地波雷达&探地雷达&介电常数&电导率
地波雷达&探地雷达&介电常数&电导率(2011-03-16 23:13:04)
标签：校园分类：工作篇
高频地波雷达(HF Surface Wave Radar，简称HFSWR)
中文名称：高频地波雷达英文名称：high frequency ground wave radar
高频地波雷达https://www.360docs.net/doc/cf3029627.html,/view/4d1e6992daef5ef7ba0d3ceb.html
定义：用高频段电磁波地波散射反演海面大面积海流、风、波浪等要素的遥感系统。所属学科：海洋科技（一级学科）；海洋技术（二级学科）；海洋观测技术（三级学科）
一概述
高频地波雷达(HF Surface Wave Radar，简称HFSWR)作为一种
新兴的海洋监测技术，具有超视距、大范围、全天候以及低成本等优点，被认为是一种能实现对各国专属经济区(EEZ)监测进行有效监测的高科技手段。各临海发达国家均进行了研发投入，并实施了多年的对比验证和应用示范。
高频地波雷达利用短波（3～30MHz）在导电海洋表面绕射传播衰减小的特点，采用垂直极化天线辐射电波，能超视距探测海平面视线以下出现的舰船、飞机、冰山和导弹等运动目标，作用距离可达300km以上。同时，高频地波雷达利用海洋表面对高频电磁波的一阶散射和二阶散射机制，可以从雷达回波中提取风场、浪场、流场等海况信息，实现对海洋环境大范围、高精度和全天候的实时监测。
在军事应用领域，地波超视距雷达的工作波长和电波传播特性决定其具有独特的性能优势（相对于微波雷达而言）：
（1）作用距离远（300～400km）；
（2）极强的反隐身能力；
（3）抗低空突防；
（4）抗反辐射导弹
在海洋环境监测领域，地波超视距雷达具有覆盖范围大、全天候、实时性好、功能多、性价比高等特点，在气象预报、防灾减灾、航运、渔业、污染监测、资源开发、海上救援、海洋工程、海洋科学研究等方面有广泛的应用前景。[1]
二发展历史
雷达的前身是电离层测高仪。上个世纪初为了解释Maconi成功实现跨越大西洋的无线电通信，Kennelly和Heaviside提出在地球大气层中存在一个导电层——1902年Kennelly猜测无线电波在大约80 km的高空经一传导层反射，同年“聪明、愤世嫉俗、自学成才的数学家和工程师”Oliver Heaviside在为大不列颠百科全书撰写的一篇文章中也独立提出类似的思想。现在我们当然知道那就是电离层，当时科学家和工程师把那叫做“Kennelly-Heaviside层”，但那个层是否存在还众说纷纭。随后二极管、三极管、正反馈和超外差接收机等等无线电技术如雨后春笋般地出现，为电离层存在性的验证准备了必要的技术条件。到1925年Breit 和Tuve设计出一个无线电脉冲发射及接收装置，通过向上空发射无线电脉冲并接收到反射回来的脉冲(Echoes)，验证了电离层的存在，同时可通过收发脉冲之间的时间间隔计算电离层的高度。这个装置就是电离层测高仪。
个人认为Breit和Tuve发明的电离层测高仪其实就是雷达，也就是说雷达是在1925年就被发明了，而不是如同现在流传的是二战前几年由英国人发明的。只不过Breit和Tuve 的工作不够“军事”、不够“传奇”、不能体现雷达这个字眼的神秘性罢了。
上世纪四、五十年代人们发现在海岸担任探测和警戒任务的雷达总是受到来自海面不明原因的“干扰”。1955年，Crombie关注这一现象，进行实验研究，发现“数十米波长的电磁波与海洋表面的相互作用，将产生Bragg绕射现象”。原来那些干扰是波长等于无线电波波长一半、传播方向平行于（接近或远离）雷达发射波束方向的海浪与无线电波“谐振”散射所产生的回波。Crombie的研究揭示了上述“干扰”的物理来源，同时使地波雷达超视距探测海面状态成为可能。
冷战期间美、苏部署了为数不少的超视距雷达用于探测对方的军事动态，客观上也为科学家研究无线电波与海洋粗糙面相互作用提供了很好的实验条件。
1968～1972年，在NOAA工作的D.E.Barrick定量解释了海面对无线电波的一阶散射和二阶散射的形成机制，为高频雷达探测海洋表面状态建立了坚实的理论基础。Barrick和美国国家海洋大气局（NOAA）电波传播实验室（EPL）经过十多年理论和实验研究，于1970年代末研制成功用于探测海洋表面状态的CODAR(Coastal Ocean Dynamics Application Radar)系统，并于1983年成立CODAR公司，实现了高频地波雷达的商品化。与军用高频
超视距雷达动辄数公里长的天线阵不同，Barrick创造性地运用一组交叉环／单极子天线（三个接收通道）即可获取大面积海流的分布信息。这一技术的确是非常天才式的发明，他的该项成果获得1979年美国商务部的金质奖章。在他的论文中声称这种基本不占地的接收天线的海流探测性能“等同于数百米阵列接收天线的性能”。当然这种“等同”只是在某种意义上的近似等同，从探测理论和信号处理的角度看，在探测精度、空间分辨率和时间分辨率上还是不能跟“数百米阵列天线”的性能相提并论，而且不能提供大面积风场和浪场的探测信息。但是Barrick对高频雷达海洋探测的贡献无论怎么说都是无与伦比的，他的理论奠定了高频雷达海洋探测的基础，他的紧凑式雷达天线技术大大降低了地波雷达购置和安装成本，直接导致了高频地波雷达的规模化推广应用，为海洋学家和沿岸防灾减灾及环境保护提供了新型观测手段。[2]
三高频地波雷达工作原理
无线电波朝海面发射时，在海水表面会存在一种电磁波传播模式，称为地波(Ground Wave)是一种表面波(Surface Wave)，因此高频地波雷达也叫做高频表面波雷达(HF Surface Wave Radar)。在中波和短波段海水表面的地波传播衰减很小，而且地波在一定程度上会沿着弯曲的地球表面传播，到达地平线以下很远的地方，即实现超视距传播。因此利用地波超视距传播特性进行探测的高频地波雷达也称为地波超视距雷达(Over-The-Horizon Radar)，探测距离根据发射功率和频率的不同通常可达到200～500km。另外两种类型的超视距雷达分别是天波超视距雷达和利用大气波导特征的微波雷达，前者通过电离层对高频无线电波的反射实现对数千公里外目标的探测，后者可以对一两百公里外的目标进行探测。
地波雷达海况探测的基础类似于晶格对X射线的Bragg散射，如图1所示，从左上方入射的两条射线（相同波源）被原子散射，在特定的观察方向上，如果两条射线的波程差为2的整数倍，那么将会观察到亮条纹；如果波程差比2的整数倍多，那么两射线能量相消，观察到的是暗条纹。
真实的海面不会是简单正弦波列，但是可以用类似于Fourier变换的方式把一个真实的海面分解成为千千万万简单正弦波列成分的叠加，这些正弦波列有不同幅度、周期、初相和传播方向。那么这无数列正弦海浪成分是否都对电磁波产生散射呢？当然都会！但是并非所有的成分都产生相同的贡献，贡献最大的海浪成分还是图2所示的那类正弦波列，即满足L cos = / 2 并且波矢量方向位于电磁波入射平面内的正弦海浪。对于岸基雷达探测，= 0?，即L = / 2，也就是波长等于雷达电波波长一半的海浪会对电波产生最强的后向散射（图2）。
综上所述，虽然海面由无数的波浪组成，但岸基地波雷达主要只对特定的海浪感兴趣：
A. 波长等于电波波长的一半；
B. 传播方向要么接近雷达，要么远离雷达。
海面上满足上述条件的海浪总是存在，因此雷达总可以收到较强的海面回波，这也是前
面所说当初人们发现海面上总是存在雷达“干扰”的原因！
我们知道运动的物体可以对入射波产生多普勒效应，电磁波照射到动态的海面上时，回波也会由于多普勒效应而产生相对于雷达发射频率的偏移。对回波信号进行谱分析就会发现，回波谱峰相对于雷达载频有多普勒频偏，如图5所示，其特点有二：
1. 同时存在正、负频偏，频谱图上的正、负谱峰称为左、右Bragg峰；
2. 左、右Bragg峰的频率偏移量基本相同，且主要只与雷达工作频率有关。
导致这两个特点的因素正好与上述产生主要散射的海浪特点相对应：特点1对应上述特征B，特点2对应上述特征A。在理解特点2时需要明白海洋重力波传播的一个基本结论：海面上确定波长的重力波，其传播相速度也是确定的。相速度确定的话，它对电磁波所产生的多普勒频移就是确定的了，也就有了上述特点。
上面所说的是没有海水流动的情形。由于各类物理、化学过程的作用，海面上总是有海流存在，海流作为海水的整体运动，会在上面所说的由波浪传播相速度所导致的较大固定频移的基础上再附加一个由流速所导致的微小频偏，这个附加频偏对左、右Bragg峰的影响是相同的：远离雷达的流速分量使左、右Bragg峰均向负频率方向偏移，接近雷达的流速分量使它们向正频率方向偏移。
地波雷达就是通过测量这个附加频偏从而获知海面海流速度的。当然一部雷达只能测量到海流的径向分量，要获得矢量海流，要么用两部以上的雷达从不同方向探测，要么就需要结合海洋动力学模型进行推算。
四高频地波雷达发展现状
1. 目标探测用高频地波雷达
目标探测是高频地波雷达的主要功能之一，在军用领域高频地波雷达沿着纯军事化的思路以远距离目标预警能力为主要目标，其典型代表是英国的“监督员”系统、俄罗斯的“向日葵”系统和加拿大的SWR-503系统等。特点是宽频带、大发射功率（达数百千瓦）、大接收天线阵（阵长数百米到数公里），单部雷达就具有较强的目标探测能力。该类设备的缺点是系统过于复杂，研制成本高昂，机动性和隐蔽性差，需要较强的保障条件，难以大规模推广部署。
民用领域高频地波雷达的目标检测功能目前处于研究试验阶段。民用高频地波雷达发射功率低，一般为几十瓦到百瓦级。天线阵列小，阵长一般小于一百米。目标探测距离和方位分辨率目前还无法与军用高频地波雷达相比，目标检测概率和虚警率不能满足实际应用的需求，但随着高分辨率空间谱估计技术的发展，以及抗电离层干扰技术的创新，民用高频地波雷达对于200km以内海面目标的探测与跟踪具有很好的发展前景。
2. 海洋环境监测用高频地波雷达
海洋动力学参数（海面风、浪、流）的探测是高频地波雷达的另一种主要用途。高频地波雷达可以以十分钟的时间分辨率连续获取数万平方公里海面的海洋状态参数分布，这是任何其它探测手段无法做到的。目前国际海洋界已普遍接受高频地波雷达能有效探测流场的观
点，国内外主要地波雷达的海流探测已达到可用于常规业务化海洋观测的水平。
另一方面，在海浪、风场参数的探测方面，地波雷达处于研究开发阶段，距离实际应用尚有一定的距离。主要困难在于提取海浪和风场参数所依据的回波信号比较弱（比海面的主要散射回波低20～40dB），容易受噪声和干扰的影响，相应的反演理论和技术也处于研究探索阶段。国内地波雷达测风、浪技术在2008年取得突破。
