SAR

Пример SAR. Определение удельной поглощенной мощности (SAR) в двухслойном шаре.

Шар диаметром ≈18 см состоит из двух слоев. Внутренний слой по электрофизическим свойствам - мышца, наружный - жир. Рядом с шаром расположена дипольная антенна.

Применены полярные диэлектрики. Параметры материалов взяты у D. Sullivan (1992).

Задержка SAR-вычислений 0 шагов. Источник 740 МГц - радиоимпульс.

Наименьшая длина волны на частоте 740 МГц равна 9 см в мышце, поэтому шаг по пространству взят 9 мм.

Примечание: вычисляемое в программе значение максимальной частоты 152 МГц для 1/20 длины волны (или 304 МГц для 1/10) в данном случае неверно, т.к. при этом не учитывается, что диэлектрик полярный и поэтому его характеристики меняются с частотой. Для получения длины волны в полярном диэлектрике рекомендую в окне графиков построить графики зависимости свойств материала от частоты (меню Файл/Новый/Полярный диэлектрик), а затем полученные свойства для заданной частоты использовать для вычисления длины волны в главном окне программы (меню Справка/Калькулятор длины волны). В будущих версиях программы эти вычисления, возможно, будут автоматическими.

Мощность из одной ячейки выводится как индикатор процесса.

По окончании счета в файле "SAR.txt" помещается результат вычислений. Ниже приведен пример с комментариями.

Общие данные

Количество шагов/время: 3000/ 52 нс

Задержка SAR-вычислений, шагов/время: 0/ 0 нс

Количество занятых ячеек: 3965

Объем объекта, куб.м  : 0.00289

Полная масса объекта, кг: 2.89

Данные по слоям (материалам). АНТЕННА состоит из хорошего проводника, поэтому в ней почти не выделяется мощность

Слой №1, Имя: /МЫШЦА/, ячеек 477, масса 0.3477 кг

   Среднее значение SAR слоя, Вт/кг: 0.0003207

   Максимальное значение SAR слоя, Вт/кг: 0.001276 в ячейке (14, 17, 18)

   Поглощенная мощность слоя, Вт: 0.0001115

   Поглощенная максимальная мощность слоя, Вт: 9.304E-07

   Поглощенная энергия слоя, Дж: 5.799E-12

Слой №2, Имя: /ЖИР/, ячеек 3474, масса 2.533 кг

   Среднее значение SAR слоя, Вт/кг: 0.0002561

   Максимальное значение SAR слоя, Вт/кг: 0.003194 в ячейке (9, 18, 15)

   Поглощенная мощность слоя, Вт: 0.0006487

   Поглощенная максимальная мощность слоя, Вт: 2.328E-06

   Поглощенная энергия слоя, Дж: 3.373E-11

Слой №3, Имя: /АНТЕННА/, ячеек 14, масса 0.01021 кг

   Среднее значение SAR слоя, Вт/кг: 3.95E-07

   Максимальное значение SAR слоя, Вт/кг: 8.1E-07 в ячейке (4, 18, 17)

   Поглощенная мощность слоя, Вт: 4.031E-09

   Поглощенная максимальная мощность слоя, Вт: 5.905E-10

   Поглощенная энергия слоя, Дж: 2.096E-16

Данные по сосредоточенным элементам. Здесь всего один элемент - источник напряжения. Мощность здесь не является пиковой. Это средняя мощность за все время вычислений.

ИСТОЧНИКИ НАПРЯЖЕНИЯ

Источник по Z: R=1 Ом (4,18,18):

Выработанная мощность, Вт 0.003013

Баланс мощности. В замкнутой системе он должен стремится к нулю и отличается от нуля только на величину энергии, оставшейся в виде свободных волн. В открытой системе, которой является данный пример, это сумма энергии, оставшейся в виде свободных волн в счетном объеме и ушедших за пределы счетного объема или поступивших в счетный объем извне.

БАЛАНС МОЩНОСТИ

Выработанная источниками мощность, Вт: 0.003013

Поглощенная в объекте мощность, Вт: 0.0007602

Излученная за пределы объёма мощность, Вт: 0.002252

Баланс по объему, Вт: -0.002211

Ошибка, %: 1.4

   Если ошибка большая, это означает, что к моменту окончания счета

в счетном объеме осталось много свободных электромагнитных волн

Анализ результатов прост. Излучаемая средняя мощность составила 0,003 Вт. Шар (объект) поглотил 0,00076 Вт. Остальная мощность излучается за пределы счетного объема - 0,00225 Вт. Потерями в проводниках  антенны можно пренебречь. Наружный жир поглотил 0,0006487 Вт, мышца - 0,0001115 Вт.

В данной версии программы SAR усредняется по массе 1 г. Но т.к. шаг по пространству в данной задаче великоват для такого усреднения, то усреднение в итоге получено по 1,5 г.

УСРЕДНЕННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ

Слой №1, Имя: /МЫШЦА

   Максимальное значение SAR слоя, усредненное по 1 г, Вт/кг: 0.001054 в ячейке (15, 18, 19) с массой 1.5 г

Слой №2, Имя: /ЖИР

   Максимальное значение SAR слоя, усредненное по 1 г, Вт/кг: 0.003059 в ячейке (9, 19, 15) с массой 1.5 г

Слой №3, Имя: /АНТЕННА

   Максимальное значение SAR слоя, усредненное по 1 г, Вт/кг: 7.208E-07 в ячейке (4, 18, 17) с массой 1.5 г

Два файла (SAR_by_Cell.dat и SAR_by_1g.dat) содержат результат вычисления SAR по всем ячейкам. Эти файлы текстовые, содержат текст:

=========SAR, Вт/кг===========

35 35 35

1 1 1  0.000000E+00

2 1 1  0.000000E+00

…………………….

Вторая строка – размер счетного объема по z,y,x. Далее в каждой последующей строке координаты ячейки и значение SAR в ней.

Полученный результат легко превратить в результат для любой заданной мощности излучения. В расчетах получена излучаемая мощность 0,003 Вт. Если нужен результат для 2 Вт мощности, то все полученные числа нужно умножить на 2 Вт и разделить на 0,003 Вт