[发明专利]一种人脑受电磁辐射的高精度计算方法

说明书

本发明公开了一种人脑受电磁辐射的高精度计算方法，包括以下步骤：S1.对于人脑模型进行定义:主要考虑人脑模型的尺寸，模拟脑模型内部的生物组织结构，并根据脑模型所处的电磁环境特点，赋予生物组织对应的电磁参数值；S2.人脑模型定义完成之后，使用FCC网格对于目标模型进行网格剖分：剖分过程中首先依据模型特点设置网格大小，然后确定每一个电磁场节点的位置；S3.使用FCC网格对于模型进行剖分后，对于场值迭代过程中参数进行初始化;S4.对吸收层内的参数初始化；S5.设置完吸收层的参数之后，设定时间步长进行电磁场值的迭代计算。本发明对人脑暴露在电磁环境中可能存在的风险进行评估分析，并确保了人脑电磁辐射能量吸收的计算精度。

技术领域

本发明涉及电磁辐射，特别是涉及人脑受电磁辐射的高精度计算方法。

背景技术

针对日常生活中广泛存在的射频电磁环境，如使用手机上网、电话等情境将人体组织近距离长时间暴露在电磁辐射下，对人体健康造成了潜在的威胁。准确评估生物组织的电磁能量吸收对于衡量生物的电磁安全具有重要的意义。

时域有限差分(FDTD)方法利用差分方程处理麦克斯韦方程组中旋度方程，从时域角度出发解决电磁问题。因此FDTD方法在针对色散介质，如生物肌体组织、等离子体和雷达吸波材料时具有天然优势。传统FDTD方法计算精度主要受限于数值色散误差。基于面中心网格(FCC)的FCC-FDTD方法采用类似化学上SiC的晶胞结构，从基础的元胞角度出发，降低了传统FDTD方法的数值色散误差。然而为了使用FCC-FDTD方法评估脑模型受电磁辐射，需要开发一种高效率、高精度的吸收边界，从而达到在有限的计算内存中，使用FCC-FDTD方法分析电磁辐射对于人脑的潜在风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种人脑受电磁辐射的高精度计算方法，对人脑暴露在电磁环境中可能存在的风险进行评估分析，并确保了人脑电磁辐射能量吸收的计算精度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种人脑受电磁辐射的高精度计算方法，包括以下步骤：

S1.对于人脑模型进行定义:主要考虑人脑模型的尺寸，模拟脑模型内部的生物组织结构，并根据脑模型所处的电磁环境特点，赋予生物组织对应的电磁参数值；

进一步地，所述步骤S1中，依据电磁环境特点中的频率值，赋予生物组织对应的电磁参数值，所述电磁参数值包括介电常数值和磁导率值。

所述步骤S1中赋予生物组织对应的电磁参数值的过程包括：

S101.预先建立基于生物组织的频率与电磁参数对应表，表中包含多个频率，以及每一个频率对应的介电常数值和磁导率值；

S102.根据脑模型所处电磁环境的频率，从对应表中查找相应的介电常数值和磁导率值赋予生物组织。

S2.人脑模型定义完成之后，使用FCC网格对于目标模型进行网格剖分：剖分过程中首先依据模型特点设置网格大小，然后确定每一个电磁场节点的位置；

进一步地，所述步骤S2中，电磁场节点的位置包括电场节点坐标和磁场节点坐标；

设网格大小为Δx、Δy、Δz，FCC网格坐标为(i_sΔx，j_sΔy，k_sΔz)，其中Δi(i＝x，y，z)为FCC网格在i方向上的大小；i_s，j_s，k_s是当前网格在x、y、z三个方向上的编号；

其中分布的四种电场节点坐标分别为：

E₁＝(i_sΔx，j_sΔy，k_sΔz)