民用高频地波雷达主要有两种天线阵列体制：小阵列式和紧凑便携式。前者阵长几十米到数百米，如德国的WERA、英国的OSCR和我国的OSMAR阵列式系统，后者如美国的SeaSonde。两者都可以实现海流的探测，紧凑便携式最大的优点是对阵地的要求低，安装适应性强。阵列式雷达探测精度具有优势，这是由基本的天线探测理论所决定的。从现有的设备上看，阵列式地波雷达才能提供大面积风、浪结果分布，而紧凑式天线系统（如SeaSonde）可提供雷达站周围2公里以内的风、浪信息（整个区域作为一个单点处理），但尚不能提供大面积风、浪参数的分布信息。
3. 国内高频地波雷达已取得的成就
国内海况探测用高频地波雷达在国家自然科学基金、八六三计划和其它相关科技计划的支持下迅速发展起来，哈尔滨工业大学、华东师范大学、武汉大学和西安电子科技大学都做出了很好的研究开发工作。在该领域形成了基本完整的自有知识产权体系。目前国内地波雷达已取得以下主要成就：
(1)哈工大从1980年代初开始开展高频地波雷达的研制工作，在雷达系统、目标探测、抗干扰、雷达天线测试、雷达系统数字化改造等方面进行了长期的工作积累，取得大量经验和成果。
(2)海态探测用高频地波雷达于八十年代末开始研制，武汉大学在1993年完成高频地波雷达OSMAR的样机并在广西北海进行了海流探测试验，取得成功，华东师范大学在九十年代末研制成一套地波雷达样机，并进行了海浪和流场的探测试验。
(3)2001年以来，西安电子科技大学也开展了综合脉冲孔径体制高频地波超视距雷达的研究，已建立了实验站，开展相关的试验研究。
(4)在“九五”、“十五”国家八六三计划的支持下，海洋动力学参数探测用地波雷达在十多年来得到迅速发展，从实验室样机到工程样机直到产品化进程发展很快，到目前已开发出成熟的OSMAR系列高频地波雷达产品，在可靠性方面不低于国外产品，在环境适应性的某些方面优于国外产品。
(5)分别于2000年10月、2004年4月、2005年8月、2007年8月和2008年8月在东海等地组织进行了对高频地波雷达海洋动力学参数探测能力的五次海上现场对比验证试验，全面验证了国产高频地波雷达流场探测性能，其中2008年8月在福建示范区进行的比测试验证明国产高频地波雷达具备常规业务化运行能力。
(6)国内已开发出全数字化高频地波雷达系统，从硬件系统的指标和先进性程度来看已居国际海洋探测用地波雷达领域领先水平。
(7)“十一五”国家八六三计划支持的多频率高频地波雷达已研制工程样机，进行了一次海上比测试验。
(8)近期一系列结果表明，国产地波雷达（如OSMAR071）在风、浪探测方面已取得明显突破。与海上定点浮标长达半年的波高比测结果表明两种测量结果时间序列的相关系数接近0.7，均方根误差优于0.4m.
(9)采用紧凑式天线的便携式高频地波雷达OSMAR-S研制成功，已投入到实际运行观测之中，填补了国内空白。
(10) 已经开始了地波雷达海流流场数据的海洋应用工作，如国家海洋局第三研究所利用福建示范区OSMAR雷达05-07年的流场结果数据，发现台湾海峡西南部海域表层海流主要由季风导致的顺岸流季节波动和常年存在的、流速约10cm/s的东北向背景流所共同组成。厦门大学近海海洋环境国家重点实验室利用雷达流场结果数据，研究了高流速条件下沙波拖曳系数变化规律，有关沙波减阻和拖曳系数的季节变化现象引起了国际同行的关注。
五高频地波雷达面临的问题
1 抗干扰问题
地波雷达工作在短波段，而短波段是高频通信、广播和各类大气、天电噪声等比较集中的频段，同时在高频段中低端，电离层干扰是严重影响雷达探测性能的主要干扰。对于以目标探测为主的高频地波雷达，电离层干扰常常会导致一两百公里开外的目标基本无法探测。目前国内外已开展了大量关于抗电离层干扰的研究，由于电离层形态及其变化的复杂性，尚无有效的能适应各种情况的抗电离层干扰技术。[3]
2 更精确的风、浪参数反演理论和技术
虽然国内在地波雷达风、浪探测方面已取得突破，但距离业务化运行的应用要求还有一定的距离。如前所述，地波雷达风、浪反演的主要困难在于提取海浪和风场参数所依据的回波信号容易受噪声和干扰的影响。通过雷达实时选频系统选择干净频率、应用噪声抑制和抗干扰技术可以在一定程度上缓解这一问题。采用多频率雷达探测也是解决该问题的一种手段。
3 雷达结果的应用规范问题
海态探测用高频地波雷达输出的是时间上连续的大面积流场、风场和浪场的分布，时间分辨率一般为十分钟到一个小时，所提供的信息在时间、空间和采样方式所对应的物理含义上与其它测量方式（如浮标、船测、航空测量以及卫星遥感等）存在很大的不同。目前其它测量手段的数据经过多年的应用，都有明确的使用规范和应用标准，而地波雷达这一方面的工作还处于研究探索之中，国内外海洋学家在地波雷达数据质量控制以及将雷达数据与海洋动力学模型进行同化方面已积累了一定的经验，但距离制订明确的应用规范还存在较大距离。
4 小型阵列条件下的目标探测问题
即使在民用领域，地波雷达的目标探测也是一个很值得关注的方向，它对于近岸和港口航运管理、海上遇险施救等都有潜在的应用价值。由于小型阵列的方位分辨率低、民用地波雷达发射功率低以及前述的噪声和干扰（包括海洋回波的干扰）等问题，对目标尤其是小目标和机动目标的检测概率、虚警率、定位和跟踪精度等方面都存在需要克服的一系列问题。
参考资料
高频地波雷达海洋环境监测技术
https://www.360docs.net/doc/cf3029627.html,/read.php?tid=6515
高频表面波雷达的历史、现状及未来发展趋势
https://www.360docs.net/doc/cf3029627.html,/qk/94708X/200502/15247770.html
高频地波雷达抗雷电干扰研究
https://www.360docs.net/doc/cf3029627.html,/bencandy.php?fid=9&id=2195
中国教科计算机网】武大高频地波雷达系统达国际先进水平：https://www.360docs.net/doc/cf3029627.html,/cheng_guo_zhan_shi_1085/20060323/t20060323_25181.shtml
中船重工中南装备公司】新型高频地波雷达高调亮相世博会：https://www.360docs.net/doc/cf3029627.html,/newEbiz1/EbizPortalFG/portal/html/InfoContent.html?InfoPublish_InfoID =c373e92169ff0f598fef60e196048a21
“高频地波雷达海洋环境监测技术”是武汉大学主持完成的国家863计划海洋领域重大项目，今年初已通过国家科技部验收。课题组研制出两套用于探测200公里内海洋表面流、浪高和风扬的高频地波雷达，其系统软件及应用软件达到国际先进水平。相关资料显示，国外高频地波雷达探测海浪的最远距离仅为100公里。
有关专家认为此项技术完全成熟，可以进入实用化阶段。项目建成后，将对海洋环境监测、海洋灾害性天气预报、海上油气开发、海港建设、海洋运输、海底矿藏开发、海洋捕捞及养殖等领域发挥积极的推动作用。
专家认为，此项技术具有广阔的应用前景。我国是发展中的海洋大国，海岸线长，海洋国土辽阔，海洋资源丰富，同时也是海洋灾害最严重的国家之一。探测精度高、距离远、面积大的高频地波雷达系统可在监测我国专属经济区、维护国家权益、保护海洋环境等方面广泛使用。
据悉，这一项目建成投产后，预计年销售额可达1．3亿元，年利润可达3500万元。
一般均采用双站测量方案，需要大量的人力和昂贵的设备投入，该项研究在分析双小测量原理的基础上，结合海洋学原理和合理的假设，推导并给出了利用单站地波雷达测量表层海流的原理和公式，从而使单站测量表层海流成为可能。可预期该方案虽然在一定程度上，适当降低了空间分辨率，但却可以大幅芳降低观测成本，减少人力物力的投入，并显著提高现场观测效率。
由于特殊产品，货源渠道受到严重制约，具体价格不清楚！
探地雷达（Ground Penetrating Radar简称GPR）又称地质雷达，透地雷达，是用频率介于10^6-10^9Hz的无线电波来确定地下介质分布的一种方法。
探地雷达方法是通过发射天线向地下发射高频电磁波，通过接收天线接收反射回地面的电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的界面时发生反射，根据接收到电磁波的波形、振幅强度和时间的变化特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。
在坝体渗漏探测中，渗透水流使渗漏部位或浸润线以下介质的相对介电常数增大，与未发生渗漏部位介质的相对介质常数有较大的差异，在雷达剖面图上产生反射频率较低反射振幅较大的特征影像，以此可推断发生渗漏的空间位置、范围和埋藏深度。
探地雷达的用途：US RADAR探地雷达可用于检测各种材料，如岩石、泥土、砾石，以及人造材料如混凝土、砖、沥青等的组成。雷达可确定金属或非金属管道、下水道、缆线、缆线管道、孔洞、基础层、混凝土中的钢筋及其它地下埋件的位置。它还可检测不同岩层的深度和厚度，并常用于地面作业开工前对地面作一个广泛的调查。
常见介质的物理量
介质电导率(Sm) 介电常数(相对值) 速度(m/ns) 衰减系数(dB/m)
空气0 1 0.3 0
纯水10-4～3×10-2 81 0.033 0.1
海水4 81 0.01 103
冰
3.2 0.17 0.01
花岗岩(干) 10-8 5 0.15 0.01～1
花岗岩(湿) 10-3 7 0.1 0.01～1
玄武岩(湿) 10-2 8 0.15(干)
灰岩(干) 10-9 7 0.11 0.4～1
灰岩(湿) 2.5×10-2 8
0.4～1
砂(干) 10-7～10-3 4～6 0.15 0.01
砂(湿) 10-4～10-2 30 0.06 0.03～0.3
粘土(湿) 10-1～1 8～12 0.06 1～300
页岩(湿) 10-1 7 0.09 1～100
砂岩(湿) 4×10-2 6
土壤1.4×10-4 2.6～15 0.13～0.17 20～30
肥土
15 0.078
混凝土
6.4 0.12
沥青
3～5 0.12～0.18
探地雷达技术参数
1）雷达系统控制器计算机（工业一体式专用电脑，强抗震性能设计）：处理器：Intel Celeron 400MHz或更好配置
雷达界面卡：专用
内存：≥512MB
硬盘（编程和存储）：≥4G
显示器：10.4英寸超高亮度透反射日光下可读彩色液晶显示器
