岩矿石介电常数的测量方法与技术
康国军;陈森鑫;房德斌;佟文琪
【摘 要】针对岩矿石电磁参数的实验室测试工作，对所使用的仪器，测量方法及技术加以说明，并就测量误差，样品的机械加工要求，各种测试方法的对比及工作频率等问题进行了讨论。 【期刊名称】《世界地质》 【年(卷),期】1995(014)002 【总页数】6页(P91-96)
【关键词】介电常数;岩样;同轴线测量法;电容测量法;岩矿 【作 者】康国军;陈森鑫;房德斌;佟文琪 【作者单位】不详;不详 【正文语种】中 文 【中图分类】基础科学
第 14 卷 第 2 期 世界 地 质1995年 6 月岩 矿 石 介 电常数 的测 量 方 法 与技术①康 国军陈 森鑫房德斌佟文琪（ 地球物理系）摘要针对 岩矿石 电磁 参数 的 实验 室测 试 工 作 ，对 所 使 用 的仪器 、 测 量方 法及技 术加 以说 明 ，并就 测 量误 差 、 样 品 的 机 械加 工 要 求、各 种 测 试 方 法 的 对 比 及 工 作频 率 等 问题进 行 了讨论 。 关键词 介电常数岩样 同轴 线 测 量法 样品 夹 持器电容 测 量 法 O 前 言岩矿石 电磁参数频散现 象是一个 客观事实 ，即岩矿石的介 电常数 e 和 电导率 a 在不 同 频率 电磁波能量的激发下会显示 不同的数值。 特别是人们
在广泛应用 电磁波技术于地学研 究时 ， 由于频散现象的存在 ，在不同频率下对于同一地层的测量结果是不同的。 如果了解了 频散规律 ，就可以对成果解释实现频率归一化 ，。便于结果的比较和分析 ，提高解释水平 。 同时在勘探中对工作频率的选择也具有指导意义 。对于 电磁参数频散规律的研究 ，基础性的工作是实验室 内岩矿石的测试 ，即对各种岩矿 石在不 同频率条件下 电磁参数的测试 ，对其结果进行 归纳分析 ，找 出其规律性 ，从 而 为地 质 勘探 中的解释提供方法依据。岩样测试参数的频散现象 ，是岩石 内部的极化机制造成的。 而测量结果能否真实地反映 岩矿石 电磁参数频散现象 ，是室内测试的关键性工作 。 测量结果的 可靠性与研究人员对测量 原理 、 测量技术、 测试条件、 测试样品的规格要求及工作频率等诸多因素的 了解和 熟悉程度 密切相关 。目前 ，室 内岩矿石的测试主要是利用同轴线法和平行板 电容法 ，这两种方法 的测量原理技术 、 频率范围及对岩样的规格要求等都是截然不同的 。 1同轴线测量f1法[1J[2]利用同轴线法测量岩石的介 电常数 ，需先把岩样加工成具有一定长度且 中间有 圆孔的 圆柱体 ，能恰好放入 同轴线夹持器 中。在测量时 ，所选频率的电磁波沿着同轴线传播 ，当它遇国家自然科学基金资助项 目的部分成果(49070207)第一作者简介 康国军男 45 岁 讲师 应用地球物理专业 已发表“ 井 中电磁波法探测关门山铅锌矿体的应用效果 ”等论文 收稿 日期1995- 01-05 -91-第14卷2期世界地质 1995年6月（地球物理系）讨论 。关键词介岩样同轴 线 测 量法样品 夹 持器 O前言岩矿石 电磁参数频散现 象是一个 客观事实 ，即岩矿石的介 电常数 e 和 电导率 a 在不 同频率 电磁波能量的激发下会显示 不同的数值。 特别是人们在广泛应用 电磁波技术于地学研究时 ， 由于频散现象的存在 ，在不同频率下对于同一地层的测量结果是不同的。 如果了解了频散规律 ，就可以对成果解释实现频率归一化 ，对于 电磁参数频散规律的研究 ，基础性的工作是实验室 内岩矿石的测试 ，即对各种岩矿石在不 同频率条件下 电磁参数的测试 ，对其结果进行 归纳分析 ，找 出其规律
性 ，从 而 为地 质勘探 中的解释提供方法依据。岩样测试参数的频散现象 ，是岩石 内部的极化机制造成的。 而测量结果能否真实地反映岩矿石 电磁参数频散现象 ，是室内测试的关键性工作 。 测量结果的 可靠性与研究人员对测量原理 、 测量技术、 测试条件、 测试样品的规格要求及工作频率等诸多因素的 了解和 熟悉程度密切相关 。利用同轴线法测量岩石的介 电常数 ，需先把岩样加工成具有一定长度且 中间有 圆孔的圆柱体 ，能恰好放入 同轴线夹持器 中。在测量时 ，所选频率的电磁波沿着同轴线传播 ，当它遇男45岁讲师应用地球物理专业已发表“井中电磁波法探测关门山铅锌矿体的应用效果”等论文收稿 日期1995 - 01-05 - 91到岩样时 ，波的能量分别被吸收 、 传输和反射 。 记录反射波和 传输波的幅度和相位 ，由这些参数可计算岩矿石的电磁参数 ，即所谓的散射参数法 (S 参数) 。 1.1 测量装置 利用专 门的仪器—— 自动网络分析仪 (HP8753A) ，测量 电磁波 在同轴测量线 内与岩样作用 的反射波和 传输波 ，计算出岩样的复介 电常数。 原理框图如图 1 所示 。匝 妒 ： HB-lIl 接口总线川 圃 同轴线样品央持嚣图 l 自动网络分析仪系统原理框图图 2 样品夹持器结构图同轴线样品夹持器 的结构如 图 2 所示 。 样 品夹持器 的 内外导 体均 由铜 制成 ，内外导 体表面镀 一 层 银 ，将 加工 成 圆柱 状 的岩样放在夹持 器 中，且 与 内外导 体 紧密接触 。 1.2 测量原理 岩样放在同轴线 内可作为二端 口 网络来处理 ，如图 3 所示 。 图中 E
4 ．表示端口 l 的归一化入 射波幅度 ，E ，表示端 口 1的归一化反 射波 幅度 ，E 。：、Eb2 分 别 表 示端 口 2 的入射波和反射波幅度 ，这样 ， 二端 口 网络的散射方程组可表示成 ：Eb,=S1,E。j 十 S,2E 。2(1)Eb2 一 S21E 。l+SzzE 。2 (2)在实际测量时 ，1 端 口 接信号 源 ，2 端 口接匹配负载 ，则 E 。：-0 ，于是可测量 1 端 口 的反射波 ， 由(1) 式可得 ： s¨ 一 是 ： | ‰。：。(3)也可测量 2 端 口 的传输波 ： S21一 参引 屯：：。(4)测试装置┏ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┳ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┓ ┃ ┃ ┃ ┃ ┣ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ╋ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ━ ┫ ┃歹 ~ ～ ：┃
岩矿石介电常数的测量方法与技术
