植被复介电常数的测量与模型构建
复合材料介电常数
复合材料介电常数1. 介电常数的概念介电常数是复合材料中一个重要的物理参数，它描述了材料对电场的响应程度。
在电场作用下，材料中的电荷会发生重新排列，形成电偶极矩，从而产生极化效应。
介电常数与材料的极化能力有关，它是指材料在电场作用下，单位体积内所储存的电场能量与外加电场强度的比值。
2. 复合材料介电常数的影响因素复合材料的介电常数受多种因素的影响，下面将介绍几个主要的因素：2.1 成分复合材料的成分直接决定了其固有的介电性能。
不同材料的介电常数差异很大，例如，金属通常具有较低的介电常数，而陶瓷和聚合物等绝缘材料则具有较高的介电常数。
因此，通过优化复合材料的成分组成，可以实现对介电常数的调控。
2.2 结构复合材料的结构对介电常数也有很大影响。
例如，纤维增强复合材料中的纤维方向对于介电常数具有显著影响。
当纤维与外加电场方向垂直时，复合材料的介电常数较高，而当纤维与外加电场方向平行时，介电常数较低。
此外，复合材料中的孔隙率、孔隙形状和孔隙分布等结构参数也会对介电常数产生影响。
2.3 温度温度是影响复合材料介电常数的重要因素之一。
随着温度的升高，复合材料中分子的热运动增加，从而使介电常数减小。
不同材料对温度的敏感程度也有所不同，这需要在应用中进行考虑。
3. 复合材料介电常数的测量方法测量复合材料的介电常数是评估其电磁性能的关键。
下面介绍几种常用的测量方法：3.1 表观介电常数法表观介电常数法是最常用的测量复合材料介电常数的方法之一。
该方法通过测量样品在不同频率下的电容值，计算得到表观介电常数。
这种方法简单、快速，并且不需要破坏性的处理样品，适用于大部分复合材料。
3.2 微波共振法微波共振法利用微波介电谐振腔来测量样品的介电常数。
通过测量谐振频率和电容值的变化，可以得到样品的介电常数。
这种方法适用于对高频范围内复合材料的介电常数进行测量。
3.3 场景建模法场景建模法是一种基于数值模拟的方法，通过建立复合材料的电磁场模型，计算得到样品的介电常数。
树叶介电常数
树叶介电常数研究与分析一、引言1.1 研究背景随着科技的发展，电磁波在农业领域的应用越来越广泛，例如使用无线电波进行土壤湿度监测、植物生长状态监测等。
树叶作为植物的重要组成部分，其电磁特性对电磁波的传播和反射有着显著影响。
因此，研究树叶的介电常数对于提高这些技术的准确性和效率具有重要意义。
1.2 研究目的本研究的目的是系统地分析树叶的介电常数，探索其在不同环境条件下的变化规律，以及如何准确测量这一参数。
通过这些研究，我们希望能够为相关领域提供更为精确的数据支持。
二、树叶介电常数的定义与理论基础2.1 介电常数的定义介电常数（ε）是一个无量纲的物理量，用于描述材料在电场中存储电荷的能力。
它定义为材料的电容率与真空电容率的比值。
对于树叶而言，介电常数反映了其细胞结构、含水量和其他生物化学成分对电场的影响。
2.2 理论基础介电常数的测量基于电磁理论，特别是电容率和电导率的概念。
在交变电场中，介电常数通常是一个复数，其实部代表能量存储的能力，虚部代表能量耗散的能力。
三、树叶介电常数的测量方法3.1 传统测量方法传统的介电常数测量方法包括平行板电容器法、波导法和共振腔法等。
这些方法通常需要将树叶样本置于特定的电磁场中，通过测量电容或反射系数来确定介电常数。
3.2 现代测量技术随着技术的发展，出现了一些非破坏性的测量技术，如自由空间法、时域反射法和微波成像技术。
这些方法可以在不损伤树叶的情况下进行测量，更适合于活体植物的研究。
四、影响树叶介电常数的因素4.1 内在因素- 细胞结构：树叶的细胞排列方式和大小会影响其介电常数。
- 含水量：水分是决定介电常数的重要因素，因为水的介电常数远高于大多数其他物质。
- 生物化学成分：树叶中的糖分、蛋白质和其他有机物质也会影响其介电特性。
4.2 外在因素- 温度：温度的变化会影响树叶中水分子的活动性，进而影响介电常数。
- 频率：不同频率下，树叶的介电常数会有所不同，这是由于不同频率下分子极化机制的差异。
基于变介电常数的植物叶片含水率无损检测装置设计
基于变介电常数的植物叶片含水率无损检测装置设计ZHANG Lianwang;WANG Luyao;YUN Yuliang【摘要】以AT89 C51单片机为核心,结合数字电子技术相关电路,设计了一款基于变介电常数的植物叶片含水率无损检测装置.该装置采用夹持型平行极板电容器与555定时器搭建多谐振荡器,以待测叶片作为电容极间介质,通过待测叶片水分变化影响介电常数,进而改变多谐振荡器频率,再由单片机完成数据读取与处理,以此来检测叶片含水率.并采用鸢尾、望春玉兰、紫荆和海州常山四种植物叶片进行测量试验,试验结果表明,该装置可以实现植物叶片含水率无损检测,具有一定的应用价值.【期刊名称】《青岛农业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(036)003【总页数】5页(P230-234)【关键词】单片机;叶片含水率;变介电常数;无损检测【作者】ZHANG Lianwang;WANG Luyao;YUN Yuliang【作者单位】;;【正文语种】中文【中图分类】S24中国植物种类繁多，不同植物需要的生存环境不同。
水是植物最不可或缺的生存条件之一，但是在各类植物的生长过程中，往往会因为各种自然因素和人为因素造成水量的短缺与减少，不能满足植物最基本的要求，影响其发育生长。
当今中国水资源已经严重短缺，科学有效的管理农作物，使用最适当的水量进行灌溉对农业科学管理发展有重要的意义。
所以能够实时、准确、快速的检测植物叶片含水率可以帮助人类做出最适合植物生长的灌溉方案。
目前叶片含水率检测方法多样，主要包括电阻法、微波法、射线法、干燥法与介电法。
其中介电法测量相较于其他方法更加方便、快速和准确。
由于不同植物叶片内部结构是不同的，所以每一种植物都有其特有的介电特性常数，利用该介电特性常数可以进行不同植物叶片含水率的检测[1]。
本文分别对鸢尾、望春玉兰、紫荆和海州常山四种植物叶片进行测量试验，研究并构建叶片含水率与其生理电容值之间的线性关系，进而设计实现了一种基于变介电常数的植物叶片含水率无损检测装置。
土壤介电常数模型研究综述