电源：10.5～18 VDC@ 45W（室内可交流电直接供电，室外可由充电电池提供电源）基于Windows XP操作系统的全屏幕菜单系统，内置雷达数据采集和处理控制软件
触摸屏界面，可外接使用键盘和鼠标
提供以下输入/输出端口：雷达界面接口，两个USB接口，电源接口
2）天线控制单元：
总体动态范围：>130dB
接收器动态范围：>90dB
最小时间范围：6.3ns
最大时间范围：820ns
脉冲重复时间：1μs
有效带宽：3GHz
3）可与100MHz、250 MHz、500 MHz、1000 MHz和2000 MHz屏蔽天线配合使用，以满足不同的探测深度要求。
探地雷达图片
扩展阅读：
https://www.360docs.net/doc/cf3029627.html,/product_Type86.html
《工程与环境物探方法技术》（吉林大学），《灰坝渗漏的地球物理探测方法》
俄罗斯GEOTECH公司GEOTECH公司是俄罗斯工程物探勘测领域的领导者（地震勘探、电法勘探及探地雷达探测）。
GEOTECH不但为客户提供整体式物探勘测服务，而且还能够向客户提供物探设备，包括：探地雷达（GPR）、地震仪和电法仪等。
自成立之日起，GEOTECH就一直活跃地球物理勘探领域，并同时致力于推广先进的物探设备，广泛应用于土木工程、公路和铁路检测、机场、油田和天然气田以及考古等领域。
公司主要产品OKO-2探地雷达占领了俄罗斯探地雷达市场85％的份额。LAKKOLIT X-M3数字式多通道地震仪、IDS-1桩基动测仪、DELTA-03振动信号记录仪也已经为领先的俄罗斯公司服务超过15年。
公司取得成功在于将GEOTECH在物探勘测方面的丰富经验和高科技的物探设备有机地结合在一起，并与杰出的俄罗斯大学密切合作。近年来，物探勘测在国民经济各领域的应用意义稳步增长。为实时更新设备、进一步提高服务质量，GEOTECH积极活跃于公路、铁路、机场、石油天然气、工程施工等诸多领域，并与2009年完成“军转民”商务事物，09年12月份和北京申克仪器设备有限公司达成合作协议，成立中国区事务处。
GEOTECH一直秉承将现代高科技与俄罗斯最优秀的工程地质和地球物理技术密切结合的理念，被公认
为俄罗斯物探勘测行业中的领导者。
介电常数
介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为介电常数(permittivity),又称诱电率。如果有高介电常数的材料放在电场中，场的强度会在电介质内有可观的下降。
简介
一个电容板中充入介电常数为ε的物质后电容变大ε倍。电介质有使空间比起实际尺寸变得更大或更小的属性。例如，当一个电介质材料放在两个电荷之间，它会减少作用在它们之间的力，就像它们被移远了一样。当电磁波穿过电介质，波的速度被减小，有更短的波长。相对介电常数εr可以用静电场用如下方式测量:首先在其两块极板之间为空气的时候测试电容器的电容C0。然后，用同样的电容极板间距离但在极板间加入电介质后侧得电容Cx。然后相对介电常数可以用下式计算εr=Cx/C0 对于时变电磁场，物质的介电常数和频率相关，通常称为介电系数。介电常数又叫介质常数，介电系数或电容率，它是表示绝缘能力特性的一个系数，以字母ε表示，单位为法/米
常见溶剂
附常见溶剂的介电常数H2O (水) 78.5 HCOOH (甲酸) 58.5 HCON(CH3)2 (N,N-二甲基甲酰胺)36.7 CH3OH (甲醇) 32.7 C2H5OH (乙醇) 24.5 CH3COCH3 (丙酮) 20.7 n-C6H13OH （正己醇）13.3 CH3COOH (乙酸或醋酸) 6.15 C6H6 (苯) 2.28 CCl4 (四氯化碳) 2.24 n-C6H14 （正己烷）1.88
电介质的介电常数
气体温度() 相对介电常数液体温度() 相对介电常数
水蒸汽气态溴氦氢氧氮氩气态汞空气硫化氢真空乙醚液态二氧化碳甲醇乙醇水液态氨液态氦液态氢液态氧液态氮液态氯煤油松节油苯油漆甘油140～150 180 0 0 0 0 0 400 0 0 20 0 20 20 16.3 14 -270.8 -253 -182 -185 0 20 20 1.00785 1.0128 1.000074 1.00026 1.00051 1.00058 1.00056 1.00074 1.000585 1.004 1 4.335 1.585 33.7 25.7 81.5 16.2 1.058 1.22 1.465 2.28 1.9 2～4 2.2 2.283 3.5 45.8 固体氨固体醋酸石腊聚苯乙烯无线电瓷超高频瓷二氧化钡橡胶硬橡胶纸干砂15%水湿砂(金刚石) 木头琥珀冰虫胶赛璐璐玻璃黄磷硫碳云母花岗石大理石食盐氧化铍-902 -5 20 16 4.014.1 2.0～2.1 24～2.6 6～6.5 7～8.5 106 2～3 4.3 2.5 2.5 约2～8 2.8 2.8 3～4 3.3 4～11 4.1 4.2 5.5～16.5 6～8 7～9 8.3 6.2 7.5 9
相关解释
"介电常数" 在工具书中的解释1、又称电容率或相对电容率，表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据，常用ε表示。它是指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。介电常数愈小绝缘性愈好。空气和CS2的ε值分别为1.0006和2.6左右，而水的ε值特别大，10℃时为83.83，与温度t的关系是查看全文2、介电常数是物质相对于真空来说增加电容器电容能力的度量。介电常数随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。在化学中，介电常数是溶剂的一个重要性质，它表征溶剂对溶质分子溶剂化以及隔开离子的能力。介电常数大的溶剂，有较大隔开离子的能力，同时也具有较强的溶剂化能力。介电常数用ε表示，一些常用溶剂的介电常数见下表："介电常数" 在学术文献中的解释1、介电常数是指物质保持电荷的能力，损耗因数是指由于物质的分散程度使能量损失的大小.理想的物质的两项参数值较小文献来源2、其介质常数具有复数形式，实数部分称为介电常数，虚数部分称为损耗因子.通常用损耗正切值(损耗因子与介电常数之比)来表示材料与微波的耦合能力，损耗正切值越大，材料与微波的耦合能力就越强文献来源3、介电常数是指在同一电容器中用某一物质为电介质与该物质在真空中的电容的比值.在高频线路中信号传播速度的公式如下：V＝K 文献来源4、为简单起见，后面将相对介电常数均称为介电常数.反射脉冲信号的强度，与界面的波反射系数和透射波的衰减系数有关，主要取决于周围介质与反射体的电导率和介电常数。
应用
近十年来，半导体工业界对低介电常数材料的研究日益增多，材料的种类也五花八门。然而这些低介电常数材料能够在集成电路生产工艺中应用的速度却远没有人们想象的那么
快。其主要原因是许多低介电常数材料并不能满足集成电路工艺应用的要求。图2是不同时期半导体工业界预计低介电常数材料在集成电路工艺中应用的前景预测。早在1997年，人们就认为在2003年，集成电路工艺中将使用的绝缘材料的介电常数（k值）将达到1.5。然而随着时间的推移,这种乐观的估计被不断更新。到2003年，国际半导体技术规划（ITRS 2003[7]）给出低介电常数材料在集成电路未来几年的应用，其介电常数范围已经变成2.7~3.1。造成人们的预计与现实如此大差异的原因是，在集成电路工艺中，低介电常数材料必须满足诸多条件,例如：足够的机械强度（MECHANICAL strength）以支撑多层连线的架构、高杨氏系数（Young's modulus）、高击穿电压（breakdown voltage>4MV/cm)、低漏电(leakage current＜10-9 at 1MV/cm)、高热稳定性（thermal stability ＞450oC)、良好的粘合强度(adhesion strength)、低吸水性（low moisture uptake）、低薄膜应力（low film stress）、高平坦化能力（planarization）、低热涨系数（coefficient of thermal expansion）以及与化学机械抛光工艺的兼容性（compatibility with CMP process）等等。能够满足上述特性的完美的低介电常数材料并不容易获得。例如，薄膜的介电常数与热传导系数往往就呈反比关系。因此，低介电常数材料本身的特性就直接影响到工艺集成的难易度。目前在超大规模集成电路制造商中，TSMC、Motorola、AMD以及NEC等许多公司为了开发90nm及其以下技术的研究，先后选用了应用材料公司（Applied Materials）的Black Diamond 作为低介电常数材料。该材料采用PE-CVD技术[8] ，与现有集成电路生产工艺完全融合，并且引入BLOk 薄膜作为低介电常数材料与金属间的隔离层，很好的解决了上述提及的诸多问题，是目前已经用于集成电路商业化生产为数不多的低介电常数材料之一。
电导率
中文名称：电导率英文名称：conductivity;electric conductivity 定义1：在介质中该量与电场强度之积等于传导电流密度。对于各向同性介质，电导率是标量；对于各向异性介质，电导率是张量。所属学科：电力（一级学科）；通论（二级学科）定义2：边长为1cm的立方体内所包含溶液的电导。所属学科：机械工程（一级学科）；分析仪器（二级学科）；电化学式分析仪器-电化学式分析仪器一般名词（三级学科）定义3：以数字表示溶液传导电流的能力。单位以每米毫西门子(mS/m)表示。所属学科：生态学（一级学科）；水域生态学（二级学科）
电导率，物理学概念，指在介质中该量与电场强度之积等于传导电流密度。对于各向同性介质，电导率是标量；对于各向异性介质，电导率是张量。生态学中，电导率是以数字表示的
溶液传导电流的能力。单位以每米毫西门子(mS/m)表示。
定义
（1）英文：conductivity (or specific conductance) （2）定义：电阻率的倒数为电导率，σ=1/ρ。除非特别指明，电导率的测量温度是标准温度（25 °C ）。（3）单位：在国际单位制中,电导率的单位是西门子/米（S/m），其它单位有：s/cm，μs/cm。1S/m=1000ms/m=1000000μs/m=10ms/cm=10000μs/cm。（4）说明：电导率的物理意义是表示物质导电的性能。电导率越大则导电性能越强，反之越小。另外，不少人将电导跟电导率混淆：电导是电阻的倒数，电导率是电阻率的倒数。
影响因素
