介電常數(shù)測量

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1、測量介電常數(shù)的方法探究班級:姓名:序號:學(xué)號:學(xué)院:測量介電常數(shù)的方法探究介電常數(shù)應(yīng)用在科技的方方面面，但是如何測得介電常數(shù)以保證需要呢，本文就幾種主流測量方法進(jìn)行了探究。主流的測量介電常數(shù)的方法即空間波法和探針法?？臻g波法：空間波法是一種介電常數(shù)的實(shí)地檢測法。用該方法測量介電常數(shù)時(shí)，可以將測量儀器拿到被測物所在位置進(jìn)行無損的實(shí)地測量，可獲得最接近微波遙感真實(shí)值的介電常數(shù)。微波遙感的典型目標(biāo)，如土壤、沙地巖石、水體、冰雪、各類作物、各類草地、森林等，當(dāng)其表面統(tǒng)計(jì)粗糙度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于所使用的波長時(shí)可用菲涅爾反射系數(shù)描述其介電常數(shù)與觀測角之間的關(guān)系：R∥

2、=（cosθ-εr-sin2θ）/（cosθ+εr-sin2θ）（1）R⊥=（εrcosθ-εr-sin2θ）/（εrcosθ+εr-sin2θ）（2）其中εr為目標(biāo)物的相對介電常數(shù)，R∥為水平極化反射系數(shù)，R⊥為垂直極化反射系數(shù)，θ為入射角。只要測得以上參數(shù)，經(jīng)過絕對定標(biāo)或者相對定標(biāo)后，通過數(shù)學(xué)運(yùn)算就可以反演得到介電常數(shù)?？臻g波測量介電常數(shù)是利用菲涅爾反射定律進(jìn)行的，要求所用波長大于被測目標(biāo)的統(tǒng)計(jì)粗糙度，在粗糙度大時(shí)會影響精度，這時(shí)必須引入粗糙度修正量。可以利用加大觀測角以提高粗糙表面物的測量精度，從實(shí)際中，對土壤、草叢、冰的測量結(jié)果

3、看是比較好的。探針法：在探針法實(shí)地測量介質(zhì)介電常數(shù)時(shí)，探針的位置一般有兩種：即全部沒入待測介質(zhì)中和探針位于空氣和介質(zhì)構(gòu)成的接觸面上。在兩種情況下，樣品的介電常數(shù)都可以通過在非諧振時(shí)測量的反射波、傳輸波或者諧振時(shí)測量的諧振頻率和3dB帶寬等參數(shù)來反演得到。探針法測量介電常數(shù)，可以使用的探針有：單極振子、波導(dǎo)和同軸線等。相對于其他探針，單極振子的結(jié)構(gòu)簡單，測量方便，且可以獲得相對比較精確地測量結(jié)果，是目前探針法實(shí)地測量介電常數(shù)研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。單極振子：用單極振子探針法測量介電常數(shù)主要是通過測量反射系數(shù)ρ、天線的輸入阻抗Zn（或?qū)Ъ{Y）、S參數(shù)、天

4、線諧振長度hr和激勵(lì)電阻抗Rr或諧振頻率fs和3dB帶寬的變化等來反眼。這些放發(fā)根據(jù)原理和測量值的不同可以分為反射法、傳輸發(fā)和諧振法。波導(dǎo)探針：微波可以穿透介質(zhì)并且在不連續(xù)點(diǎn)產(chǎn)生的反射波與介質(zhì)的電特性有關(guān)，由此發(fā)展了許多使用微波非破壞性技術(shù)來測量材料在微波頻率的電磁性質(zhì)。現(xiàn)有一種在8-12GHz頻率范圍內(nèi)使用一個(gè)邊緣開端矩形波導(dǎo)探針同時(shí)測材料的復(fù)介電常數(shù)和導(dǎo)磁率的技術(shù)。在該技術(shù)中，由非連續(xù)接觸面的邊界條件，得到了關(guān)于未知孔徑電廠的兩個(gè)積分等式（EFLE`s）。假定探針孔徑中的總電場不僅包括TE10模，而且還有無限的高階模式，由矩量法可以解決E

5、FLE`s。當(dāng)孔徑的電廠精確決定之后，其他相關(guān)的系數(shù)如主模下探針的輸入導(dǎo)納和反射系數(shù)等，都可以計(jì)算出來，從而很容易得到介質(zhì)的介電常數(shù)。同軸線探針：這是很常見的一種測量介電常數(shù)的方法，同時(shí)也是地物（特別是植被）寬帶測量介電常數(shù)的一種較為精確和方便的方法。介電常數(shù)εφ的測量方法建立在傳輸線理論、特性阻抗和傳輸常熟基礎(chǔ)上，以一定函數(shù)關(guān)系同實(shí)際可測量值之間存在聯(lián)系。這里測量的是介質(zhì)端接同軸線探針引起的矢量反射系數(shù)ρ，在探針頂端ρ的表達(dá)式為：ρ=ZL-Z0ZL+Z0=Y0-YLY0+YL在同軸探針法測量介電常數(shù)的基本原理上，又有人提出了針對各種具體情況下

6、改進(jìn)的測量方法。如FadhelM.Ghannouchi等早他們的文章中描述了使用自動流端口反射計(jì)來非破壞性寬帶測量介電常數(shù)的方法。他們提出的方法對于測量相對高損耗的液體是非常適用的，可以獲得精確的結(jié)果。KatieStacbell等提出使用開端同軸線作為傳感器和用準(zhǔn)靜態(tài)分析來模擬同軸孔徑的方法。這個(gè)理論提出了一個(gè)是系統(tǒng)更加完善的修正方案，而從材料反射和傳輸?shù)碾姶挪ò挠杏眯畔⒖梢源_定和材料相關(guān)的電特性。