2024年3月 灌溉排水学报第43卷 第3期 Mar. 2024 Journal of Irrigation and Drainage No.3 Vol.4361文章编号：1672 - 3317（2024）03 - 0061 - 10土壤介电常数模型研究综述徐兴倩1，王海军1，屈 新2，彭光灿1，赵 熹1*（1.云南农业大学 水利学院，昆明 650201；2.安阳工学院 土木与建筑工程学院，河南 安阳 455000）摘 要：【目的】调查影响土壤介电常数的主控因子，归纳分析土壤介电常数模型的研究现状。
【方法】从土壤介电理论出发，系统梳理土壤介电常数的主要影响因素，对现有土壤介电常数模型进行分类总结，并对比分析各模型的优势、局限和应用现状及其发展趋势。
【结果】国内外不同土壤类型的介电常数主控影响因素各异，且对测试频率的依赖性较大，但能有效反映土壤的水分状态；土壤介电常数模型分为4类：理论模型、半经验理论模型、经验模型和边界模型。
【结论】目前针对区域性特殊土类的介电特性及模型构建研究较少；考虑土壤三相组比、矿物成分和微观结构对介电常数的贡献度将有助于提升模型精度，进而拓展基于介电常数测试的土壤理化性质评价分析方面的应用研究。
关 键 词：土壤；含水率；电磁波；介电常数；模型中图分类号：S152 文献标志码：A doi ：10.13522/ki.ggps.2023380 OSID ： 徐兴倩, 王海军, 屈新, 等. 土壤介电常数模型研究综述[J]. 灌溉排水学报, 2024, 43(3): 61-70.XU Xingqian, WANG Haijun, QU Xin, et al. Study on soil dielectric constant models: A review[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2024, 43(3): 61-70.0 引 言【研究意义】土壤介电常数是表征其介电性质或极化能力的物理参数之一，用相对介电常数表示。
波导法测量介电常数精讲
介电常数是一个由本身性质和外界环境共同 决定的反映介质电特性的物理量。
宏观上反映介质对电磁波辐射，散射，反射， 吸收，传输等特性，微观上反映物质内部化 学和物理结构。
推导二：介电常数二
c
r |c c 2(22ss21211112TTdd2Ms2212ss212111TdM M 21Tej
相对介电常数计算2 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 -0.5
2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 频 率 （ GHz）
[S ]'
s
' 1
1
s
' 1
2
s' 12
s' 22
❖
定位误差的校准
波导口处的s参数为
[S]
s11 s12
s21
s22
，样品两端面的s参数为[S]' ss1211ee200(ll11l2)ss1222ee20(0ll12l2)
0
s
2
2
为空气段波导的传播常数，放样品的波导总长度为l，样
品厚度为d，
YL(,r)jCijC0rjB3r2A4r2.5
No Image
No Image
汇报结束
谢谢大家! 请各位批评指正
l1和l2分别为两个测量端面到样品位置的长度，
一般情况都将空波导当作是理想传输线，即只存在相位的
变化，而不会对信号产生衰减
❖ 电长度l1和l2的计算
A20(l2
l1)
l2
A 40
植被物理遥感反演叶面积指数(lai)的基本原理
植被物理遥感是使用遥感手段对地球表面植被进行观测和研究的一门科学。
而植被的生长状态对于环境和气候变化有着重要的影响，因此研究植被的生长状态是遥感科学的重要内容之一。
而植被叶面积指数（L本人）作为一个重要的生长状态指标，在植被生长研究中有着重要的作用。
本文将从植被物理遥感的基本原理出发，结合L本人的意义和遥感技术的方法，对植被叶面积指数的反演进行详细介绍。
一、植被物理遥感的基本原理植被物理遥感是利用电磁波在地球大气和植被上的相互作用特性，通过遥感手段来获得植被信息的一种研究方法。
它主要基于以下几个基本原理：1. 光谱特征：植被反射和吸收不同波长的电磁波具有不同的特征，通过对这些特征的分析可以获取植被的信息。
2. 辐射传输：植被对不同波段的光有着不同的透过、反射和散射特性，通过对辐射传输的研究可以了解植被在不同波段下的特性。
3. 植被生理过程：植物的生长状况和生理过程与其在不同波段上的反射、吸收等特性存在相关性，通过对植被生理过程的研究可以推断植被在遥感数据中的表现。
以上基本原理为植被物理遥感的开展提供了理论基础，并为植被信息的提取和解释奠定了基础。
二、叶面积指数（L本人）的意义叶面积指数（Leaf Area Index，简称L本人）是指植被表面单位面积上叶片的总表面积与该单位面积的比值。
L本人的大小反映了植被的生物量、生长状态和生态功能，同时也是评价植被覆盖度和光能利用效率的重要参数。
1. 生物量：L本人与植被的生物量密切相关，L本人较高表示植被的叶面积较大，通常意味着植被覆盖度较高，生物量也较高。
2. 生态功能：L本人反映了植被的光合作用能力和蒸腾作用强弱，对于了解植被的生态功能和生态系统的健康状况有着重要的指导意义。
3. 环境变化：L本人的变化对于环境变化和气候变化有着一定的响应，通过监测L本人的变化可以了解植被对环境变化的响应和适应能力。
由于L本人在植被研究和生态环境监测中的重要作用，因此通过遥感手段反演L本人成为了研究的重要课题之一。
定量遥感-第四章植被定量遥感模型-2
1
GL (z, ) 2 2 gL (z, L ) L dL
Ω 为辐射传输方向，方向夹角的余弦：
L cos cos cos L sin sinL cos( L )
、L分别为传输方向和叶片法向的天顶角，、 L分别为两个方向的方位角。
1/27
《定量遥感》
第四章 植被定量遥感模型
武汉大学遥感信息工程学院 龚龑
第四章 植被定量遥感模型
§4.1 冠层反射率模型概述 §4.2 冠层反射率几何光学模型 §4.3 植被辐射传输模型
§4.3.1 植被辐射传输中常用参数 §4.3.2 植被辐射传输方程及解 §4.3.3 辐射传输模型改进