（1）温度：电导率与温度具有很大相关性。金属的电导率随着温度的增高而降低。半导体的电导率随着温度的增高而增高。在一段温度值域内，电导率可以被近似为与温度成正比。为了要比较物质在不同温度状况的电导率，必须设定一个共同的参考温度。电导率与温度的相关性，时常可以表达为，电导率对上温度线图的斜率。（2）掺杂程度：固态半导体的掺杂程度会造成电导率很大的变化。增加掺杂程度会造成高电导率。水溶液的电导率高低相依于其内含溶质盐的浓度，或其它会分解为电解质的化学杂质。水样本的电导率是测量水的含盐成分、含离子成分、含杂质成分等等的重要指标。水越纯净，电导率越低（电阻率越高）。水的电导率时常以电导系数来纪录；电导系数是水在25°C 温度的电导率。（3）各向异性：有些物质会有异向性(anisotropic) 的电导率，必需用 3 X 3 矩阵来表达（使用数学术语，第二阶张量，通常是对称的）。
测量方法
电导率的测量通常是溶液的电导率测量。固体导体的电阻率可以通过欧姆定律和电阻定律测量。电解质溶液电导率的测量一般采用交流信号作用于电导池的两电极板，由测量到的电导池常数K和两电极板之间的电导G而求得电导率σ。电导率测量中最早采用的是交流电桥法，它直接测量到的是电导值。最常用的仪器设置有常数调节器、温度系数调节器和自动温度补偿器，在一次仪表部分由电导池和温度传感器组成，可以直接测量电解质溶液电导率。
电导率的测量原理
电导率的测量原理是将相互平行且距离是固定值L的两块极板（或圆柱电极），放到被测溶液中，在极板的两端加上一定的电势（为了避免溶液电解，通常为正弦波电压，频率1～3kHz）。然后通过电导仪测量极板间电导。电导率的测量需要两方面信息。一个是溶液的电导G，另一个是溶液的几何参数K。电导可以通过电流、电压的测量得到。根据关系式S=K×G可以等到电导率的数值。这一测量原理在直接显示测量仪表中得到广泛应用。而K= L /A A——测量电极的有效极板；L——两极板的距离；这一值则被称为电极常数。在电极间存在均匀电场的情况下，电极常数可以通过几何尺寸算出。当两个面积为1cm的方形极板，之间相隔1cm组成电极时，此电极的常数K=1cm。如果用此对电极测得电导值G=1000μs，则被测溶液的电导率K=1000μs/ cm。一般情况下，电极常形成部分非均匀电场。此时，电极常数必须用标准溶液进行确定。标准溶液一般都使用KCl溶液这是因为KCl的电导率的不同的温度和浓度情况下非常稳定，准确。0.1mol/l的KCl溶液在25℃时电导率为12.88ms/cm。所谓非均匀电场（也称作杂散场，漏泄场）没有常数，而是与离子的种类和浓度有关。因此，一个纯杂散场电极是最复杂的电极，它通过一次校准不能满足宽的测量范围的需要。
电导电极的种类
电导电极一般分为二电极式和多电极式两种类型。二电极式电导电极是目前国内使用最多的电导电极类型，实验式二电极式电导电极的结构是将二片铂片烧结在二平行玻璃片上，或圆形玻璃管的内壁上，调节铂片的面积和距离，就可以制成不同常数值的电导电极。通常有K=1、K=5、K=10等类型。而在线电导率仪上使用的二电极式电导电极常制成圆柱形对称的电极。当K=1时，常采用石墨，当K=0.1、0.01时，材料可以是不锈钢或钛合金。多电极式电导电极，一般在支持体上有几个环状的电极，通过环状电极的串联和并联的不同组合，可以制成不同常数的电导电极。环状电极的材料可以是石墨、不锈钢、钛合金和铂金。电导电极还有四电极类型和电磁式类型。四电极电导电极的优点是可以避免电极极化带来的测量误差，在国外的实验式和在线式电导率仪上较多使用。电磁式电导电极的特点是适宜于测量高电导率的溶液，一般用于工业电导率仪中，或利用其测量原理制成单组分的浓度计，如盐酸浓度计、硝酸浓度计等。
电导电极常数
根据公式K=S/G，电极常数K可以通过测量电导电极在一定浓度的KCL溶液中的电导G来求得，此时KCL溶液的电导率S是已知的。由于测量溶液的浓度和温度不同，以及测量仪器的精度和频率也不同，电导电极常数K有时会出现较大的误差，使用一段时间后，电极常数也可能会有变化，因此，新购的电导电极，以及使用一段时间后的电导电极，电极常数应重新测量标定，电导电极常数测量时应注意以下几点：1．测量时应采用配套使用的电导率仪，不要采用其它型号的电导率仪。2．测量电极常数的KCL溶液的温度，以接近实际被测溶液的温度为好。3．测量电极常数的KCL溶液的浓度，以接近实际被测溶液的浓度为好。
电导率的温度补偿
电导率测量是与温度相关的。温度对电导率的影响程度依溶液的不同而不同，可以用下面的公式求得：Gt = Gtcal{1 + α(T-Tcal)} 其中：Gt = 某一温度（°C）下的电导率；Gtcal = 标准温度（°C）下的电导率；Tcal = 温度修正值；α= 标准温度（°C）下溶液的温度系数。下表列出了常用溶液的α值。要得到其他溶液的α值，只要测量某个温度范围内的电导率，并以温度为纵轴绘出相应的电导率的变化曲线，与标准温度相对应的曲线点为该溶液的α值。溶液（25°C）浓度Alpha (α)
盐酸10 wt% 1.56
氯化钾溶液10 wt% 1.88
硫酸50 wt% 1.93
氯化钠溶液10 wt% 2.14
氢氟酸 1.5 wt% 7.20
硝酸31 wt%31.0
市场上所销售的所有电导仪都可以参照标准温度（通常为25°C）进行调节的或自动温度补偿。大多数固定温度补偿的电导仪的α调节为2%/°C（近似25°C时氯化钠溶液的α）。可调节温度补偿的电导仪可以把α调节到更加接近所测溶液的α。
中国的电导率基准
中国和不少国家的电导率基准是以相对测量法建立的，是一种国家副基准。将一种纯度优于99.99％的高纯度氯化钾作为符合国际推荐的电导率基准物质，由它所配制的基准溶液应具有国际推荐电导率值。以25℃的溶液电导率为超始点，相应地测出各个电导率常数，然后按下式求出其他温度的电导率常数K K=K0(1-at) 式中，K0为0℃下电导池常数；a为制作电导池所用玻璃线性膨胀系数；t为溶液温度，单位℃。上式为近
似推导结果，与考虑复杂情况时最多不会超过正负1xl0^(-5)的差别。再根据不同温度下各溶液在相应电导池上所实测到的电阻值，相应地计算出各溶液在不同温度下的电导率。因为电导池常数相对变化的温度系数为-8.49x10^(-6)℃-1，而KCl溶液电导率的温度系数大约为+2x10^(-2)℃-1。因此，假如1D、0.1D和0.01D溶液在18℃和20℃下所测得的电导率与国际推荐值—致，则可以认为这样的相对测量方法是可靠的，这在以后的国际样品比较中得到了验证。其中20℃的国际推荐值是1972年和1976年IUPAC推荐值。
扩展阅读：
https://www.360docs.net/doc/cf3029627.html,/view/56013.htm?func=retitle
https://www.360docs.net/doc/cf3029627.html,
https://www.360docs.net/doc/cf3029627.html,/article/88/171/2008/2008110916763.html
https://www.360docs.net/doc/cf3029627.html,/???/blog/item/dfa394589bb8b885800a1849.html
光波的频率等于波速/波长
介电常数
介电常数 求助编辑 介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场（真空中）与最终介质中电场比值即为介电常数(permittivity),又称诱电率。如果有高介电常数的材料放在电场中，场的强度会在电介质内有可观的下降。 目录 编辑本段简介 介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为相对介电常数(permittivity),又称相对电容率，以εr表示。如果有高介电常数的材料放在电场中，场的强度会在电介质内有可观的下降。介电常数（又称电容率），以ε表示，ε=εr*ε0，ε0为真空绝对介电常数，ε0=8.85*e-12,F/m。 一个电容板中充入介电常数为ε的物质后电容变大ε倍。 介电常数 电介质有使空间比起实际尺寸变得更大或更小的属性。例如，当一个电介质材料放在两个电荷之间，它会减少作用在它们之间的力，就像它们被移远了一样。 当电磁波穿过电介质，波的速度被减小，有更短的波长。 相对介电常数εr可以用静电场用如下方式测量：首先在其两块极板之间为空气的时候测试电容器的电容C0。然后，用同样的电容极板间距离但在极板间加入电介质后侧得电容Cx。然后相对介电常数可以用下式计算εr=Cx/C0
编辑本段相关解释 "介电常数" 在工具书中的解释 1.又称电容率或相对电容率，表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据，常用ε表示。它是指在同一电容器中用同一物质为电介质和真空时的电容的比值，表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力。介电常数愈小绝缘性愈好。空气和CS2的ε值分别为1.0006和 2.6左右，而水的ε值特别大，10℃时为 8 3.83，与温度t的关系是 介电常数 查看全文 2.介电常数是物质相对于真空来说增加电容器电容能力的度量。介电常数随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。在化学中，介电常数是溶剂的一个重要性质，它表征溶剂对溶质分子溶剂化以及隔开离子的能力。介电常数大的溶剂，有较大隔开离子的能力，同时也具有较强的溶剂化能力。介电常数用ε表示，一些常用溶剂的介电常数见下表： "介电常数" 在学术文献中的解释
探地雷达操作规程
探地雷达操作规程 （文件编号：****-010） 共1页第1页版本/版次：D/ 0 生效日期：2016-01-01 1. 目的 为了使检测员更好地熟悉和掌握检测仪器的操作方法，保证检测数据的科学、公正和准确性，特制定本规程。 2. 适用范围 适用于探地雷达仪器 3 操作步骤 3.1测试前的安装准备 检查所有部件是否带齐，包括：电池、雷达主机、数据线、处理器电源线、信号线、工具箱、备件、固定用绑扎带、记录本； 3.2试验/检测的工作程序 （1）测试连接。将地质雷达天线通过支架安装。 （2）在扫描前调试主机并对主机进行参数设置。 （3）打开电源，控制天线移动的人员根据操作主机的人员口令，将天线紧贴待测界面上匀速移动。 （4）测试结束。按下stop结束测试点，保存文件并退出； （5）拆除信号线，拆除天线，支架。 3.3扫描之前的仪器调试和参数设置 （1）菜单系统—>设置—>调用，选择所用的天线。 （2）系统—>单位垂直刻度设为时间，单位为ns （3）测程：900M天线探测混凝土的量程约为15纳秒，为使所有有效信号完全显示，一般设置为20ns （4）采样点数：一般设为512或1024 采样点数越多，扫描曲线越光滑，垂直分辨率越好。但是采样点数增大，使得扫 描速率下降 （5）每秒扫描数：64 （6）增益点数：2 （7）垂向高通滤波器：225MHz
