[发明专利]一种粮堆水分含量的电磁波检测方法

摘要

本发明涉及一种粮堆水分含量的电磁波检测方法，该方法首先将粮堆进行虚拟分层，然后用逐层反演算法结合测井法求解介电常数空间分布，再根据介电-水分模型求取粮堆水分分布。采用电磁波检测粮堆介电常数，从而确定粮堆水分含量的方法，不仅避免了使用大量的传感器，而且还容易测量粮堆内部，设备简单，操作方便，由于还采用了测井法，使得测量结果更加精确。

主权项

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。