2
§4.3.1 植被辐射传输中常用参数
(2) G 函数
如果叶片垂直取向且方位独立，即gL(z, ΩL) = δ(μL-0)时， G 函数：
GL
(z, )
1
2
2 0
2 0
gL
(z,
L
)
L
dLdL
GL
(
z,
)
2
sin
注意绝对值 |cosυ| 在2π空间积分为4
12
§4.3.1 植被辐射传输中常用参数
(2) G 函数
当叶片均匀（或球型）取向，gL(z, ΩL) = 1
H
0 uL(z)dz L0
式中积分上限H为植被冠层深度，z的取向向下（即 z=0为植被上界，z=H为植被下界），L0为叶面积指数（无 单位量纲），是农学、植被生态学中最重要的常用参数。
叶面积指数的含义
7
§4.3.1 植被辐射传输中常用参数
我国干旱遥感监测技术方法研究进展_张学艺
我国干旱遥感监测技术方法研究进展张学艺 张晓煜 李剑萍 舒志亮 曹宁(宁夏气象防灾减灾重点实验室,银川750002)科技部社会公益研究专项(2005DIB3J103)和中国气象局新技术推广项目(CM ATG2005M 45)共同资助作者简介:张学艺,男,1978年生,学士,主要从事农业气象及生态遥感工作,Email :yifei _lzu @sohu .com 收稿日期:2006年10月20日;定稿日期:2007年1月25日摘要 以裸露地表、部分覆盖度地表和全植被覆盖地表3种不同下垫面类型为着眼点,详尽地阐述了相应下垫面类型下不同的干旱遥感监测技术方法的适用范围和其监测的优劣。
下垫面为裸露地表时,微波遥感法具有广阔的前景;部分覆盖时双层模型法较好,但模型复杂,应注重经典双层模型的简化;全覆盖时各类监测方法各有优劣。
提出未来干旱遥感监测的发展方向和应用前景,对应用遥感技术进行干旱监测相关业务的开展提供有益的参考。
关键词 干旱 遥感 热惯量 微波 距平植被指数法 植被覆盖引言干旱灾害是我国主要的自然灾害之一,运用遥感手段对干旱进行监测,具有大范围、宏观、动态监测的优势。
关于运用遥感技术进行干旱监测,已有许多综述性研究,有从监测所使用的光谱特性分类入手的[1,2],有对各种监测方法分述的[3～5],有从监测所使用的资料类型进行总结的[6,7],还有单从某种理论监测方法着手综述的[8]等。
但在实际的业务应用中,我们关心的往往是不同下垫面下应该应用哪种(些)方法比较合适,本文从这个角度出发,总结出不同下垫面下相应的监测方法,对比其优劣,为实际的业务和科研工作提供参考。
通常,下垫面分裸土、部分植被覆盖和全植被覆盖。
对于裸土,热惯量法和微波遥感法能够得到较好的结果;全植被覆盖条件下,作物缺水指数法、供水植被指数法比较适用。
如何解决部分植被覆盖条件下旱情的监测是一个值得研究的问题,尤其是在用热红外遥感监测土壤水分时尤为必要,因为在农作物的生长过程中,部分覆盖在生长期中占有很长时间,而双层模型就是针对这一问题进行研究的成果。
植被覆盖地表土壤水分遥感反演
植被覆盖地表土壤水分遥感反演一、概述植被覆盖地表土壤水分遥感反演是当前遥感科学与农业科学交叉领域的重要研究方向。
随着遥感技术的不断进步，利用遥感手段对植被覆盖地表下的土壤水分进行反演，已经成为监测土壤水分动态变化的有效手段。
本文旨在深入探讨植被覆盖地表土壤水分遥感反演的基本原理、方法进展及实际应用，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
植被覆盖地表土壤水分遥感反演的基本原理在于，通过遥感传感器获取地表植被和土壤的综合信息，进而利用特定的反演算法提取出土壤水分含量。
这一过程中，植被覆盖对遥感信号的影响不可忽视，如何有效去除植被覆盖的影响，成为植被覆盖地表土壤水分遥感反演的关键问题。
在方法进展方面，近年来国内外学者提出了多种植被覆盖地表土壤水分遥感反演方法，包括基于植被指数的反演方法、基于热惯量的反演方法、基于微波遥感的反演方法等。
这些方法各有特点，适用于不同的研究区域和植被类型。
随着深度学习等人工智能技术的快速发展，其在植被覆盖地表土壤水分遥感反演中的应用也逐渐受到关注。
在实际应用方面，植被覆盖地表土壤水分遥感反演在农业、生态、环境等领域具有广泛的应用前景。
通过实时监测土壤水分状况，可以为农业生产提供科学的灌溉指导，提高水资源的利用效率也可以为生态环境监测和评估提供重要的数据支持，有助于维护生态平衡和可持续发展。
植被覆盖地表土壤水分遥感反演是一项具有重要意义的研究工作。
随着遥感技术的不断进步和反演算法的不断优化，相信这一领域的研究将会取得更加丰硕的成果。
1. 背景介绍：植被覆盖地表土壤水分的重要性及其在农业、生态和环境监测中的应用。
植被覆盖地表的土壤水分是地球水循环的重要组成部分，它直接影响着植被的生长和生态系统的平衡。
在农业领域，土壤水分是作物生长的关键因素之一，其含量和分布直接影响着作物的产量和品质。
准确获取植被覆盖地表的土壤水分信息，对于指导农业生产、优化水资源管理具有重要意义。
在生态方面，土壤水分与植被覆盖度之间存在着密切的相互作用关系。
LAI与FAPAR反演-定量遥感 ppt课件
FAPAR
(
I TOC
I Ground
I Ground
I TOC
)
/
I TOC
ppt课件
4
4
在PAR区间叶绿素a、 叶绿素b和类胡萝卜素 的吸收率和总光合作用 效率
55
2. FAPAR野外测量
SUNSCAN冠层分析系统（SUNSCAN Canopy Analysis System）
FAPAR=1.21×NDVI-0.04 FAPAR=1.67×NDVI-0.08
FAPAR=0.105(0.323×NDVI)+(1.168×ND
VI2) FAPAR=3.257×SAVI-0.07
FAPAR=0.846×NDVI-0.08
FAPAR=1.723×MSAVI0.137
FAPAR=2.213×(ΔMSAVI)**
通过遥感方式可以获取植被FAPAR。随着遥感传感器分 辨率的多样化，遥感可以提供更广泛空间区域和时间范围 的FAPAR产品。
ppt课件
3
3
基本概念
PAR（photosynthetically Active Radiation），光合有效辐射，指陆地植 被光合作用所能吸收的从400到700 nm的太阳光谱能量。