（8）垂向低通滤波器：2500MHz （9）数据位：16位 （10）发射率：100 KHz，发射功率越高，采集速度越快，但若采集过高，易损坏雷达系统 （11）信号位置设为手动 （12）表面设为0 （13）调出完整的直达波（首波），调整延时参数 若检测结构与上次相同，可不再次设置以上参数，系统默认上次检测参数。 （14）增益设置为自动，增益函数手动设置，可以改变增益点数多少、并且可以调整各增益点的函数大小，进而调整信号强度。增益函数调整过大，在探测资料中可能 人为造成假象。设置方法为先设为手动，再设为自动。 编制/日期：批准/日期：
国内探地雷达与国外的差别
国内探地雷达与国外的差别 随着世界经济建设和材料科学的发展，对地下非金属类目标探测技术的需求变得愈来愈迫切，六十年代末期得到发展的时域电磁场理论和相关的电子技术，进一步推动了毫微秒脉冲地下目标探测设备—探地雷达（GPR）的研制和应用。现在，国内外兴起了利用探地雷达进行地下目标无损探测的研究和应用热潮，探地雷达在城建、交通、地质、考古、国防等部门中扮演着越来越重要的角色。 在军方及地质与勘探部门的持续支持下，中国电波传播研究所在地下目标高分辨率探测领域，已开展十余年的研究工作,目前已经研制成功LTD系列多种型号的探地雷达产品,其中全数字化LTD-10一体化探地雷达具备携带方便、功能强、性能稳定等特点，既可以用于公路、隧道面层厚度检测，又可以用于地下较深层目标的探测，已广泛应用于军事和民用各领域。 但随着应用范围的不断拓宽，现场对尚处于成长期的探地雷达提出越来越高的技术要求，其中探测深度和分辨率的矛盾显得越来越明显，作者在此抛砖引玉，希望更多的科研院所、学校和现场应用部门加入到无损探测技术研究中来，通力合作，尽快使电磁波传播理论和探地雷达应用技术有大的突破。 工作原理 LTD探地雷达工作时，在雷达主机控制下，脉冲源产生周期性的毫微秒信号，并直接馈给发射天线，经由发射天线耦合到地下的信号在传播路径上遇到非均匀体时，产生反射信号。位于地面上的接收天线在接收到地下回波后，直接传输到接收机，信号在接收机经过整形和放大等处理后，经电缆传输到雷达主机，经处理后传输到微机。在微机中对信号依照幅度大小进行编码，并以伪彩色电平图/灰色电平图或波形堆积图的方式显示出来，经事后处理，可用来判断地下目标的深度、大小和方位等特性参数。 系统组成 探地雷达系统主要由LTD-10一体化雷达主机、天线、综合控制电缆、测距轮及其它相关配件和随机附送软件组成。 与国外部分品牌主机设计不同，探地雷达采用工控机和雷达主机一体化设计，与随机附送软件（包括实时采集软件和事后处理软件，两者都是全中文界面）配合，利用键盘或鼠标就可完成数据采集和后处理工作。其中，实时采集软件为用户提供分别在DOS和Windows2000
常见聚合物的溶度参数精编资料
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精品资料 常见聚合物的溶度参数 发布：多吉利来源：https://www.360docs.net/doc/cf3029627.html, 减小字体增大字体常见聚合物的溶度参数 聚合物 d (J/cm3)1/2聚合物 d (J/cm3)1/2 聚四氟乙烯12.6 聚苯乙烯18.7 聚三氟氯乙烯14.7 聚氯化异戊二烯橡胶18.7~19.2 聚二甲基硅氧烷14.9 聚甲基丙烯酸甲酯18.7 乙丙橡胶16.1 聚醋酸乙烯酯19.2 聚异丁烯16.1 聚氯乙烯19.4 聚乙烯16.3 双酚A聚碳酸酯19.4 聚丙烯16.3 聚偏氯乙烯20.0~25.0 聚异戊二烯(天然橡胶) 16.5 乙基纤维素17.3~21.0 聚丁二烯17.1 聚氧化乙烯20.3 丁苯橡胶17.1 纤维素二硝酸酯21.6 聚甲基丙烯酸叔丁酯16.9 聚对苯二甲酸乙二酯21.8 聚甲基丙烯酸正己酯17.6 聚甲醛22.6 聚甲基丙烯酸正丁酯17.8 纤维素二乙酸酯23.2 聚丙烯酸丁酯18.0 聚乙烯醇25.8 聚甲基丙烯酸乙酯18.3 尼龙66 27.8 聚甲基苯基硅氧烷18.3 聚甲基丙烯酸a氰基酯28.7 聚丙烯酸乙酯18.7 聚丙烯腈28.7 常见聚合物的介电常数与溶度参数 聚合物 d e 聚四氟乙烯12.7 2.1 聚丙烯18.8 2.2 聚三氟氯乙烯14.7 2.24 聚乙烯17.1 2.3 聚苯乙烯15.6~21 2.5 聚乙烯醇25.78 2.5 聚二甲基硅氧烷15.1 2.75 双酚A聚碳酸酯19.4 3.0 聚醚醚酮- 3.3 聚醋酸乙烯酯21 3.3 聚对苯二甲酸乙二酯21.8 3.3 聚氯乙烯19.4 3.4 聚甲基丙烯酸甲酯18.7 3.6 尼龙 66 27.8 4.0 聚偏氯乙烯20.0~25.0 4.5-6.0 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2
探地雷达在隧道工程检测中的应用分析
探地雷达在隧道工程检测中的应用分析 随着交通事业的不断发展，隧道数量逐年增加，运营中出现的病害也屡见不鲜，但隧道建成以后用常规方法很难对衬砌质量作出系统评价。地质雷达利用高频电磁脉冲波探测目标介质的介电常数，能够快速准确地掌握衬砌结构的厚度、衬砌裂隙及背后空洞等情况。本文就探地雷达在隧道工程检测中的应用进行简要的分析。 标签：探地雷达隧道工程检测 隧道是修建在山岭、河道、海峡及城市地面以下，供车辆、行人、流水、管线通过，或用作采掘矿藏、军事设施、人防设施等的地下通道和构筑物。它能穿越地表的障碍，并有缩短线路、防空袭、容易调温和不占地面空间等优点。隧道工程的检测是一项技术要求高，而且相对危险的工作内容，探地雷达作为一种新型的检测仪器，现已被广泛应用于隧道工程检测中，其具有操作安全、获取数据准确、真实、便于携带等特点。 1探地雷达在隧道工程检测中的工作原理与作用 探地雷达又称地质雷达，是一种新兴的高分辨率物探设备，在国内隧道工程中，探地雷达现已被广泛应用于地质检测等施工环节。在隧道工程检测中，探地雷达有效应用了现代非侵入性探测技术，即不必将传感器放入隧道检测介质内，就可以安全的在地面与地下进行各种现场数据检测操作。在隧道工程检测中，探地雷达的工作原理主要是借助探地雷达所产生的高频电磁波，以宽频带短脉冲形式通过天线向地下发射，并在岩层中透射，遇反射目标后返回地面，由接收天线接收。探地雷达具有安全、高效、便于携带等优点，但是它探测的目标距离普遍较短，难以进行较深隧道的检测工作。 探地雷达在隧道工程检测中的应用，其所具有的作用是十分重大的。探地雷达不但可以提高隧道工程检测的安全系数，而且有效保证了隧道工程检测数据的科学性和可靠性，这对于隧道工程的开展和进行都是极其重要的。探地雷达是现代隧道工程检测中所应用的主要科学仪器之一，探地雷达的应用对于推动隧道工程建设和工程建设行业的发展也具有深远意义。隧道工程多是在较深的地下进行施工和操作的，其危险系数自然相对较大，传统的隧道工程检测多是由技术人员深入到隧道深处，这样必然会引起安全隐患和工程事故的发生。探地雷达的运用，技术人员只需掌握和熟悉设备的操作流程，就可以在短时间内获取所需的各项数据，并且可以确保数据的全面性和准确性。随着电子技术和计算机技术的不断发展，探地雷达的探测深度，在复杂条件下的分辨率将会进一步提高，在隧道工程检测中发挥更大的作用。 2探地雷达在隧道工程检测中应用 探地雷达在隧道工程检测中应用的范围比较广泛，基本可以保障隧道工程所
探地雷达毕业报告
地球物理与空间信息学院应用地球物理系 毕业实习报告 题目：探地雷达实习报告 姓名：胡浩 班级：061071-22 学号：20071002609 指导教师：邓世坤 二○一一年四月二十二日
前言 探地雷达是利用超高频脉冲电磁波探测地下介质分布的一种地球物理勘探方法。实践证明，它可以分辨地下1m尺度的介质分布，因此探地雷达方法以其特有的高分辨率在浅层于超浅层地质调查中有着极其广阔的应用前景。 探地雷达利用一个天线发射高频宽带电磁波，另一个天线接收来自地下介质界面的反射波。电磁波在介质中传播的时，其路径、电磁场强度于波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化。因此，根据接收到的波的旅行时间、幅度、与波形资料，可推断介质的结构。 第一章探地雷达的探测原理 探地雷达探测是一种快速、连续、非接触电磁波探测技术，具有采集速度快、分辨率高的特点。探地雷达向地下发送脉冲形式的高频宽带电磁波，电磁波在地下介质传播的过程中，当遇到存在电性目标体时，如空洞、分界面时，电磁波便会发生反射，返回到地面时由接收天线所接收；对接收到的电磁波进行信号处理与分析，根据信号波形、强度、双程走时等参数来推断地下目标体的空间位置、结构、电性及几何形态，从而达到对地下隐蔽目标体的探测。 如图A所示，由发射天线向地下介质中发射一定中心频率的电磁脉冲波，电磁波在地下介质中传播时，遇到介质中的电磁性（电阻率、介电率及磁导率）差异分界面发生反射和透射等现象；被反射的电磁波传回地表，由接收天线接收；通过电脑进行操作和控制；接收天线所接收的地下反射回波信号经由光纤传输到仪器控制台，转换成时间序列信号；这种时间序列即构成每一测点上的雷达波形记录道，它包含该测点处所接收到的雷达波的幅度、相位及旅行时间等信息。由电脑收集并存储每一测点上雷达波形序列，形成一个由若干记录道构成的雷达剖面（见图B）。通过对地质雷达剖面进行处理与推断解释，便可获得探测剖面线下方有关的地质特征与信息（或地下目标体的内部结构特征信息）。
常见物质介电常数汇总
Sir-20说明书普通材料的介电值和术语集 1
常见物质的相对介电常数值和电磁波传播速度(RIS-K2说明书)
------------------《探地雷达方法与应用》（李大心）
2007第二期勘察科学与技术
