[发明专利]一种粮堆水分含量的电磁波检测方法

权利要求书

1.一种粮堆水分含量的电磁波检测方法，其特征在于，步骤如下：

a) 根据所测粮堆深度，将粮堆沿垂直方向从上到下依次分成至少两个虚拟层；基于反演算法和反射折射定律，得出逐层反演公式：

第一层介电常数：

                      （11）

第二层及之后层介电常数：

       （12）

公式（12）中，是各虚拟层的介电常数，i表示从上到下层数的序号，是空气介电常数，Ai是各虚拟层的反射回波幅度， ki是各虚拟层的线性误差校准因子，fi是各虚拟层幅度衰减因子；公式（11）中，Am是发射电磁波的幅度，A0是第一虚拟层反射回波幅度，k1是第一虚拟层的线性误差校准因子，f1是第一虚拟层幅度衰减因子；

b) 将探地雷达天线放置在粮堆表面，测量探地雷达天线对应垂直扫描线上各虚拟层的反射回波幅度Ai；

c) 采用测井法进行两次测量确定公式（11）、（12）中的参数f1，k1，fi，ki；采用一个发射天线与两个接收天线，第一次测量时，将接收天线和发射天线分别插入第一虚拟层中，根据测量的电磁波幅度衰减和相移，并结合经几何衰减校正的电磁波传导模型，确定第一虚拟层介电常数，并根据探地雷达测得的发射电磁波的幅度Am，空气介电常数，第一层反射回波幅度A0，结合公式（11），设f1=1，确定k1；第二次测量时，将接收天线和发射天线分别插入第二虚拟层，根据测量的电磁波幅度衰减和相移，并结合经几何衰减校正的电磁波传导模型，确定第二虚拟层介电常数，并结合公式（12），设ki=k1，确定幅度衰减校准因子fi；

d) 利用公式（12）迭代计算探地雷达天线对应位置的垂直扫描线上各虚拟层的介电常数；

e) 使探地雷达天线在粮堆上表面做水平直线运动，在该直线上每隔一段距离进步骤b）到步骤d）的测量，从而确定沿运动直线的垂直剖面的介电常数分布；

f) 沿步骤e）中所述运动直线在粮堆表面的垂线，每隔一段距离进行步骤b）到步骤e）的测量，从而获得粮堆介电常数的空间分布；

g) 根据粮堆介电常数的空间分布求得粮堆等效相对介电常数，根据介电常数与介质水分的对应关系，即公式，确定粮堆中的水分分布，其中，为粮堆等效相对介电常数，粮食含水量为，a，b为常数。

2.根据权利要求1所述的一种粮堆水分含量的电磁波检测方法，其特征在于，发射电磁波的幅度Am是通过将探地雷达天线紧贴一个用做反射镜面的金属板，进行测量得到的。

3.根据权利要求1所述的一种粮堆水分含量的电磁波检测方法，其特征在于，步骤c）所述的测井法采用的天线，发射天线连接扫频仪，接收天线连接示波器。

4.根据权利要求1所述的一种粮堆水分含量的电磁波检测方法，其特征在于，步骤f）所述的常数a，b通过实验确定，a=0.128，b=0.205。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种粮堆水分含量的电磁波检测方法，其特征在于，步骤a）中分层是将粮堆每5cm分为一层，共128层。