算法
R2 取得经验值方法
植被类型
参考文献
FAPAR=1.2×NDVI-0.18
0.974
PAR 测量 春小麦，生长阶段
Hatfield et al.,1984
FAPAR=0.6(2.2×NDVI)+(2.9×NDVI2)
-
PAR 测量
玉米，生长阶段
遥感在植被监测方面的应用T
2 利用植物的物候期差异来区分植 物，也是植被遥感重要反方法之 一。
物候：生物长期适应温度条件的周期性变 化，形成与此相适应的生长发育节律，这种现 象称为物候现象。 如冬季落叶树和常绿树很好区别。 最明显的是 冬季时，落叶树的树叶已经凋零，叶子的色素 组织已经发生了变化，在遥感图像上显示不出 植物的影像特征，无论是可见光区还是近红外 光区，总体的反射率都下降，蓝光吸收谷和红 光吸收谷都不明显。而常绿植物仍旧保持正常 的光谱特征所以容易区分。
在植被指数中，通常选用 对绿色植物（叶绿素引起 的）强 吸收的可见光红波 段和对绿色植物（叶内组 织引起的）高反射的近红 外波段。这两个波段不仅 是植物光谱中的最典型的 波段，而且它们对同一生 物物理现象的光谱响应截 然相反，故它们的多种组 合对增强或揭示隐含信息 将是有利的。
另外，对植被长势监测的信息可包括：叶面积 指数、叶片氮含量和氮积累量等。
三 植物生长状况解译
1 作物的长势主要用植被指数来监测。 遥感图像上的植被信息，主要通过绿色植
物叶子和植被冠层的光谱特性及其差异、变化 而反映的，不同光谱通道所获得的植被信息可 与植被的不同要素或某种特征状态有各种不同 的相关性，如叶子光谱特性中，可见光谱段受 叶子叶绿素含量的控制、近红外谱段受叶内细 胞结构的控制、中红外谱段受叶细胞内水分含 量的控制。
的变化范围，但曲线形态变化是基本相似的，这是因为影
响其波谱特性的主导控制因素一致。从植物的典型波谱曲
线来看，影响植物光谱的因素包括植物叶子的颜色，叶子 的组织结构，叶子的含水量以及植物的覆盖度。
当植物的生长状况发生变化时，其波普曲线的
形态也会随之改变。如植物病虫害，农作物因缺乏 营养和水分而生长不良时，海绵组织受到破坏，叶 子的色素比例也发生变化，使得可见光区的两个吸 收谷不明显，0.55um处的反射峰按植物叶子被损 害的程度而变低。近红外区的变化更为明显，峰值 被削低，甚至消失，整个反射光谱曲线的波状特征 变得不明显，如下图所示。因此比较受损植物与健 康植物的光谱曲线，可以确定植物受伤害的程度。
路面材料复合介电常数模型研究进展分析
路面材料复合介电常数模型研究进展分析路面材料复合介电常数模型是雷达检测路面结构体系含水量、孔隙率、压实度等指标的基础和关键。
分析了相关文献的研究成果，剖析了复合介电常数模型的研究现状，讨论了各种模型的优缺点、局限性和适用范围等，论证了进一步研究路面材料复合介电常数模型的必要性。
路基路面质量直接影响道路工程的安全和行车的舒适。
因此，须对路基路面状况及时检测和评价，以便适时做出科学的决策或采取合理的维修加固措施以确保道路具有良好使用性能。
路面探地雷达(GPR)作为一种高效、精确、无损的探测技术越来越广泛地应用于路基路面质量检测方面。
路面雷达是基于介质电磁特性的差异进行工作的，当雷达进行路基路面质量检测时，测试中获取的最初和最基本参数是路面材料介质的介电常数，并不能直接测试路面材料的压实度、孔隙率、含水量、沥青含量等质量控制指标，但像路面材料这样由几种不同材料组成的复合介质，其介电常数与复合介质的各组成成分的介电常数和组成比例有关，描述这种关系的式子称为介电常数模型。
通过对复合介质介电常数和介电常数模型的研究分析，可间接得到压实度、孔隙率、含水量这些检测指标。
因此，研究和建立介电常数与这些指标之间的关系成为了路面雷达技术有待研究的核心内容之一。
本文讨论了各种模型的优缺点、局限性和适用范围等，并论证了进一步研究路面材料复合介电常数模型的必要性。
1、研究现状综述和分析路面材料是由固态、气态、液态组成的混合物，是众多复合材料的一种。
路面材料复合介电常数模型的复合介电常数反应材料本身的电学性质，由表示介电常数的实部和表示能量损耗与衰减的虚部组成。
它与材料各成分的介电常数、含量、温度及频率有关。
沥青混凝土、水泥混凝土这些复合材料，其整体所体现出来的复合介电常数也与其骨料、水泥净浆或沥青、空气的介电常数以及体积率有关，而组成部分的体积率与材料压实度、孔隙率、含水量等这些质检指标息息相关，这些指标的改变将直接导致介电常数的实部和虚部变化，例如含水量增加会导致介电常数的实部和虚部增大;孔隙率的减少，即压实度的增加也会使介电常数增大等。
自由空间法分析介质蜂窝等效复介电常数
自由空间法分析介质蜂窝等效复介电常数张云祥;赵志钦;史维光;王茜【摘要】According to the theory of adopting free space method to measure the dielectric permittivity, the commercial electromagnetic simulation software is used to analyze dielectric honeycomb effective complex permittivity. A certain material and geometry dielectric honeycomb effective complex permittivity is calculat-ed. The validity of the idea is demonstrated by comparing the simulation scatting matrix of the real honey-comb and effective dielectric panel board. Good agreement is achieved. The calculation of wide band dielec-tric honeycomb effective complex permittivity shows that the martial has a little dispersion property, the permit-tivity is increasing by frequency slowly and the mue is very close to 1,the magnetic tangent delta is close to 0.%根据自由空间法介质材料介电常数测试原理,采用商用电磁场仿真软件给出了介质蜂窝材料等效复介电常数的分析方法,计算出了特定材料、格孔周期蜂窝材料的等效复介电常数。
