一种弱损耗介质复介电常数的测量方法

摘要

本发明提供了一种弱损耗介质复介电常数的测量方法。土壤复介电常数是联系土壤属性与微波辐射能力的关键参数，建立土壤属性与复介电常数之间的关系需要准确地测量土壤介质的复介电常数。本发明的方法结合了传输反射法和自由空间波法，通过网络分析仪和微波窄带天线构成测量系统，利用吸波材料模拟自由空间法所需要的半无限大空间，在金属板标定的基础上，测量被测介质表面的反射系数，根据双层平面介质传输反射法原理计算土壤介质复介电常数。利用本发明的方法测量模拟月壤、聚四氟乙烯和淡水三种标准介质的复介电常数，测量结果与理论模型值非常吻合。与已有方法相比，本发明的方法具有操作容易，计算简单的优点，是测量土壤介电常数的有效方法。

主权项

1.一种弱损耗介质复介电常数的测量方法，步骤和条件如下：（1）使用的测量装置由网络分析仪、微波窄带天线、塑料泡沫板介质样品盒、吸波材料、精密升降仪、液压升降仪组成；网络分析仪与微波窄带天线连接；吸波材料置于精密升降仪上面；精密升降仪置于液压升降仪的上面，两者组成高度调节装置；（2）介质样品处理：介质样品表面要平整光滑；（3）将介质样品置于塑料泡沫板介质样品盒中，厚度为2-3cm；（4）吸波材料为SA型角锥泡沫塑料，厚度为10cm；（5）在放置介质样品之前，将微波窄带天线对准吸波材料，读取网络分析仪的反射系数的测量值；（6）测量两层介质的有效反射系数，两层介质的有效反射系数R为：（1）其中为天线口面处的反射系数，为被测介质的反射系数，d₀为天线口面离介质的距离，k₀为自由空间传播常数，k₀=2π/f，f为电磁波频率；窄带天线置于塑料泡沫板介质样品盒中介质样品上方，利用高度调节装置调整，使，则有：（2）结合（1）和（2），变换得到：（3）由Fresnel定理可知，垂直入射时，介质表面的反射系数可以表示为：（4）联合等式（3）和（4）可得：（5）把步骤（5）得到的天线口面处的反射系数带入式（5），得到介质复介电常数ε值。