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

　　在很多場合下，當需要測量大塊材料或路面材料(水泥或瀝青等)或水文地質(zhì)土壤或礦物材料的復(fù)介電常數(shù)時，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)或諧振腔中進行傳輸法、反射法、諧振法或微擾法等測量，最后獲得待測材料試樣的復(fù)介電常數(shù)。這些方法測量精度較高，但需配備價格昂貴的微波測量儀器，如微波網(wǎng)絡(luò)分析儀等，而且通常需要在專門的實驗室中進行。另-種是本文提出適用于室外條件甚至是惡劣條件下可進行實時測量的新型的微波測量方法即單喇叭法。該方式具有一定的測量精度，但測試系統(tǒng)較為簡單，不需要昂貴的微波儀器或設(shè)備，便于攜帶或轉(zhuǎn)移，如將計算軟件預(yù)先置于相應(yīng)的儀器中，測量時即可根據(jù)原始測量數(shù)據(jù)計算并實時顯示出待測材料的復(fù)介電常數(shù)。

1、測量方法與原理

　　1.1、測量系統(tǒng)的構(gòu)成

　　單喇叭微波復(fù)介電常數(shù)的測量系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。圖中雙定向耦合器直接測微波的入射功率Pi及反射功率Pr，三銷釘阻抗測量儀則可測出相應(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)目標反射時的相位誤差。

圖1　單喇叭微波測量系統(tǒng)

2、儀器構(gòu)成

　　如將上述單喇叭微波測量系統(tǒng)與其它子系統(tǒng)一起組成如圖2所示的儀器，那就形成一臺有手動與自動兩用的復(fù)介電常數(shù)的測量儀器。手動量時，全部由人工操作，自動測量時則由定時電路每隔一定時間間隔(例如0.5h或1h甚至更長時間)發(fā)出測量指令，同時啟動儀器內(nèi)部的計算軟件根據(jù)所測得的原始數(shù)據(jù)進行計算，所得結(jié)果存入存儲單元，并按定時電路指令定時在顯示器上顯示，也可在打印機上打印結(jié)果，連續(xù)定時打印的結(jié)果成為連續(xù)長期測量后的記錄，例如在地表水文地質(zhì)的長期觀測中就需要這種長時間的間斷測量。

圖2　儀器構(gòu)成圖

3、結(jié)語

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