复介电常数50hz
复介电常数50Hz1. 引言复介电常数是电学中的一个重要概念，用于描述材料对电场的响应能力。
在50Hz 频率下，复介电常数对于材料的特性以及在工程应用中的重要性都具有重要意义。
本文将详细介绍复介电常数在50Hz频率下的定义、计算方法以及其在实际应用中的一些典型例子。
2. 复介电常数的定义复介电常数是指材料对于外加交变电场的响应能力。
在50Hz频率下，复介电常数可以用复数形式表示，即ε=ε’ - jε’‘，其中ε’表示材料的实部，ε’’表示材料的虚部。
实部ε’反映了材料对外加交变电场的吸收能力和储存能力；虚部ε’’则反映了材料对外加交变电场产生相位差或者说延迟效应。
3. 复介电常数计算方法复介电常数可以通过实验测量得到，也可以通过理论计算获得。
以下是一些计算复介电常数的方法：3.1 平板法平板法是一种经典且简单有效的测量方法。
通过测量平行板电容器的电容值，可以得到材料的介电常数。
在50Hz频率下，可以通过测量电容值和空气中的电容值，计算得到复介电常数。
3.2 谐振法谐振法是一种利用谐振现象来测量复介电常数的方法。
通过调整外加交变电场频率使得材料达到共振状态，即电容和感抗相等，可以计算出复介电常数。
3.3 有限元法有限元法是一种基于数值模拟的计算方法，适用于复杂结构和非均匀材料。
通过将问题离散化为有限数量的单元，并利用求解Maxwell方程组来计算复介电常数。
4. 复介电常数的工程应用复介电常数在工程应用中具有广泛的应用价值。
以下是一些典型例子：4.1 电力系统中的绝缘材料选择在高压输配电系统中，绝缘材料对于保证系统运行安全具有重要作用。
复介电常数可以帮助选择适合的绝缘材料，以确保系统具备足够的绝缘性能。
4.2 通信设备中的介质选择在通信设备中，复介电常数可以用于选择合适的介质材料，以提高信号传输的效率和稳定性。
4.3 电容器的设计与优化复介电常数对于电容器的设计与优化也具有重要意义。
通过调整材料的复介电常数，可以实现更高的储能密度和更低的能量损耗。
传输反射法测量固体复介质材料介电常数
国内统一刊号CN31-1424／TB0 引言随着电子元器件向微型化、集成化、高频化方向发展，越来越多的介质材料需要用复介电常数、复磁导率、复损耗角正切等微波特性参数来表征其性能。
微波工程中最常用的介质材料有聚四氟乙烯、云母、玻璃、塑料以及各种金属氧化物，介质材料已被广泛运用在微波电路、介质基片、同轴线中的绝缘支撑结构、介质天线中。
介质材料在微波器件、隐身技术、电磁测量、遥感测量、医疗卫生等领域发挥着越来越重要的作用，并已成为国内高端计量机构研究的热点之一。
随着微波技术、隐身技术的发展，介质材料的复介电常数、复磁导率、复损耗角正切参数的准确与否，直接影响到微波器件性能和电磁参数分析的准确程度。
因此，近年来介质材料的介电谱和磁谱越来越受到业内关注。
介质材料在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中被明确列为“新一代信息功能材料及器件”优先主题以及被列入基础研究领域中重点研究的新材料结构、性能表征新原理。
随着5G 技术的应用，介质材料的复介电常数性能成为表征高频高速材料微波特性的重要参数之一。
1 国内外同类研究现状分析国内外研究机构在固体介质材料的复介电常数的测量方法有传输/反射法、谐振腔法、自由空间法、平行电极法、拱形法等。
其中，传输/反射传输/反射法测量固体复介质材料介电常数蔡青1 赵锐2 陈超婵1 / 1.上海市计量测试技术研究院；2.中电科仪器仪表有限公司摘 要 介绍/传输反射法测量固体介质材料复介电常数等关键技术难点，通过建立固体介质材料的介电谱和磁谱测量装置，开展复介电常数、复磁导率、复损耗角正切测量技术研究，在30 M Hz ~ 18 GHz 采用空气线同轴传输的方法、在18 ~ 50 GHz 采用三段波导传输的方法，实现了30 M Hz ~ 50 GHz 全频段固体介质材料电磁参数的测试能力，提出了复介电常数、复磁导率、复损耗角正切测量的数学模型，编制了材料测试软件，实现了同轴和波导的全频段测量。
介电常数测量
测量介电常数的方法探究班级:姓名:序号:学号:学院:测量介电常数的方法探究介电常数应用在科技的方方面面，但是如何测得介电常数以保证需要呢，本文就几种主流测量方法进行了探究。
主流的测量介电常数的方法即空间波法和探针法。
空间波法：空间波法是一种介电常数的实地检测法。
用该方法测量介电常数时，可以将测量仪器拿到被测物所在位置进行无损的实地测量，可获得最接近微波遥感真实值的介电常数。
微波遥感的典型目标，如土壤、沙地岩石、水体、冰雪、各类作物、各类草地、森林等，当其表面统计粗糙度远远小于所使用的波长时可用菲涅尔反射系数描述其介电常数与观测角之间的关系：R∥=（-）/（+）（1）R⊥=（-）/（+）（2）其中为目标物的相对介电常数，R∥为水平极化反射系数，R⊥为垂直极化反射系数，θ为入射角。
只要测得以上参数，经过绝对定标或者相对定标后，通过数学运算就可以反演得到介电常数。
空间波测量介电常数是利用菲涅尔反射定律进行的，要求所用波长大于被测目标的统计粗糙度，在粗糙度大时会影响精度，这时必须引入粗糙度修正量。
可以利用加大观测角以提高粗糙表面物的测量精度，从实际中，对土壤、草丛、冰的测量结果看是比较好的。
探针法：在探针法实地测量介质介电常数时，探针的位置一般有两种：即全部没入待测介质中和探针位于空气和介质构成的接触面上。
在两种情况下，样品的介电常数都可以通过在非谐振时测量的反射波、传输波或者谐振时测量的谐振频率和3dB带宽等参数来反演得到。
探针法测量介电常数，可以使用的探针有：单极振子、波导和同轴线等。
相对于其他探针，单极振子的结构简单，测量方便，且可以获得相对比较精确地测量结果，是目前探针法实地测量介电常数研究中的一个热点。
