[发明专利]一种基于微波干涉技术的岩石介电常数反演方法

说明书

本发明提供一种基于微波干涉技术的岩石介电常数反演方法，涉及遥感岩石力学技术领域。首先基于微波的干涉理论和菲涅尔定律理论，确定环境‑岩石‑铝板三层介质微波亮温观测试验中微波辐射计的观测角度改变量与介电常数之间的关系；然后不改变微波辐射计波段、岩石厚度和观测试件，仅改变微波辐射计的观测角度，记录不同观测角度下的微波辐射计亮温值，获取观测角度‑亮温曲线，找到曲线的相邻两个极大值点之间的观测角度的差值，最后通过观测角度改变量与介电常数之间的关系，反演出介电常数。同时，通过实验验证观测角度改变量与介电常数之间关系的准确性。该方法操作简单、效率高，能够得到岩石整体的介电常数，而非岩石表面一点的介电常数。

技术领域

本发明涉及遥感岩石力学技术领域，尤其涉及一种基于微波干涉技术的岩石介电常数反演方法。

背景技术

岩石的介电特性是表征其电磁辐射特性的重要特性，而介电常数作为介电特性的核心物理参数，表征了岩石对电磁波的传播、吸收、散射等特性，它是描述岩石电磁辐射的最基本的物理参数。

目前，岩石介电常数测量方法有很多，可以分为非微波测量法和微波测量法。其中，非微波测量方法主要是利用射频的电容板测量法方法，把岩石作为电容器板电介质建立电子电路来进行测量。电容板测量法是应用在低频测量中，需要岩石两表面光滑平行并与电极良好接触，保证一定形状才能保证达到测试精度的要求。另外一类测量方法是微波测量法，其中最通用的方法分为两大类：一类是频域测量方法，是利用周期连续的电磁波作为测量的信号源，分析电磁波的频域特性来进行测量的，其中包括传输反射法，开口同轴法，谐振腔法，终端短路法等；另一类是时域测量方法，是利用脉冲电磁波作为探测信号源研究被测物体的瞬态响应。

在实际的应用过程中，传统的测量方法有很大的局限性。比如，它们的测量范围仅局限于中低介电常数材料及低损耗材料。其次，对待测样品的形状、尺寸要求比较高，制备比较困难，而且测试频率多为点频测量，只能测得局部点或区域的介电常数，无法代表整体的介电特性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于微波干涉技术的岩石介电常数反演方法，利用微波遥感的手段，基于微波干涉理论、菲涅尔定律等理论，研究观测角度和介电常数的关系，反演计算岩石的介电常数。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于微波干涉技术的岩石介电常数反演方法，具体包括：

在环境-岩石-铝板三层介质微波亮温观测试验中，获取干涉条件下微波辐射计的观测角度改变量与介电常数之间的关系；

记录不同观测角度下的微波辐射计亮温值，获取观测角度-亮温曲线；

选取相邻两个极大值点之间的观测角度的差值，通过观测角度改变量与介电常数之间的关系，反演出介电常数。

进一步地，所述在环境-岩石-铝板三层介质微波亮温观测试验中，获取干涉条件下微波辐射计的观测角度改变量与介电常数之间的关系的具体方法为：

设定环境-岩石-铝板三层介质微波亮温观测试验条件，确定上行辐射波和下行辐射波的相位差；

确定介电常数与微波在空气的波长、微波在介质中的波长以及在介质中传输方向角之间的关系；

由相邻两个干涉加强点之间的相位差满足的条件，得到观测角度与介电常数之间关系，确定相邻两个干涉加强点对应的观测角度改变量与岩石介电常数之间满足的关系式。

进一步地，所述设定环境-岩石-铝板三层介质微波亮温观测试验条件具体为：