电磁波在部分常见介质中的传播参数 （The propagation parameters of the electromagnetic wave in the medium） 地球表面大部分无水的物质(如干燥的土壤和岩石等)的介电常数，实部一般介于1.7-6之间，水的介电常数一般为81，虚部很小，一般可以忽略不计。岩石和土壤的介电常数与其含水量几乎呈线形关系增长，且与水的介电常数特性相同。所以天然材料的电学特性的变化，一般都是由于含水量的变化所致。对于岩石和土壤含水量和介电常数的关系国内外进行了详细研究(P.Hoekstra, 1974; J.E.Hipp,1 974;J .L.Davis,1 976;G A.Poe,1 971;J .R.Wang,1 977;E .G.巧okue tal ,1 977)。在实验室内大量测量了不同粒度的土壤一水混合物介电常数，考虑到束缚水和游离水，提出了经验土壤介电常数混合模型(J.R.Wang, 1985)。实验室内用开路探头技术和自由空间天线技术测量干燥岩石的介电常数(F.TUlaby, 1990)。国内肖金凯等人(1984, 1988)测量了大量的岩石和土壤的介电常数，王湘云、郭华东(1999)研究了三大岩类中所含的矿物对其介电常数的影响。研究表明，土壤中
含水量的变化影响介电常数的实部，水溶液中含盐量的变化影响土壤的导电性，即介电常数的虚部。水与某些铁锰化合物具有高的介电常数，绝大多数矿物的介电常数较低，约为4--12个相对单位，由于主要造岩矿物与水的相对介电常数存在较大差异，所以，具有较大孔隙度岩石的介电常数主要取决于它的含水量，泥岩由于含有大量的弱束缚水，所以其相对介电常数可高达50--60,岩石含泥质较多时，它们的介电常数与泥质含量有明显的关系，很多火成岩的孔隙度只有千分之几，其相对介电常数主要取决于造岩矿物，一般变化范围为6--12，水的介电常数与其矿化度的关系较弱，与此相应，岩石孔隙中所含水的矿化度同样对其介电常数不应有大的影响，水的矿化度的增大只导致岩石介电常数的少许增加。 表1 常见介质的电性参数值 媒质电导率 / （S/m） 介电常 数（相对 值） 电磁波速度/ （m/ns） 空气0 1 0.3 水10-4～3х10-281 0.033 花岗岩（干）10-8 5 0.15 灰岩（干）10-97 0.11 灰岩（湿） 2.5х10-28～10 0.11～0.095 粘土（湿）10-1～1 8～12 0.11～0.087 混凝土10-9～10-86～15 0.12～0.077 钢筋∞∞
探地雷达成像算法研究
探地雷达成像算法研究 摘要 探地雷达(Ground Penetrating Radar,简称GPR)集无损检测、穿透能力强、分辨率高等众多优点而成为检测和识别地下目标的一种有效技术手段。性能优良的探地雷达成像方法有助于精确定位地下目标，同时提高对目标的检测和识别能力，从而推动探地雷达在城市质量监控、地质灾害、考古挖掘、高速公路无损检测、地雷探测等各个方面得到更广泛的应用。 本文以中国电波传播研究所的探地雷达LD-2000为实验设备，从中读取探测数据。以MATLAB为软件平台，实现了探地雷达数据的显示、处理、成像几个部分。其中数据显示方式包括数据的波形堆积图，剖面面色阶图以及带数据波形图；数据处理部分包括直达波的去除、背景噪声的去除、振幅增益等；雷达成像算法部分主要采用波前成像算法和投影层析成像算法。
Imaging Algorithm of Ground Penetrating Radar ABSTRACT GPR (Ground Penetrating Radar, referred GPR) set of non-destructive testing, penetration ability, many advantages of high resolution detection and identification of underground and become the target of an effective technical means. Excellent performance GPR imaging approach helps pinpoint underground targets, while increasing the target detection and identification capabilities, thereby promoting the quality of ground penetrating radar surveillance in the city, geological disasters, archaeological excavation, highway nondestructive testing, mine detection, etc. aspects to be more widely used. In this paper, China Institute of Radiowave Propagation GPR LD-2000 for the experimental apparatus, reads probe data. MATLAB as the software platform to achieve a ground-penetrating radar data display, processing, imaging several parts. Wherein the data includes a data waveform display stacked, with a cross-sectional side view and a gradation data waveform; data processing section includes the removal of the direct wave, the background noise removal, the amplitude gain, etc.; radar imaging algorithm some of the major imaging algorithm and the wavefront projection tomography algorithms.
电介质的损耗复习课程
电介质的损耗
第二节电介质的损耗 作用下的能量损耗，由电能转变为其它形式的能，如热能、光能等，统称为介质损耗。它是导致电介质发生热击穿的根源。电介质在单位时间内消耗的能量称为电介质损耗功率，简称电介质损耗。 1 损耗的形式 ①电导损耗： 在电场作用下，介质中会有泄漏电流流过，引起电导损耗。气体的电导损耗很小，而液体、固体中的电导损耗则与它们的结构有关。非极性的液体电介质、无机晶体和非极性有机电介质的介质损耗主要是电导损耗。而在极性电介质及结构不紧密的离子固体电介质中，则主要由极化损耗和电导损耗组成。它们的介质损耗较大，并在一定温度和频率上出现峰值。 电导损耗，实质是相当于交流、直流电流流过电阻做功，故在这两种条件下都有电导损耗。绝缘好时，液、固电介质在工作电压下的电导损耗是很小的，与电导一样，是随温度的增加而急剧增加的。 ②极化损耗： 只有缓慢极化过程才会引起能量损耗，如偶极子的极化损耗。它与温度有关，也与电场的频率有关。极化损耗与温度、电场频率有关。在某种温度或某种频率下，损耗都有最大值。用tg δ来表征电介质在交流电场下的损耗特征。 ` ③游离损耗： 气体间隙中的电晕损耗和液、固绝缘体中局部放电引起的功率损耗称为游离损耗。电晕是在空气间隙中或固体绝缘体表面气体的局部放电现象。但这种放电现象不同于液、固体介质内部发生的局部放电。即局部放电是指液、固体绝缘间隙中，导体间的绝缘材料局部形成“桥路”的一种电气放电，这种局部放电可能与导体接触或不接触。这种损耗称为电晕损耗。 2 介质损耗的表示方法 在理想电容器中，电压与电流强度成 90o ，在真实电介质中，由于 GU 分量，而不是 90o 。此时，合成电流为： ； 故定义：——为复电导率
探地雷达的发展与现状
探地雷达的发展与现状 探地雷达的历史最早可追溯到20世纪初。1904年，德国人Hülsmeyer首次将电磁波信号应用于地下金属体的探测。1910年，Leimback和L?wy以专利形式提出将雷达原理用于探地，他们用埋设在一组钻孔中的偶极天线探测地下相对高导电性质的区域，正式提出了探地雷达的概念。1926年Hülsenbeck第一个提出应用脉冲技术确定地下结构的思路，他指出介电常数不同的介质交界面会产生电磁波反射。由于地下介质具有比空气强得多的电磁衰减特性，加之地下介质情况的多样性，电磁波在地下的传播比空气中复杂的多，之后二三十年尽管在美国出现过一些相关的专利，这项技术很少被运用到其它领域,直到50年代后期，探地雷达技术才慢慢重新被人们所重视。探地雷达在矿井(1960,、冰层厚度(1963,、地下粘土属性(1965,Barringer)、地下水位(1966,Lundien)的探测方面得到了应用。1967年，一个与stern最初用于冰川探测的仪器类似的系统被设计研制出来，1972年Procello将其于探测月球表面结构。同样在1972年，Rex Morcy和Art Drake开创了GSSI(Geophysical Survey Systems Inc.)公司，主要从事商业探地雷达的销售。随着电子技术的发展，数字磁带记录问世，加之现代数据处理技术的应用，特别是拟反射地震处理的应用，探地雷达的实际应用范围在70年代以后迅速扩大，其中有：石灰岩地区采石场的探测(1971,Takazi;1973,kithara;)、淡水和沙漠地区的探测(1974,、工程地质探测(1976,和、煤矿井探测(1975,、泥炭调查(1982,、放射性废弃物处理调查(1982,、以及地面和井中雷达用于地质构造填图(1997, )、水文地质调查(1996, ;1997,Chieh-Hou Yang )、地基和道路下空洞及裂缝调查、埋设物探测、水坝的缺陷检测、隧道及堤岸探测等。自70年代以来、许多商业化的通用数字探地雷达系统先后问世，其中有代表性的有：美国Geophysical Survey System Inc公司的SIR系统、Microwave Associates 的MK系列，加拿大Sensor & Software的Pulse Ekko系列，瑞典地质公司(SGAB)的RAMAC/GPR系列，日本应用地质株式会社OYO公司的GEORADAR系列及一些国内产品(电子工业部LTD系列，北京爱迪尔公司CR-20、CBS-900等)。这些雷达仪器的基本原理大同小异，主要功能有多通道采集、多维显示、实时处理、变频天线、多次叠加、多波形处理等，另外还有井中雷达系统，多态雷达系统，层析成像雷达系统等。国内探地雷达的研究始于70年代初。当时，地矿部物探所、煤炭部煤科院，以及一些高校和其他研究部门均做过探地雷达设备研制和野外试验工作，但由于种种原因，这些研究未能正式用于实际。90年代以来，由于大量国外仪器的引进，探地雷达得到了广泛的应用与研究。1990-1993年，中国地质大学(武汉)在国家自然科学基金