单极振子：用单极振子探针法测量介电常数主要是通过测量反射系数ρ、天线的输入阻抗Zn （或导纳Y）、S参数、天线谐振长度hr和激励电阻抗Rr或谐振频率fs和3dB带宽的变化等来反眼。
这些放发根据原理和测量值的不同可以分为反射法、传输发和谐振法。
微波波段土壤的介电常数模型研究进展_刘军
第３０卷第１期２０１５年２月遥感信息Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＶｏｌ．３０，Ｎｏ．１Ｆｅｂ．，２０１５ 收稿日期：２０１３－１２－３１ 修订日期：２０１４－０４－０９基金项目：国家重点基础研究发展计划资助（２０１３ＣＢ７３３４０６）；国家自然科学基金资助（４１０３０５３４）；青年科学基金资助（４１３０１３５６）；中央高校基本科研业务费专项资金资助（２０１３ＹＢ０９）。
作者简介：刘军（１９８７～），男，硕士，研究方向为微波遥感、土壤介电常数。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｊｕｎ１９８７０７＠１２６．ｃｏｍ微波波段土壤的介电常数模型研究进展刘军１，２，赵少杰１，２，蒋玲梅１，２，柴琳娜１，２，张涛１，２（１．北京师范大学遥感科学国家重点实验室；２．北京师范大学地理学与遥感科学学院，北京１００８７５）摘要：介电常数反映了电介质与电磁波相互作用的特征。
土壤介电常数是决定地表微波辐射散射特性的关键因素之一，是微波遥感研究中的一个关键参数。
目前国内外对于土壤介电常数的研究已经持续很多年，建立多种土壤介电常数模型，包括理论模型、半经验模型和经验模型等。
本文将详细介绍土壤介电常数的相关模型，指出了现有土壤介电常数模型存在的不足，并提出今后土壤介电常数模型的发展方向。
关键词：土壤；水；介电常数；微波遥感ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－３１７７．２０１５．０１．００２中图分类号：Ｓ１５６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－３１７７（２０１５）１３７－０００５－１０Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｓｏｉｌ ａｔＭｉｃｒｏｗａｖｅ ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＬＩＵ Ｊｕｎ１，２，ＺＨＡＯ Ｓｈａｏ－ｊｉｅ１，２，ＪＩＡＮＧ Ｌｉｎｇ－ｍｅｉ １，２，ＣＨＡＩ Ｌｉｎ－ｎａ１，２，ＺＨＡＮＧ Ｔａｏ１，２（１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７５；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７５）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｗａｖｅ．Ｓｏｉｌｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｋｅｙ ｆａｃｔｏｒｓ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅａｒｔｈ ｓｕｒｆａｃｅ．Ｉｔ ｉｓｔｈｅ ｋｅｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ．Ｍａｎｙ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｏｎ ｓｏｉｌ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｈａｖｅ ｌａｓｔｅｄ ｍａｎｙｙｅａｒｓ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ．Ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｓｏｉｌ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｍｏｄｅｌ ｃａｎ ｂｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅｏｒｙ ｍｏｄｅｌ，ｓｅｍｉ－ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ａｎｄｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｓｏｉｌ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｍｏｄｅｌｓ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ，ａｎｄ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｄｒａｗｂａｃｋｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｓｏｉｌｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｍｏｄｅｌｓ，ａｎｄ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｉｌ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｍｏｄｅｌｓ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｏｉｌ；ｗａｔｅｒ；ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ；ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ１ 引 言微波遥感以全天时全天候的观测能力以及对水的敏感性，已经发展成为全球尺度地表参数监测的重要手段［１－２］。
