电磁组织模型背景下有效材料属性的局限性

大多数基于反射的组织光谱学在毫米波/太赫兹频段的校准方案都基于均匀化、频率依赖的组织模型，其中宏观材料参数要么通过测量确定，要么使用有效材料理论计算。然而，由于在这些频率下的测量分辨率捕获了组织的底层微结构，在此我们将考察此类有效材料模型在宽频率范围（10 MHz - 200 GHz）内的有效性极限。我们在一个可参数化虚拟工作平台中实现了一种使用分层多尺度方法的数值均匀化方法，以捕获组织的色散与张量电磁性质，并在蒙特卡洛分析框架内确定了该均匀化模型在何频率偏离全波电磁参考模型。模拟使用模拟微结构形态的通用皮下组织进行。结果表明，有效性极限出现在令人惊讶的低频率，从而与传统均匀化组织模型的使用相矛盾。对此原因进行了详细解释，并由此展示了如何借助有监督机器学习方法，利用较低的“允许”与较高的“禁止”频率范围进行特定材料与结构属性的频率选择性分类/识别。利用所实现的分类器，我们开发了一种方法来识别禁止频率范围内的特定频带，以优化材料分类的可靠性。