ReflexW读取GSSI劳雷探地雷达dzt文件及信号处理方法
ReflexW读取GSSI劳雷雷达数据和处理方法 Dr.Zhang/ 2020.2.21 1雷达数据 1.1雷达数据文件 探地雷达的采集原理类似于地震，老一点的数据格式一般跟地震一样都是segy。后来 GSSI 公司的 TerraSIRch SIR3000地质雷达系统(简称SIR-3000) 在国内普及起来后，格式dzt就成了主流格式（美国SIR系列探地雷达的数据格式）。现在最新的情况是国内生产单位还是美国最多，其次是加拿大和意大利的。 国内其他常用的GPR数据还包括：DT格式（意大利RIS系列探地雷达的数据格式），DT1格式（加拿大Pulse-Ekko 系列探地雷达的数据格式）以及RD3格式(瑞典MALA系列探地雷达的数据格式)。 1.2 雷达文件dzt数据 目前主要是劳雷GSSI SIR 3000和SIR 4000的数据格式。 2REFLEXW软件简介 2.1 REFLEXW软件简介 本文基于MATLAB开发的GUI界面，主要实现了REFLEXW软件的相应功能。 REFLEXW是地质雷达数据（类地震）数据处理及解释软件，应用于地质雷达的数据处理以及资料解释。Reflexw软件兼容了世界上大多数雷达的数据格式，在欧美地区，Reflexw已经成为了地质雷达数据处理的标准软件。随着地质雷达行业的发展，在国内也越来越多的人开始使用Reflexw软件。 软件特点：功能强大，可做多种滤波处理可对个雷达数据进行批量处理导入GPS数据，可绘制测线轨迹、修正地形可显示测线中的标记对不需要的雷达数据可进行删除可做2D剖
面处理和3D时间切片处理。 2.2 REFLEXW软件功能分析 通过REFLEXW软件，可以实现对探地雷达数据的读入，一维滤波，校正，二维滤波，波形图观察等功能，REFLEXW提供了较为全面的滤波手段，可以将探地雷达图谱处理的更加容易观察 在REFLEXW软件中，在显示数据方面，也同样提供了大量的处理方式。其中，最主要的处理方式为Plot Options。在Plot Options选项中，包括了绘图模式，点模式比例，能量衰减和振幅比例。其中，点模式比例又分为了XY比例绘图，每样点像素，每道像素，能量衰减，振幅比例。以上的这些选项，在用户导入探地雷达图谱之后，可以对图谱进行一个基本的预处理，或者通过不同的方式来观察图谱。 3 读取.dzt文件 3.1 建立预处理的工程文件 雷达信号分析时会产生一系列的文件，因此最好为每个雷达文件建立一个工程，并指定其存放位置。ReflexW会自动生成相应的文件。 图3.1 建立工程(project -选择文件-confirm)
探地雷达最新发展概述
探地雷达最新发展状况概述 随着探地雷达应用范围的不断扩大，对探地雷达技术也提出了新的挑战。它要求探地雷达具有更高的分辨率、更大的穿透深度，提供更丰富的地下信息。 关于天线方面，研制一种高方向性、宽频带、高发射率、体积轻便的天线成为一个重要的课题。另一方面，如何改进电磁波发射机的技术指标，达到加大辐射能量，增加探测深度的目的也是探地雷达技术面临的一项重要研究内容。 变频天线的出现使雷达系统变得更加轻巧和方便。它不但具有改变中心频率的能力，而且可发射较低频率的信号。它可以利用各种频率扫描并进行综合分析，不但可以获得更丰富的地下信息，而且还使薄层的识别成为可能。它避免了传统雷达系统常需配置多种工作频率的天线从而导致系统重量增加、操作复杂的弊端。 多道雷达系统可以同时对多个天线或天线对进行操作。每道既可接受相同频率的天线，也可接收不同频率的天线。而其参数既可单独设置，也可以统一设置。多道雷达系统克服了单道雷达系统在面积性扫描中的缺陷，并可实现时间倾角扫描叠加技术，使地下目的体高质量三维成像的实现成为可能。此外，按特定的几何形态排列天线，有可能形成可控制或聚焦的复杂雷达信号，文17给出了线性阵列两种天线间隔对应的辐射极性图的比较，说明天线距越宽，聚焦作用越强。 文20提出了一套新的探地雷达思想，即三维探地雷达系统。它以多道雷达系统为基础，以大量模型为核心，综合二维横断面信息，
最后形成地层三维图像。这是探地雷达发展的新方向。 就探地雷达数据处理方面而言，除已有的带通滤波、频率波数滤波外，反褶积和偏移技术是当前的两大热门课题。 反褶积是把雷达记录变成反射系数来消除大地干扰和天线瞬变及多次反射，达到提高数据垂直分辨能力的目的。但是，已有学者指出，由于地下介质的复杂性和噪声影响，反褶积处理的效果较之原始数据并没有多大的提高。这是因为，对褶积来讲，雷达电磁波的高衰减性和地下介质的频散现象，使得电磁脉冲子波在地下传播时要发生很大的变化，导致子波估计常出现很大的偏差。当然，对于简单的层状结构物，有可能得到适当的参数，从而获得较好的结果。 文8认为，反褶积处理只是有助于雷达剖面上半部分的解释，而偏移处理技术则是将雷达记录中的每个反射点移到其本来位置，消除雷达图像的畸变，从而获得能够反映地下介质形状真实图像的二维成像方法。偏移技术对消除直立体的绕散、散射产生的相干噪声具有很大的潜力，对地下介质比较均匀的雷达剖面有较好的结果。 利用小波变换的调焦功能和频域—时域双重局部性来压制噪声是雷达数据处理技术的一条新途径。研究表明，雷达信号小波算子法成像具有良好的地下界面准确定位功能，而且根据高频电磁波在有耗介质中的衰减特性，在精确校正电磁波振幅衰减和相位偏移的基础上，利用时变反褶积和小波去噪可以得到高分辨率的探地雷达图像。 超宽带探地雷达，利用超宽带探地雷达（UWBGPR）技术进行浅层有耗媒质中目标和介质构造的探测，是近年来国内外透
浅谈探地雷达的原理与特点
浅谈探地雷达的原理与特点 摘要：地下管线系统的建立是城市现代化建设的重要因素，但由于地下管线中的非金属管线的大量存在以及城市建设快速安全的需要，探地雷达探测技术的独特优势就显现出来，本文通过对探底雷达和地下管线的分析，为应用探底雷达在城市地下管线建设提供参考。 关键字：探地雷达；地下管线；探测技术 0 引言 随着城市现代化的发展，地下管线的密集程度也在不断地扩大。地下管线作为城市的重要基础设施之一，它一方面关系着城市居民生活及城市工业的发展，担负着巨大的社会责任，另一方面又由于它深埋于地下，具有不透明性，纵横交错、结构复杂。近年来，在许多大城市出现施工时挖断通信、电力电缆导致通讯中断、区域性停电、停产事故，这些事故给该地区经济和人们的生产生活带来了巨大的损失。因此，地下工程在施工时如何避免破坏这些地下管线就变得越来越重要，建立完整的城市地下管线系统成为现代城市快速建设的关键因素。 探地雷达(Ground Penetrating Radar，简称GPR)是一种对地下或物体内不可见的目标或界面进行定位的电磁法，并以其探测的高分辨率和高效率而成为地球物理勘探的一种有力工具。随着信号处理技术和电子技术的不断发展及工程实践的增多和经验的不断积累，探地雷达技术也得到极大提高，仪器也不断更新，探地雷达检测技术具有分辨率高、采集速度快、后期数据处理简便等特点。因此在铁路、公路、建筑、市政、考古等领域得到广泛的应用,并受到广大现场技术人员的认可和喜爱。 1 探地雷达的发展 国外探底雷达技术最早可追溯到二十世纪初，西方国家以专利形式提出将雷达原理用于探地，正式提出了探地雷达的概念。但是直到50年代后期探地雷达技术才被慢慢重视起来。探地雷达在矿井、冰层厚度、地下粘土属性、地下水位等方面的得到了应用。1967年，一个与Stern最初用于冰川探测的仪器类似的系统被设计研制出来，1972年，Rex Morcy和Art Drake开创了GSSI公司，主要从事商业探底雷达的销售。随着电子技术的发展，电子存储设备的问世，加之现代数据处理技术的应用，特别是拟反射地震处理的应用，探底雷达的应用领域迅速扩大，其中有：石灰岩地区采石场的探测、淡水和沙漠地区的探测、工程地质探测、煤矿井探测、泥灰调查、放射性废弃物处理调查、埋设物探测、水文地质调查、地基和道路下空洞及裂缝调查、水坝的缺陷检测、隧道及堤坝探测等。 自70年代以来，许多商业化的通用数字探地雷达系统先后问世，其中有代表性的有：美国GSSI公司的SIR和MK系列，加拿大Sensor&Software公司的Pulse Ekko系列。这些雷达的基本原理大同小异主要功能有多通道采集、多维显示、实时处理、变频天线、多次叠加、多波形处理等，另外还有井中雷达系统，
国内外路用探地雷达性能概述
国内外路用探地雷达性能概述 摘要：本文调研了国内外主要道路用探地雷达（GPR）生产厂家及其检测能力，提出适宜路用雷达天线中心频率范围，为工程和研究人员合理选用探地雷达的提供参考。 关键词：道路工程探地雷达（GPR）天线性能 1 概述 探地雷达（GPR）检测路面和桥面板，可给出定性、定量的结果，用于快速、可靠的评定路面、桥面状况，是一种非常经济、高效的检测手段。随着科学技术的进步，特别是分析处理软件的进一步开发和完善，雷达必将在公路快速检测中应用越来越广。 2 ASTM和AASHTO雷达标准简介 由于国内目前尚没有专用的雷达路面桥面检测标准规范。大多依赖厂家的软件、资料和参照美国ASTM 和AASHTO等测试方法和标准。 1）ASTM D4748—98《使用短脉冲雷达测定组合路面层厚度测试方法标准》(Standard Test Method for determining the thickness of Bound Pavement Layers Using Short—Pulse Radar)。本规程包括使用短脉冲雷达进行组合路面层厚度无损检测。本方法的精确度和适应性取决于雷达系统的穿透性、分辨率和介电常数。 2) ASTM D6097—97el《使用地面探测雷达评定沥青铺层混凝土桥面板测试方法标准》，本规程包括可用于评定铺有沥青混凝土磨耗层的混凝土桥面板状况的步骤，尤其是判断是否存在剥离。最严重的损坏是由内部钢筋的锈蚀引起的。 3）ASTM 06432—99 《使用地表面探测雷达方法进行地下勘探标准指南》(Standard Guide for using the Surface Ground Penetrating Radar Method for Subsurface Investigation)，本指南是脉冲雷达方法的概述，而不是理论、测试步骤和数据解释的详细资料，限于地表面雷达探测的一般用途。 4）AASHTO TP36《使用脉冲雷达评定沥青加铺层混凝土桥面板测试方法标准》(Standard Test Method for Evaluting Asphalt-Coverd Concrete Bridge Decks using pulse Radar)，本标准基于SHRP成果2015，内容基本与ASTM6087相同。 3国内外雷达(GPR)生产厂家及路面雷达性能调查 3.1 加拿大Sensers&Software公司PULSE RODAR路面雷达系统 RODAR是Pulse雷达公司研制的专利产品，大范围的天线频率（50 MHz-3