盐渍土土壤溶液1.43 ghz复介电常数计算模型的构建与检验
盐渍土土壤溶液1.43 ghz复介电常数计算模型的构建与检验本文旨在构建和验证盐渍土壤溶液1.43 GHz复介电常数计算模型，探明其溶胀性质，为盐渍土壤溶液的分布规律研究提供参考。
盐渍土土壤溶液1.43 GHz复介电常数计算模型的构建与检验在今天，我们可以使用数据建模来预测土壤溶液1.43 GHz复介电常数（Meff）。
使用这种模型，我们可以准确估算土壤的传输参数，从而实现对土壤的有效治理和保护。
因此，本文研究盐渍土土壤溶液1.43 GHz复介电常数计算模型的构建与检验，以提高土壤的质量和利用效果。
一、模型构建1. 收集土壤特性数据首先，我们需要收集包括土壤物理特性、化学特性、物理水分和各类元素对Meff的贡献等土壤特性数据，作为模型构建的基础。
2. 确定样本范围其次，我们需要确定样本范围，以选择合适的样本用于模型的构建和检验，并根据样本的质量来确定模型能否提供准确的参数值。
3. 搭建数据分析模型最后，我们基于样本特征以及Meff之间的关系，构建一个建模器，用来进行数据分析，最终得出Meff计算公式。
二、模型检验1. 模型调优为了得到最佳模型，需要进行模型调优，以最大化模型性能，极大地提高模型拟合数据的精度。
2. 模型实验随后，我们需要根据模型构建的计算公式，进行实验，以检验模型拟合样本数据的精度，评估模型的可行性。
3. 性能评估最后，我们还需要对模型进行性能评估，确定模型的准确性和可靠性，以及模型能否有效做出有效地预测。
综上所述，本文研究盐渍土土壤溶液1.43 GHz复介电常数计算模型的构建与检验，以提高土壤的质量和利用效果。
通过收集土壤数据，确定样本范围，建立数据分析模型，调优模型，实验检查，性能评估，最终实现精确估算Meff值，从而使用户能够准确知道土壤传输参数，改善土壤后果，提高土壤的保护效果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
摘要
目标的复介电常数是影响微波辐射和散射特性的重要因素. 在植被定量化的应用研
究中, 建立植被具体物理参数与复介电常数之间关系的植被介电特性研究是微波遥感技术发 展的基础工作. 本研究选择我国黑河生态水文遥感试验的重点研究区域张掖市进行了 6 大类 植被样本的采集, 并结合矢量网络分析仪 E8362B, 利用同轴线探针法在 0.2~20 GHz 范围内对 样本进行了复介电常数的测量, 其中重点针对玉米叶, 建立了微波传感器常用频点下其重量 含水量与其复介电常数实部和虚部之间的经验模型. 最后利用河北省怀来县采集的实测数据 对建立的经验模型和经典的 Debye-Cole 模型进行了验证和对比. 结果表明, 该经验模型在精 度上优于传统的 Debye-Cole 模型, 并且具有良好的实用性.
1.2 1.2.1
测量原理与方法 原理
测量选择的方法为同轴线探针法 . 同轴线探针 法的测量原理和计算公式是以传输线理论和方程为
图1 520
不同种类和高度的玉米
中国科学: 地球科学
2014 年
第 44 卷
第3期
基础的. 其基本原理为: 以同轴线、同轴线探头和被 测样品为传输线 , 假定被测样品长度和损耗正切足 够大, 从而使被测样品模拟为无限长样品, 其电磁波 经过样品的传输衰减完毕 , 根据传输线方程和边界 条件 , 矢量网络分析仪可以测得同轴探头端面即被 测样品表面的反射系数 , 通过软件进行数据处理和 计算就可以得到被测样品的复介电常数 . 假定被测 样品均匀 , 那么所测得的样品局部复介电常数即为 样品区整体的复介电常数(赵艳丽, 2009). 矢量网络分析仪测得的同轴探头端面即样品接 触面的反射系数的表达式为(El-Rayes 等, 1987)
因为同轴线探针法假设样本为无限厚 (康世峰等 , 1997), 为了获得测量时样本厚度的阈值 , 研究选用 对电磁波能量损耗很慢的白色铜版纸进行实验 . 植 被相比于白色铜版纸能量损耗更快 , 因此电磁波在 白色铜版纸中能穿透的深度比植被要大 , 所以利用 白色铜版纸得出的厚度阈值对于植被样本来说是适 用的(Shrestha 等, 2007). 在实验过程中 , 测量白色铜版纸复介电常数的 实部与虚部, 并选择两种介电特性反差较大的材 料—铜板和聚四氟乙烯板 , 分别放置于白色铜版 纸下并慢慢增加纸的厚度 , 当两种背景材料对测量 结果无影响时 , 此时的铜版纸厚度即为植被样本厚 度选择的阈值. 如图 3 所示, 以 f=1.0 GHz 为例, 当白 色铜版纸数量达到 7 张即厚度为 1.4 mm 时, 聚四氟 乙烯板和铜板就对铜版纸的复介电常数虚部没有影 响, 而观察实部的对比结果, 铜版纸纸张数量需要达 到 15 张即厚度为 3 mm 时, 两种背景材料的影响才可 以忽略不计 . 这是因为对于不同的介质 ( 如本文中的
关键词 微波遥感 介电模型 复介电常数 玉米叶 同轴线探针法
微波遥感接收到的微波信号与被测物体的复介 电常数密切相关. 因此, 建立探测目标具体物理参数 与复介电常数之间的关系是微波遥感技术发展的基 础性工作 , 也是从微波遥感数据中获取地表定量化 信息的关键 (施建成等 , 2012). 植被的介电属性在耦 合植被冠层的电磁特性和它的物理特性之间起着重 要的作用; 植被的复介电常数、植被的形状、以及植 被的朝向等各个元素共同决定着植被冠层的散射和 发射情况(El-Rayes 等, 1987). 介质相对复介电常数的测量方法主要有集总电 路法、谐振腔法、自由空间法、波导传输 /反射法以 及同轴线探针法(Venkatesh 等, 2005). 其中, 集总电 路法(Huang 等, 2008)因为只适合低频率和高损耗材
李震等: 植被复介电常数的测量与模型构建
