微波成像算法在微波无损检测中起着至关重要的作用,也是微波无损检测中的关键部分。本课题的主要工作就是对微波成像算法进行研究,实现对自由空间中混凝土介质柱的成像。电磁散射是微波成像算法的基础,也是电磁理论研究的重要内容之一。通过了解电磁散射的求解方式,对应用比较广泛的电磁场几种数值计算方法及其优缺点进行了深入的学习和探讨之后,课题选择了有限元数值计算方法。详细说明了有限元软件ANSYS实现三维高频电磁场仿真的具体步骤。针对本课题,利用ANSYS建立高频电磁场有限元仿真模型,在建模过程中应用完全匹配层(PML)来截短无限开放的有限元分析域,通过加载平行板波导来激励TEM波,工作频率为3.0GHz,最后进行仿真求解。将仿真实验得到的结果数据作为后续成像中电磁正散射部分的计算数据。微波成像也叫做电磁逆散射,是从散射体外部测量得到的散射场来重建散射目标的结构图,从而可以不必接触和破坏散射体本身就可以得到人们感兴趣的有关信息,极富实用价值。本文通过学习和研究目前应用比较广泛、有代表性的几种成像算法及其优缺点和适用范围。最后,采用了一种正散射部分基于有限元数值计算方法,逆散射部分结合了体等效原理和变分原理的迭代算法。根据在ANSYS中的建模和剖分情况,把成像区域离散成了有限个小网格后,就可以把待求的目标函数看成是矩阵,矩阵中的每个元素是与小网格的节点一一对应的。这样,就可以在算法中应用矩阵运算,算法是通过MATLAB编程实现的。通过仿真实验,验证了本算法对混凝土介质柱成像的有效性。并在相同的仿真条件下,利用谱域ω—k成像算法对相同的模型进行成像。将两种算法进行了比较,验证了文中算法的优越性。