعدی است، استفاده نمود. این الگوریتم در ابتدا با مقادیر تصادفی تنظیم شده و اهداف را با انجام تکرارهای به روز شده جستجو می کند. این روش ابتدا بر روی داده‌های بدون نوفه و پس از آن با نوفه کره اجرا و نتایج برای ارزیابی توانایی تکنیک مقایسه می‌شوند. میزان خطای تخمین برای داده‌های بدون نوفه تقریبا برابر صفر است و وقتی به داده‌ها نوفه اضافه می‌شود، عمق بی‌هنجاری و شعاع با خطای قابل قبولی محاسبه می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Interpretation of electromagnetic induction data using particle swarm optimization method to determine the parameters of conductive sphere as a model of unexploded ordnance

نویسندگان [English]

  • Mojtaba Babaei 1
  • Mohammad Ehsan Mosayebian 2
1 Department of Geophysics, Hamedan Branch, Islamic Azad University, Hamedan, Iran
2 Department of Electrical Engineering, Tuyserkan Branch, Islamic Azad University, Tuyserkan, Iran
چکیده [English]

Landmines buried in the sea or land threaten a large number of people around the world, and many people die as a result of these unexploded ordnances. Such ammunition needs to be identified by non-destructive methods. Numerous methods have been used to identify, discriminate and detect those. One of these methods in geophysics is electromagnetic in the time and also frequency domain, by which such anomalies are detected and their physical and geometric parameters are estimated. The electromagnetic induction method (EMI) is one of the frequency domain methods that has been used for this purpose. This technique takes into account Eddy-Current response (ECR) induced on the conducting marine mines as well as Current-Channeling response (CCR) associated with the perturbation of currents induced in the conductive marine environment. Sea water is a good conducting medium in low-frequency range. Thus, displacement current can be neglected. The effect of noise due to the background medium can also be neglected. The sphere has often been used as a tractable model of a conducting anomaly in studying the response of electromagnetic induction (EMI) system. A large number of unexploded ordnance are simulated in the simplest form with a sphere and a spheroid (for more accurate approximation). In this study, Using the electromagnetic induction responses which are caused by eddy currents generated on the surface of the object and also the channel current in the host environment, the depth and radius of the buried object are obtained for four different modes of receiver and transmitter coil orientation. The transmitting and receiving coils can be approximated as magnetic dipoles and the incident fields emanating from the transmitting coil are uniform over the extent of the object. The object is considered a perfect conductor compared to the host environment. To determine the depth and radius the particle swarm optimization (PSO) Algorithm is proposed. This technique is a global optimization method that can be used to solve problems whose answer is a point or surface in a multidimensional space. PSO is adjusted with random particles (models) and searches for targets by updating generations. The algorithm is implemented on the noise-free and noisy data respectively to evaluate the algorithm performance. The simulation results indicate that this method can be an effective way to estimate the depth and radius of the sphere. For noise-free data, the error is almost zero, and when noise is added to the them, the depth of the anomaly and the radius are calculated with a perfectly acceptable error.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electromagnetic Induction
  • Particle Swarm Optimization Algorithm
  • Sphere
  • Depth and Radius Estimation