616 北京科技大学学报 2005年第5期 由于其具有耐高温、耐腐蚀、热稳定性好的特点， 1997 并且当流体流经孔隙时，内外表面会产生各种各 [2]Hallikainen M T.Ulaby F T.Microwave dielectric behavor of wet soil-part:empirical models and experimental observations. 样的物理效应（如毛细虹吸效应等）.利用这种新 IEEE Trans Geosci Remote Sensing,1985,GRS23(1):25 型陶瓷材料，将其组装入单端闭合式同轴容器 [3]Scholte J W,Shang J Q,Rowe RK.Improved complex permit- 中，通过多孔陶瓷材料过滤吸附，就可以顺利测 tivity measurement and data processing technique for soil-water 出水土系统中渗入传感器内的渗透液的复介电 systems.Geotech Test J,2002,25(2):187 [4]Jackson T J,Nell P E T.Salinity effects on the microwave emis- 常数，这样，一方面可以保证传感器由于材料的 sion of soils.IEEE Trans Geosci Remote Sensing,1987,GE-25 优良性能长期埋入地下而不必经常维护，节约了 (2):214 日常修缮费用；另一方面，保证了传感器内部取 [5]Shen L C,Marouni H,Zhang Y X,et al.Analysis of parallel-disk sample holder for dielectric permittivity measurement.IEEE 样的渗透液与外界环境变化的一致性，解决了渗 Trans Geosci Remote Sensing,1987,25:534 透这个难题.该传感嚣整体结构简单，加工方便， [6]Ulaby F T,Bengal T H.Microwave dielectric properties of dry 改进调试也容易很多， rocks.IEEE Trans Geosci Remote Sensing,1990,28(3):325 [7]Nicolson A M,Ross GE Measurement of the intrinsic properties 3结论 of materials by time-domain techniques.IEEE Trans Instrum Meas,1970,M-194:377 建立了一套通过测试土质复介电常数来监 [8]Engelder D S,Buffler C R.Measuring dielectric properties of 测环境的传感器系统，它利用微波传感器对环境 food products at microwave frequencies.Microwave World, 1991,12(2):2 进行监测，有不接触、无损伤、连续、实时、远距 [9]Bake-Janis J.Transmission/reflection and short-circuit line per- 离、无毒害、不污染环境、易于维护、成本较低等 mittivity measurements.NIST(US)Technical Note,1990.1341 一系列优点.作为环保类传感器，它能够高精度、 [10]Rudge A W.Handbook of Antenna Design.Peregrenus,1983 稳定和方便地对地下水、河流和地下土质污染进 [11]Quigley R M G.Mineralogy and geochemistry of canadian soft soils:a geotechnical perspective.Can Geotech J,1980,20:288 行有效的监测地，与传统的监测方法相比，不仅 [12]Shaw M R,Millard S G,Houlden M A,et al.A large diameter 节约开支、方法简单，而且能够连续动态地监视 transmission line for the measurement of the relative permittivity 其水系统环境的变化，满足了早预防、早处理、避 of construction material.Br J NDT,1993,35(12):696 免后患、减少损失的合理环保要求， [13]Struchly M A.Stuchly SS.Coaxial line reflection method for measuring dielectric properties of biological substances at radio 参考文献 and microwave frequencies,a review.IEEE Trans Instrum Meas,1982,M-29(2:176 [1]Kraszewski A.Microwave Aquametry.New York:IEEE Press Design and production of an environmental protecting sensor by high-frequency microwave to measure complex permittivity of a soil-water system FENG Zhenhua",TIAN Yue",SHANG Qiulin,XU Hongyan,QIU Hong" 1)Applied Science School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Department of Civil and Environmental Engineering,University of Wester Ontario,Ontario N6A 5B9,Canada ABSTRACT A new method was proposed to analyze the character of a soil-water system by measuring the com- plex permittivity with high-frequency microwave,and an environmental protecting sensor was designed.In the de- sign,the single-ended reflex coefficient method was used and porous ceramics was made into the permeation cell. This paper described the design,production and date processing technique KEY WORDS complex permittivity;dielectric loss;soil-water system;porous ceramics北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 由于其 具 有 耐高温 、 耐腐蚀 、 热 稳 定性 好 的特 点 ， 并且 当流 体流 经 孔 隙 时 ， 内外表 面会 产 生 各种各 样 的物 理 效 应 如 毛 细 虹 吸 效 应 等 利 用 这 种 新 型 陶 瓷 材 料 ， 将 其 组 装 入 单 端 闭合 式 同轴 容 器 中 ， 通 过 多孔 陶 瓷 材料 过 滤 吸 附 ， 就 可 以顺 利 测 出水 土 系 统 中渗 入 传 感 器 内 的渗 透 液 的 复 介 电 常 数 这 样 ， 一 方 面 可 以保 证 传 感 器 由于 材 料 的 优 良性 能长 期 埋 入地 下 而 不 必 经 常 维护 ， 节 约 了 日常 修 缮 费用 另一 方 面 ， 保证 了传 感 器 内部 取 样 的渗透 液 与外 界环 境变 化 的一 致 性 ， 解 决 了渗 透 这 个难题 该传 感 嚣整 体 结构 简单 ， 加 工 方便 ， 改进 调 试 也 容 易很 多 结 论 建 立 了 一 套 通 过 测 试 土 质 复 介 电常 数 来 监 测 环 境 的传 感器 系 统 ， 它利 用 微 波 传 感 器 对 环 境 进 行 监 测 ， 有 不 接触 、 无 损 伤 、 连 续 、 实 时 、 远 距 离 、 无 毒 害 、 不 污 染 环 境 、 易 于 维 护 、 成 本 较 低 等 一系 列 优 点 作 为环 保 类 传 感器 ， 它 能够 高精度 、 稳 定和 方 便 地 对 地 下 水 、 河 流和 地 下 土质 污 染进 行 有 效 的监 测 地 ， 与传 统 的监 测 方 法 相 比 ， 不 仅 节 约 开 支 、 方 法 简单 ， 而 且 能够 连 续 动 态 地 监 视 其水 系 统环 境 的变 化 ， 满足 了早 预 防 、 早 处 理 、 避 免 后 患 、 减 少 损 失 的合 理 环 保 要 求 参 考 文 献 昨 ， ， 工 一 丫 ， 叨 ， ， ， ， 一 卜 ， ， ， 工 砒 ， ， ， 一 ， ， ， 一 眠 竹 ， ， 工 雌 川 勿 介 砒口 ， ， ， 〔 ， 眠 介 ， ， 一 飞 ， 阮 ， ， 一 一 诉 ， 卿 ， 川 罗 份 ， ， ， 耐 ， ， 切 ， ， ， 明 触 ， ， ， 一 一 触 一 声百刃 己 艺咬 毛 口 了艺咬入 ， 乙 刀 阳 ， ， ， ， ， 七 ， ， 一 丽 刀 一加 ， ， 一 ， 一