Page 69 - 水文地质勘察技术研究

第二章 水文地质勘探

达技术成为无损探测的重要技术方法。

1. 探地雷达的基本原理
（1）麦克斯韦方程组
探地雷达电磁传播的理论基础同瞬变电磁法一样，都是麦克斯韦方程组。麦
克斯韦电磁理论表明了在变化的磁场中能够产生变化的电场，而变化的电场又能

够产生变化的磁场。随时间的推移，变化的电磁场会由近及远地向周围空间不断
扩散，电磁场在时间与空间的变化符合波动理论。
（2）电磁波的传播特点

第一，传播速度。相位系数 α 与电磁波速度 v 的关系为
ω
v = （2-9）
a
可见相位系数影响着波的传播速度。通常地，当频率增大时，相位系数增大，
故波速减小，而影响相位系数 α 的两个参数是由电导率 σ 和介电常数 ε 决定。
因此不同频率下的波速变化也不一样：当电磁波为低频时，电导率 σ 比介电常

数 ε 对相位系数 α 的影响大，随电导率。增大，相位系数 α 增大，电磁波速
度v则减小；当电磁波为高频时，介电常数ε比电导率σ对相位系数α的影响大，
随介电常数 ε 增大，相位系数 α 增大，电磁波速度 v 则减小。

σ
一是，当 ＜＜ 1时，对应的频率 f、介电常数 ε 会很大或者电导率。很小，
ωε
即 ，那么，

v
v = 0 （2-10）
µ r ε r

可见，波速 v 与电导率 σ 无关，而与 µ r ε 成反比。
r
σ
二是，当时 ＞＞ 1 时，对应的频率 f 会很小或者电导率 σ 很大，即
ωε
a ≈ ω ωµε , 2 / 那么

（2-11）

可见，波速 v 和相位系数 σ 只与电导率。有关，而与介电常数 ε 无关。
第二，吸收系数。吸收系数 β 表示随着与场源距离的增加，在空间各点
的场值随之减小，与介电常数 ε 成反比关系，与电导率。成正比关系。当

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