反射系数进而计算出被测介质的复介电常数 . 目前 , 国内外对植被进行复介电常数测量应用最广泛的方 法主要为同轴线探针法(El-Rayes 等, 1987; Ulaby 等, 1987; Nelson 等, 1994; Colpitts 等, 1997; Kabir 等, 1997; 康世峰等, 1997; Franchois 等, 1998; Olmi 等, 2000; Afzal 等, 2003; Shrestha 等, 2007)和波导传输/ 反射法(Ulaby 等, 1984; Sarabandi 等, 1988; Chung, 2007). 波导传输 /反射法的缺陷在于样品的制备非常 繁琐(Franchois 等, 1998), 该方法要求待测的材料样 品与波导的横向尺寸紧密配合 , 这给实际加工和测 量带来了困难 . 若所测的样品与同轴线或波导的配 合存在间隙 , 则会给测量带来较大的误差 ( 贾明权 , 2008). 同轴线探针法最大的优势在于能在较大的频 率范围内进行测量并且对被测材料不产生任何的破 坏(Afzal 等, 2003). 此外, El-Rayes 等(1987)在同时使 用了波导传输 /反射法和同轴线探针法对植被材料进 行介电测量后指出 , 对于宽频率植被材料的介电测 量 , 同轴线探针法与波导传输 / 反射法相比 , 更加准 确、方便同时更节约时间. 本研究选择我国黑河生态水文遥感试验的重点 研究区域张掖市进行植被样本的采集 , 主要植被样 本有玉米叶、青笋叶、土豆叶、苹果梨叶、冬苹果叶 及青白杨树叶总计 6 大类. 然后选择同轴线探针法, 利用矢量网络分析仪 E8362B 在 0.2~20 GHz 范围内 对上述样本进行相对复介电常数的测量 . 其中重点 针对玉米叶 , 建立了微波传感器常用频点下玉米叶
(4)
式中的常数 Ci, C0, B, A 都可以通过校准获得. 因此, 已知导纳 Y0, 通过测量 的幅度和相位可以获得 YL, 从而由公式(4)进一步确定被测介质的复介电常数. 研究采用 Agilent PNA-E8362B 微波网络分析仪, 辅以 85070E 探头工具包进行测量, 测量频率范围为 0.2~20 GHz. 仪器测量精度 , 实部为绝对值的 ±5%, 损耗角('/")为±0.05(Agilent, 2003). 矢量网络分析仪 E8362B 内具有信号发射源和接 收器 , 通过仪器内部的信号源发射不同频率的电磁 波 , 经由传输线及探头传到探头与被测物质接触的 表面. 通过电磁波与被测物质的相互作用之后, 一部 分电磁波能量被损耗, 另一部分能量被反射, 用反射
( Z L Z 0 ) (Y0 YL ) , ( Z L Z 0 ) (Y0 YL )
系数表示 , 通过传输线传送回来被仪器的接收器记 录. 最后, 85070E 软件把反射系数转换成复介电常数 的实部和虚部并在仪器上显示(李丽英等, 2007).
1.2.2
仪器校准
(1)
其中, Y=1/Z, ZL 为负载阻抗, 它的大小与所接触或插 入的被测样品的复介电常数及探头端面的几何尺寸 有关; Z0 表示传输线特性阻抗. 当探头接触或置于电 厚度等效为无穷大的均匀介质中时 , 传输线终端导 纳 YL()可以表示为
重量含水量与其复介电常数实部和虚部之间的经验 模型 . 最后利用河北省怀来县遥感综合试验站及其 周 边 采 集 的实 测 数 据 对建 立 的 经 验模 型 和 经 典 的 Debye-Cole 模型进行了验证和对比.
1
1.1
样本采集与测量方法
样本的采集与制备
植被样本的采集地点选择为甘肃省张掖市 . 张 掖市位居全国第二大内陆河黑河中上游 , 河西走廊 腹地, 因为有黑河水流灌溉, 且地势平坦, 土壤肥沃, 所以张掖市农作物种类丰富 , 尤其以玉米产量最高 . 2012 年张掖市杂交玉米制种产量占全国用种量的 40%, 是我国最大的杂交玉米种子繁育基地 (http:// /Article/news_view.asp?newsid=16569). 采集的植被样本主要有玉米叶、 青笋叶、 土豆叶、 苹果梨叶、冬苹果叶及青白杨树叶 6 类品种. 尤其针 对玉米叶 , 进行了不同玉米种类和玉米高度的样本 采样, 高度覆盖面从 0.95 m 到 2.05 m, 如图 1 所示. 样本采集后为防止其物理特性发生改变 , 当日送达 实验室进行介电特性测量.
(3)
1.2.3
植被复介电常数测量方法
其中, C()为电容, 代表探头顶部周围介质集中的 边缘场 ; G() 为电导 , 代表进入介质中的辐射场 . 假设被测介质的磁导率 , 则被测介质总的探头 输入导纳可以表示为(El-Rayes 等, 1987)
YL ( , ) jCi jC0 jB 3 2 A 4 2.5 ,
矢量网络分析仪的仪器校准总共分为 3 步: 首先 将高温探头暴露于空气中进行空气校准 , 然后用仪 器自带的短路器对探头进行短路校准 , 最后用去离 子水对探头进行校准. 校准完后, 先对已知复介电常数的物质如空气、 去离子水和甲醇等进行验证性测量 , 待测量结果准 确后再进行实际样品的测量 , 否则重新对仪器进行 校准. 图 2 为本实验矢量网络分析仪校准后在室温下 测量的去离子水复介电常数值与同条件下李丽英等 (2007)中去离子水测量结果的对比. 从图 2 可以看出, 实验测量得到的去离子水复介电常数的实部与虚部 均与李丽英等 (2007)的测量结果保持一致 , 从而确保 了仪器校准完全及测量的准确性. 同时, 在测量的过 程中, 始终保持同轴线的稳定, 并不断用空气进行校 验 ; 如果测量的空气复介电常数值出现跳跃性的波 动, 则利用 85070E 软件, 选择空气校准选项进行更 新校准, 实时保证测量的稳定性和准确性.
YL (, ) Yi (=jCi 代表边缘场的边缘电容 Ci 对应的 “内导纳 ”; Yg 为 “外导纳 ”, 它是角频率 和被测材料 的复介电常数的函数, 表示为
Yg ( , ) jC ( , ) G( , ),
中文引用格式: 英文引用格式:
李震, 曾江源, 陈权, 等. 2014. 植被复介电常数的测量与模型构建. 中国科学: 地球科学, 44: 519–530 Li Z, Zeng J Y, Chen Q, et al. 2014. The measurement and model construction of complex permittivity of vegetation. Science China: Earth Sciences, 57: 729–740, doi: 10.1007/s11430-013-4691-5