釆用單喇叭法測(cè)量地表介質(zhì)復(fù)介電常數(shù)的系統(tǒng)簡(jiǎn)單，操作使用方便，特別適用于測(cè)量各種路面、土壤及厚塊材料等場(chǎng)合，并可制成便攜式設(shè)備。如將計(jì)算公式等形成相應(yīng)軟件構(gòu)成儀器組成部分，使用時(shí)只要測(cè)試出原始數(shù)據(jù)，即可通過(guò)機(jī)內(nèi)軟件計(jì)算并顯示出待測(cè)材料的復(fù)介電常數(shù)。

　　在很多場(chǎng)合下，當(dāng)需要測(cè)量大塊材料或路面材料(水泥或?yàn)r青等)或水文地質(zhì)土壤或礦物材料的復(fù)介電常數(shù)時(shí)，一般有兩種方法。-種是從這些材料中取樣，并制成特定形狀如圓柱狀、薄片狀、方塊狀等，然后置于波導(dǎo)或諧振腔中進(jìn)行傳輸法、反射法、諧振法或微擾法等測(cè)量，最后獲得待測(cè)材料試樣的復(fù)介電常數(shù)。這些方法測(cè)量精度較高，但需配備價(jià)格昂貴的微波測(cè)量?jī)x器，如微波網(wǎng)絡(luò)分析儀等，而且通常需要在專門的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。另-種是本文提出適用于室外條件甚至是惡劣條件下可進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量的新型的微波測(cè)量方法即單喇叭法。該方式具有一定的測(cè)量精度，但測(cè)試系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，不需要昂貴的微波儀器或設(shè)備，便于攜帶或轉(zhuǎn)移，如將計(jì)算軟件預(yù)先置于相應(yīng)的儀器中，測(cè)量時(shí)即可根據(jù)原始測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算并實(shí)時(shí)顯示出待測(cè)材料的復(fù)介電常數(shù)。

1、測(cè)量方法與原理

　　1.1、測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成

　　單喇叭微波復(fù)介電常數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。圖中雙定向耦合器直接測(cè)微波的入射功率Pi及反射功率Pr，三銷釘阻抗測(cè)量?jī)x則可測(cè)出相應(yīng)的相位，透鏡天線將柱面波轉(zhuǎn)換成平面波，以減小近區(qū)目標(biāo)反射時(shí)的相位誤差。

圖1　單喇叭微波測(cè)量系統(tǒng)

2、儀器構(gòu)成

　　如將上述單喇叭微波測(cè)量系統(tǒng)與其它子系統(tǒng)一起組成如圖2所示的儀器，那就形成一臺(tái)有手動(dòng)與自動(dòng)兩用的復(fù)介電常數(shù)的測(cè)量?jī)x器。手動(dòng)量時(shí)，全部由人工操作，自動(dòng)測(cè)量時(shí)則由定時(shí)電路每隔一定時(shí)間間隔(例如0.5h或1h甚至更長(zhǎng)時(shí)間)發(fā)出測(cè)量指令，同時(shí)啟動(dòng)儀器內(nèi)部的計(jì)算軟件根據(jù)所測(cè)得的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，所得結(jié)果存入存儲(chǔ)單元，并按定時(shí)電路指令定時(shí)在顯示器上顯示，也可在打印機(jī)上打印結(jié)果，連續(xù)定時(shí)打印的結(jié)果成為連續(xù)長(zhǎng)期測(cè)量后的記錄，例如在地表水文地質(zhì)的長(zhǎng)期觀測(cè)中就需要這種長(zhǎng)時(shí)間的間斷測(cè)量。

圖2　儀器構(gòu)成圖

3、結(jié)語(yǔ)

　　從上述分析可以看出，只要測(cè)出待測(cè)材料的復(fù)反射系數(shù)rejθ，即可通過(guò)相應(yīng)的中間步驟，從而計(jì)算出待測(cè)材料的復(fù)介電常數(shù)ε'與ε" 。