常见物质介电常数汇总
Sir-20说明书普通材料的介电值和术语集材料介电值速度毫米/纳秒空气 1 300 水淡81 33 水咸81 33 极地雪 1.4 - 3 194 - 252 极地冰 3 - 3.15 168 温带冰 3.2 167 纯冰 3.2 167 淡水湖冰 4 150 海冰 2.5 - 8 78 - 157 永冻土 1 - 8 106 - 300 沿岸砂干燥10 95 砂干燥 3 - 6 120 - 170 砂湿的25 - 30 55 - 60 粉沙湿的10 95 粘土湿8 - 15 86 - 110 粘土土壤干 3 173 沼泽12 86 农业耕地15 77 畜牧土地13 83 土壤平均16 75 花岗岩 5 - 8 106 - 120 石灰岩7 - 9 100 - 113 白云岩 6.8 - 8 106 - 115 玄武岩湿8 106 泥岩湿7 113 砂岩湿 6 112 煤 4 - 5 134 - 150 石英 4.3 145 混凝土 6 - 8 55 - 112 沥青 3 - 5 134 - 173 聚氯乙烯pvc 3 173
常见物质的相对介电常数值和电磁波传播速度(RIS-K2说明书)
------------------《探地雷达方法与应用》（李大心）
2007第二期勘察科学与技术
电磁波在部分常见介质中的传播参数 （The propagation parameters of the electromagnetic wave in the medium） 地球表面大部分无水的物质(如干燥的土壤和岩石等)的介电常数，实部一般介于1.7-6之间，水的介电常数一般为81，虚部很小，一般可以忽略不计。岩石和土壤的介电常数与其含水量几乎呈线形关系增长，且与水的介电常数特性相同。所以天然材料的电学特性的变化，一般都是由于含水量的变化所致。对于岩石和土壤含水量和介电常数的关系国内外进行了详细研究(P.Hoekstra, 1974; J.E.Hipp,1 974;J .L.Davis,1 976;G A.Poe,1 971;J .R.Wang,1 977;E .G.巧okue tal ,1 977)。在实验室内大量测量了不同粒度的土壤一水混合物介电常数，考虑到束缚水和游离水，提出了经验土壤介电常数混合模型(J.R.Wang, 1985)。实验室内用开路探头技术和自由空间天线技术测量干燥岩石的介电常数(F.TUlaby, 1990)。国内肖金凯等人(1984, 1988)测量了大量的岩石和土壤的介电常数，王湘云、郭华东(1999)研究了三大岩类中所含的矿物对其介电常数的影响。研究表明，土壤中
探地雷达实验数据处理报告
探地雷达数据基本处理报告 实验目的：学会探地雷达数据的基本处理步骤，掌握一定处理数据能力，学会运用软件处理收集数据，突出有效波，抵制干扰波，收集有利信息，然后可以对地下的情况进行简单的分析，进行简单地分层。实验仪器：Terra SIR-3000，处理软件：RADAN6.5.3.0软件。 实验处理过程： 第一步，装载文件，打开File—Open,加亮文件名FILE____039.DZT，点OK，选定的文件就会在屏幕上显示出来。 第二步，改变输出路径，选择菜单Window>Close ALL，即可关闭所有文件。 选择View>Customize，移动鼠标到输出如果输出路径不存在，利用WINDOWS浏览器创建一个文件夹，然后返回View>Customize选择新建立的文件目录。 第三步，改变显示参数。 1，点击显示按钮。 2，点击线扫描图标。 3，点击线扫描图标。在灰度比例尺中选择彩色表20，显示资料。点OK或者回车，退出线扫描参数对话框，再点OK退出显示参数设置资料显示。
第四步，编辑文件头，选择Edit > File Header。察看文件头信息。
第五步，编辑文件，去除多余道。 a，利用右滑动箭头，将数据文件滑动到文件末。采用高分辨率显示器，就不必用滑动功能。 点击选择按钮，或者在数据窗口点鼠标右键，加亮选择区域。打开选择编辑块体对话框。 b，选择编辑>剪切（Edit-select，使用剪刀按钮。
被选剖面将从文件中剪切，得到新文件。 c，运用窗口振动简图切换图标，演示图像如下
第六步，突出有效波，，采用增益的方法。 1，点击显示按钮-点击线扫描图标-点击线扫描图标，在显示窗口分 别调节Color Table，Color Xform找到突出部分。
完整word版,介电常数与好三因素间的关系
介电常数与耗散因数间的关系 介电常数又称电容率或相对电容率，是表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据，常用ε表示。介质在外加电场时会产生感应电荷而削弱电场，原外加电场(真空中)与最终介质中电场比值即为介电常数。其表示电介质在电场中贮存静电能的相对能力，例如一个电容板中充入介电常数为ε的物质后可使其电容变大ε倍。介电常数愈小绝缘性愈好。如果有高介电常数的材料放在电场中，场的强度会在电介质内有可观的下降。介电常数还用来表示介质的极化程度，宏观的介电常数的大小，反应了微观的极化现象的强弱。气体电介质的极化现象比较弱，各种气体的相对介电常数都接近1，液体、固体的介电常数则各不相同，而且介电常数还与温度、电源频率有关有些物质介电常数具有复数形式，其实部即为介电常数，虚数部分常称为耗散因数。 通常将耗散因数与介电常数之比称作耗散角正切，其可表示材料与微波的耦合能力，耗散角正切值越大，材料与微波的耦合能力就越强。例如当电磁波穿过电解质时，波的速度被减小，波长也变短了。 介质损耗是指置于交流电场中的介质，以内部发热的形式表现出来的能量损耗。介质损耗角是指对介质施加交流电压时，介质内部流过的电流相量与电压向量之间的夹角的余角。介质损耗角正切是对电介质施加正弦波电压时，外施电压与相同频率的电流之间相角的余角δ的正切值--tgδ. 其物理意义是：每个周期内介质损耗的能量//每个
周期内介质存储的能量。 介电损耗角正切常用来表征介质的介电损耗。介电损耗是指电介质在交变电场中,由于消耗部分电能而使电介质本身发热的现象。原因是电介质中含有能导电的载流子,在外加电场作用下,产生导电电流,消耗掉一部分电能,转为热能。任何电介质在电场作用下都有能量损耗，包括由电导引起的损耗和由某些极化过程引起的损耗。 用tgδ作为综合反应介质损耗特性优劣的指标，其是一个仅仅取决于材料本身的损耗特征而与其他因素无关的物理量，tgδ的增大意味着介质绝缘性能变差，实践中通常通过测量tgδ来判断设备绝缘性能的好坏。 由于介电损耗的作用电解质在交变电场作用下将长生热量，这些热会使电介质升温并可能引起热击穿，因此，在绝缘技术中，特别是当绝缘材料用于高电场强度或高频的场合，应尽量采用介质损耗因数，即电介质损耗角正切tgδ较低的材料。但是，电介质损耗也可用作一种电加热手段，即利用高频电场（一般为0.3--300兆赫兹）对介电常数大的材料（如木材、纸张、陶瓷等）进行加热。这种加热由于热量产生在介质内部，比外部加热速度更快、热效率更高，而且热均匀。频率高于300兆赫时，达到微波波段，即为微波加热（家用微波炉即据此原理）。 在绝缘设计时，必须注意材料的tgδ值。若tgδ过大则会引起严重发热，使绝缘材料加速老化，甚至导致热击穿。 一下例举一些材料的ε值：
高分子材料的电学性能
第六节 高分子材料的电学性能 高分子材料的电学性能是指在外加电场作用下材料所表现出来的介电性能、导电性能、电击穿性质以及与其他材料接触、摩擦时所引起的表面静电性质等。 种类繁多的高分子材料的电学性能是丰富多彩的。就导电性而言，高分子材料可以是绝缘体、半导体、导体和超导体。多数聚合物材料具有卓越的电绝缘性能，其电阻率高、介电损耗小，电击穿强度高，加之又具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性及易成型加工性能，使它比其他绝缘材料具有更大实用价值，已成为电气工业不可或缺的材料。另一方面，导电高分子的研究和应用近年来取得突飞猛进的发展。以MacDiarmid 、Heeger 、白川英树等人为代表高分子科学家发现，一大批分子链具有共轭π-电子结构的聚合物，如聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等，通过不同的方式掺杂，可以具有半导体（电导率σ=10-10-102 S ?cm -1）甚至导体（σ=102-106 S ?cm -1）的电导率。通过结构修饰（衍生物、接枝、共聚）、掺杂诱导、乳液聚合、化学复合等方法人们又克服了导电高分子不溶不熔的缺点，获得可溶性或水分散性导电高分子，大大改善了加工性，使导电高分子进入实用领域。白川英树等人因其开创性和富有成效的工作获得2000年度诺贝尔化学奖。 研究聚合物电学性能的另一缘由是因为聚合物的电学性质非常灵敏地反映材料内部的结构特征和分子运动状况，因此如同力学性质的测量一样，电学性质的测量也成为研究聚合物结构与分子运动的一种有效手段。 一、聚合物的极化和介电性能 （一）聚合物电介质在外电场中的极化 在外电场作用下，电介质分子中电荷分布发生变化，使材料出现宏观偶极矩，这种现象称电介质的极化。极化方式有两种：感应极化和取向极化。根据分子本身是否具有永久偶极矩，物质分子可分为极性分子和非极性分子两大类，其极化方式不同。 非极性分子本身无偶极矩，在外电场作用下，原子内部价电子云相对于原子核发生位移，使正负电荷中心分离，分子带上偶极矩；或者在外电场作用下，电负性不同的原子之间发生相对位移，使分子带上偶极矩。这种极化称感应极化，又称诱导极化或变形极化。其中由价电子云位移引起的极化称电子极化；由原子间发生相对位移引起的极化称原子极化。原子极化比电子极化弱得多，极化过程所需的时间略长。 感应极化产生的偶极矩为感应偶极矩1μ，对各向同性介质，1μ与外电场强度E 成正比： ()E E a e 11αααμ=+= （4-127） 式中，α1称感应极化率，α e 和αa 分别为电子极化率和原子极化率。α e 和αa 的值不随温度而变化，仅取决于分子中电子云和原子的分布情况。电子极化和原子极化在所有电介质中（包括极性介质和非极性介质）都存在。 极性分子本身具有永久偶极矩，通常状态下由于分子的热运动，各偶极矩的指向杂乱无章，因此宏观平均偶极矩几乎为零。当有外电场时，极性分子除发生电子极化和原子极化外，其偶极子还会沿电场方向发生转动、排列，产生分子取向，表现出宏观偶极矩。这种现象称取向极化或偶极极化（图4-71）。 图4-71 极性分子的取向极化